基于原位探測的空間冷原子鐘的性能分析

摘要：在空間微重力環(huán)境下,應用激光冷卻技術的空間冷原子鐘有望獲得更高精度的時間頻率基準。提出了一種基于原位探測的新型空間冷原子鐘方案,在開展冷原子俘獲、冷卻、選態(tài)、兩次微波探尋與量子態(tài)探測等過程中,冷原子都保持在微波腔中,這種設計可以使單個原子鐘的周期更短,微波探尋過程有更大的時間占空比,也能使原子鐘的整體結(jié)構(gòu)更加緊湊。在使用Boitier a Vieillissement Ameliore(BVA)晶振作為本振的條件下,從Dick效應與量子投影噪聲兩方面對原子鐘的穩(wěn)定度進行分析預估,然后分析了影響冷原子鐘不確定的來源與估值,結(jié)果表明:基于原位探測的空間冷原子鐘有望達到5.9×10^-14τ-1/2的穩(wěn)定度以及1×10^-16的不確定度,該結(jié)果優(yōu)于當前使用BVA晶振作為本振的其他冷原子微波鐘的性能。