量子頻率標準器件

量子頻率標準器件是指利用粒子（如原子、分子）能級之間的躍遷原理產生極其準確而穩定的頻率的量子電子器件。

量子頻率標準器件

正文

利用粒子（如原子、分子）能級之間的躍遷原理產生極其準確而穩定的頻率的量子電子器件。
量子頻率標準器件的物理基礎是電磁場同工作物質的相互作用，以及受激吸收與輻射原理。它使用具有極窄譜線且量子躍遷頻率幾乎不受外界影響的那些物質，如銫、氫、氨、銣等。
利用銫原子超精細能級之間的躍遷、以銫原子束技術為基礎的器件叫作銫束管。圖1為銫束管的結構(見彩圖)。它是被動型量子頻率標準中極其重要的基礎器件。銫束頻率標準主要優點是準確度高(基準的準確度達±1×10-13 )，批量生產的小型化器件也具有極優的參數，準確度可達±7×10-12 ，長期穩定度可達5×10-14 ，且頻率再現性好（±3×10-12 ）,適用於實驗室、機載和艦載設備。用於苛刻環境的移動式設備時，小型化器件的準確度不低於±1×10-11 。

量子頻率標準器件

量子頻率標準器件

主動型量子頻率標準中最成熟的，是氫原子激射器（圖2）。氫原子激射器的輸出功率約10-12 瓦，用銫束頻率標準與氫原子激射器比對,測得振盪頻率為1420405751.7860±0.0046赫。氫原子激射器具有極好的短期穩定度和長期穩定度，準確度比銫束頻率標準稍差。

量子頻率標準器件

除以上兩種量子頻率標準器件外，還有利用其他工作物質製成的器件，如氨分子激射器、氧化鋇束管、鉈原子束管、銫光抽運氣泡型頻率標準、銣光抽運激射器和銣光抽運氣泡型頻率標準等，其中只有最後一種可以作為二級頻率標準，廣泛用於實驗室和導航系統等方面。頻率標準器件已由微波波段發展到光波段。光頻率標準的物理基礎是雷射技術,最成功的一種是單模氦-氖穩頻雷射器（3.39微米）。

配圖

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