論文の概要: Portable Laser-Pumped Rb Atomic Clock with Digital Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.12437v1
• Date: Sun, 17 Aug 2025 17:09:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:10.76991
• Title: Portable Laser-Pumped Rb Atomic Clock with Digital Circuits
• Title（参考訳）: ディジタル回路を用いた可搬型レーザー励起Rb原子時計
• Authors: Qiang Hao, Shaojie Yang, Peter Yun, Jun Ruan, Shougang Zhang,
• Abstract要約: 本研究は,レーザー励起Rb原子時計の周波数安定性,小型化,低消費電力化を特徴とする分散フィードバック(DFB)を提案する。 提案した原子時計は、吸収セルが323Kの低温で動作するように設計されている。 原子時計の短期安定性は1.8times10-12tau -1/2$(1-100s)と測定される
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10485739694839669
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Reducing the size and complexity of high-performance timekeeping devices is an ever-growing need for various applications, such as 6G wireless technology, positioning, navigation and timing (PNT), Internet of Things (IoT), and ultrafast spectroscopy. This work presents a distributed feedback (DFB) laser-pumped Rb atomic clock, which features extraordinary frequency stability, small size and low power consumption. The DFB laser head employs a built-in isolator with a linewidth of approximately 1 MHz. For complete optical pumping of the atoms in the absorption cell, the laser beam is expanded to a diameter of 10 mm by using an optical diffuser-based beam expander. The physics package is based on a magnetron microwave cavity and surrounded by two layers of magnetic shielding. The overall volume of the optical system combined with the physics package is 250 cm$^3$. The proposed atomic clock is also designed to operate at a low temperature, whose absorption cell is maintained at 323 K. Benefiting from the lower Rb atom density, the excited atoms present a long population relaxation time of 5.8 ms. The frequency synthesizer and frequency-locked loop are implemented by digital circuits. The short-term stability of the atomic clock is measured to be $1.8\times10^{-12}\tau ^{-1/2}$ (1-100s). Our achievement paves the way for practical application of the laser-pumped Rb atomic clocks.
• Abstract（参考訳）: 6G無線技術、位置決め、ナビゲーションとタイミング(PNT)、IoT(Internet of Things)、超高速分光など、さまざまなアプリケーションにとって、ハイパフォーマンスなタイムキーピングデバイスのサイズと複雑さの削減は、ますます必要とされる。 本研究は,レーザー励起Rb原子時計の周波数安定性,小型化,低消費電力化を特徴とする分散フィードバック(DFB)を提案する。 DFBレーザーヘッドは、約1MHzのライン幅を持つ内蔵のアイソレータを使用している。 吸収セル内の原子の完全な光ポンピングには、光拡散器ベースのビーム展開器を用いてレーザービームを直径10mmに拡大する。 物理パッケージはマグネトロンマイクロ波キャビティに基づいており、磁気シールドの層に囲まれている。 光学系全体の体積は250 cm$^3$である。 提案した原子時計は、吸収セルを323Kで維持し、Rb原子密度より低い値から、励起原子は5.8msの長い個体群緩和時間を示し、周波数シンセサイザーと周波数同期ループはデジタル回路で実装されている。 原子時計の短期安定性は1.8\times10^{-12}\tau ^{-1/2}$(1-100s)と測定される。 我々の業績はレーザー励起Rb原子時計の実用化の道を開くものである。

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