2010年10月第30卷第5期
宇航计测技术
Joumal of Astronautic Metrology and Measurement
文章编号：10007202(2010）05000105
中图分类号：TM935.115
冷原子喷泉的改进与应用
黄秉英王育竹2
（1.中国计量科学研究院，北京100000；2.中科院上海光机所，上海20000）
Oct.,2010 Vol.30,No.5
文献标识码：A
摘要论述了冷原子喷泉的改进与应用，评述了冷原子喷泉二十年发展的进步，展望了冷原子喷泉研究和发展的前景。
关键词冷原子喷泉喷泉钟微重力冷原子钟原子干涉仪
Improvements&ApplicationsontheColdAtomicFountain
HUANG Bing-yingWANG Yu-zhu?
(1. NIM of China, Beijing 100000 ;2. SI0M of Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200000)
AbstractIt is reviewed the progress got in 20 years developing in the cold atomic fountain field. We also discuss the prospects of the fountain development in the next years.
Key words Cold atomic fountain Fountain clock Microgravity atomic clock Atomic interferometer
1引言
二十年前，美国斯坦福大学教授、华畜物理学家朱棣文（1997年诺贝尔物理学奖获得者）首先提出冷原子喷泉的设想，并成功地用钠原子（"Na）实现了冷原子喷泉"」，自此开启了冷原子喷泉的研究热潮。1995年，法国巴黎天文台的A.Clairon小组研制成功第一台准确度达10-13量级的艳原子喷泉钟[2)，把冷原子喷泉研究推上高水平的实用阶段。如今，铠原子喷泉已经成为实用的新一代原子时间基准，对国际原子时（TAI)实施准确度控制，使在研光钟得以进行最精确的频率测量；它略经改造后置于国际空间站（或空间实验室），可望成为性能最好的空间频率基准；此外，它以原子干涉仪型式用于重力加速度测量，使重力加速度测量精确度提高二个数量级；它的小型化努力倘获完全成功，还有望部分取代全球卫星导航系统和高性能实验室广泛应用的
氢原子钟和钝束原子钟。万方数据
关于冷原子喷泉的介绍和论述，国内已有专著详及[3,4]。本文着重从技术发展和应用角度评述二十年来冷原子喷泉的研究进展，展望了冷原子喷泉研究和发展的前景。
2冷原子喷泉的改进
如下工作模式装置称为冷原子喷泉：
用磁光阱和光学胶粘方法制备冷原子样品，获取线度<10mm，冷却到（1μK）量级的冷原子团（光学粘团）；
对制备激光束的上下垂直分量施予正、负频率增量，在极短的时间间隔内把光学粘团加速至（m/ s)量级，随后关断激光束，原子以该初速度向上抛射；
在重力场作用下竖直上抛的原子先到达顶点，然后自由下落、完成上抛运动的弹道飞行。用荧光观测检测回落信号原子。