单个钙离子光钟绝对频率的远程比对校准测量方法

随着原子频标在导航定位、精密测量科学等方面的应用日益增加，人们对原子钟要求也越来越高。其中铯喷泉钟是准确度最高的微波钟，目前被用于导航地面基站的参考。而近年来世界上发展的光钟，理论上比微波钟还要高4个数量级，极有可能在近期内成为新的秒定义钟。利用飞秒光梳测量装置就可以直接将微波和光频连接起来，从而有可能将更高精度的光钟来校正微波钟。因此开展研究各类高性能的原子频标之间的互相比对测量技术和方法是非常有实际应用价值。本项目申请拟建立和发展一种GPS载波相位共视法的光频与微波频标远程比对的时间频率传输系统.使得单个钙离子的光频测量精度在连续测量10天的情况下达到1E-15。实现实验室光钟和远程的异地实验室高性能原子钟的联合测量，解决在没有铯喷泉参考钟的实验室远程校准光钟绝对频率的问题。并且开通离子光钟与国内其他光钟以及与PTB、NICT、BIPM等世界时频实验室的高性能原子频标的链路连接。

由于近年来激光冷却原子和单离子囚禁及冷却技术、飞秒光梳光频测量技术和超窄线宽激光器稳频等技术的日趋成熟，光频标得到了非常迅猛的发展。同时，由于光钟的不确定度和稳定度性能指标都普遍超越了当今现有的微波原子钟的相应指标。因此光钟在不远的将来必将取代现在的铯原子喷泉钟成为下一代“秒”定义的首选。. 本报告将报道我们近年来利用飞秒光梳测量技术结合远程GPS接收机实验方法，在实验室缺乏铯原子喷泉的情况下，很好地将本实验室的钙离子光钟的钟跃迁频率溯源到国际秒定义SI的基准上的一种全新的实验方法。实验测得单个钙离子光钟绝对频率值的不确定度在1E-15水平。由于单个钙离子光钟具有简单的物理系统、冷却激光和钟探测激光器都是半导体激光器，单个离子长期囚禁等多方面的优势，被认为是实用化潜力强的光钟体系之一。同时其钟跃迁频率也被推荐进入国际频率委员会的次级秒定义的候选。