近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心研究員張首剛、姜海峰帶領(lǐng)的飛秒光梳及其應(yīng)用研究小組成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)光生超穩(wěn)微波頻率產(chǎn)生裝置（以下簡(jiǎn)稱“光生超穩(wěn)微波源”），使國(guó)內(nèi)常溫微波源頻率穩(wěn)定度從E-13提升到E-15量級(jí)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了我國(guó)此項(xiàng)技術(shù)的空白。

光生超穩(wěn)微波源是以超穩(wěn)光學(xué)腔為參考，鎖定產(chǎn)生超穩(wěn)單頻激光信號(hào)，并利用飛秒光梳變頻到微波頻段，進(jìn)而產(chǎn)生超穩(wěn)微波頻率信號(hào)的裝置。授時(shí)中心研制的光生超穩(wěn)微波源中超穩(wěn)激光、摻鉺光纖飛秒光梳、微波頻率綜合單元等關(guān)鍵組件均為自主研制，具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)生的9.6GHz頻率微波信號(hào)秒穩(wěn)達(dá)到3×10^-15，再用頻率綜合技術(shù)產(chǎn)生的9.192GHz可調(diào)頻率信號(hào)，秒級(jí)頻率穩(wěn)定度達(dá)到7×10^-15。

該裝置應(yīng)用于時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置——銫原子噴泉鐘，將其短期頻率穩(wěn)定度性能提升了6倍，突破了用于探測(cè)原子量子躍遷的微波源頻率穩(wěn)定度對(duì)銫原子噴泉鐘性能的約束限制。該裝置不僅可以改善銫原子噴泉鐘性能，提升我國(guó)獨(dú)立自主的時(shí)間保持性能，還可作為超高穩(wěn)定度微波頻率源，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究及高新技術(shù)裝備研發(fā)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《中國(guó)物理B》上。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，中科院裝備研制項(xiàng)目、率先行動(dòng)“百人計(jì)劃”、戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、青年創(chuàng)新基金等的資助。

圖1.應(yīng)用在噴泉鐘的光生超穩(wěn)微波源

圖2.光生微波源的頻率穩(wěn)定度