空间锶原子光钟磁场分析及主动补偿系统

任洁; 谭巍; 郭峰; 刘辉; 常宏

doi:10.37188/OPE.20223011.1337

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空间锶原子光钟磁场分析及主动补偿系统

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2022-06-21

- 空间锶原子光钟磁场分析及主动补偿系统
- Magnetic field analysis and active compensation system for strontium optical lattice clock in space
- 光学精密工程 2022年30卷第11期页码：1337-1343
- 作者机构：
  
  1.中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室，陕西西安 710600
  2.中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
  3.西北大学光子学与光子技术研究所，陕西西安710069
- 作者简介：
  
  [ "任　洁（1986-），女，陕西西安人，博士研究生，工程师，2013年于中国科学院大学获得硕士学位，主要从事锶原子光频标方面的研究。E-mail： renjie@ntsc.ac.cn" ]
  [ "刘　辉（1986-），男，湖南郴州人，博士后，副教授，2016年于中国科学院大学获得博士学位， 2016至2019年在法国国家科研中心进行博士后研究，主要从事激光频率合成与超快激光技术及应用的研究。E-mail：liuhui_gzs@nwu.edu.cn" ]
  [ "常　宏（1977-），男，山西太原人，研究员，博士生导师，2000年、2005年于山西大学分别获得学士、博士学位，2005年至2007年在法国国家科研中心进行博士后研究，主要从事锶原子光频标方面的研究。E-mail：changhong@ntsc.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(11903042;61775220);中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZBD-SSW-JSC004);中国科学院战略性先导科技专项项目(XDB35010202)
- DOI：10.37188/OPE.20223011.1337
  中图分类号： 0433.1;TP399
- 收稿日期：2021-12-22，
  
  修回日期：2022-01-14，
  
  纸质出版日期：2022-06-10
- 稿件说明：
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任洁,谭巍,郭峰等.空间锶原子光钟磁场分析及主动补偿系统[J].光学精密工程,2022,30(11):1337-1343.

REN Jie,TAN Wei,GUO Feng,et al.Magnetic field analysis and active compensation system for strontium optical lattice clock in space[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(11):1337-1343.
任洁,谭巍,郭峰等.空间锶原子光钟磁场分析及主动补偿系统[J].光学精密工程,2022,30(11):1337-1343. DOI： 10.37188/OPE.20223011.1337.

REN Jie,TAN Wei,GUO Feng,et al.Magnetic field analysis and active compensation system for strontium optical lattice clock in space[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(11):1337-1343. DOI： 10.37188/OPE.20223011.1337.

摘要

空间锶原子光钟在轨运行过程中会感受到幅度约为80 μT的地磁场变化，通过引入同等大小的外磁场变化，实验观测了变化地磁场对空间光钟冷原子由磁光阱装载到光晶格的影响。理论分析了地磁场变化对钟跃迁探测的影响，并对磁场稳定性需求进行了分析。通过电动旋转台和永磁体模拟空间环境变化的磁场，利用三维磁通门进行实时探测，设计了主动补偿系统并对外界磁场进行实时补偿，使空间光钟磁光阱中心区域磁场波动在亚μT量级，满足了空间光钟对磁场的补偿与控制需求。

Abstract

The strontium atomic optical clock in space experiences changes in the geomagnetic field during its orbit of amplitudes of approximately 80 μT. By introducing changes in the external magnetic field of the same magnitude， the influence of the changing magnetic field on the loading of cold atoms from the magneto-optical trap to the optical lattice of the space optical clock is observed. The influence of the changing geomagnetic field on the detection of clock transitions is theoretically analyzed， and the need for magnetic field stability is investigated. The magnetic field of the space environment is simulated by rotating a permanent magnet. Furthermore， a three-dimensional fluxgate probe is used for real-time detection， and an active compensation system is designed to compensate the external magnetic field synchronously. Because the magnetic field in the central area of the magnetic optical trap of the space optical clock fluctuates by a sub-μT magnitude， it can meet the compensation and control requirements of the space optical clock with respect to the magnetic field.

关键词

Keywords

references

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