国家授时中心量子频标室的原子自旋陀螺仪课题组实现了基于碱金属-惰性气体（Rb-Xe）的原子自旋振荡器，以Self-Driven Hybrid Atomic Spin Oscillator为题发表在应用物理领域的国际知名学术期刊Physical Review Applied（DOI: 10.1103/PhysRevApplied.20.014029）。

　　传统原子磁力计/自旋陀螺仪的磁场/转动测量灵敏度主要受限于有限的原子自旋相干时间。例如，对Rb-Xe原子共磁力计，在典型的实验磁场、温度、气压条件下，该时间在10秒量级。本方案采用自激反馈形成无衰减的自旋振荡信号，将原子自旋相干时间延长至无穷大，使原子磁力计/自旋陀螺仪进入像主动型原子钟如H Maser一样的工作模式，形成Rb-Xe Spin Osillator，即原子自旋振荡器。

　　作为原子磁力计，该原子自旋振荡器在0.01-10 Hz频率范围内实现了<10 fT/Hz^1/2的磁场测量灵敏度。长期运行测试表明，在2000秒积分时间，绝对频率稳定度达到~3*10-6 Hz（地球自转速率~11*10-6 Hz）。分析表明，该方案有望达到10 nHz甚至更高的频率稳定度，有望作为惯性导航陀螺仪甚至地球自转测量陀螺仪。

图1.原子自旋振荡器原理图

图2. 磁场测量灵敏度谱图

图3. 长期频率稳定度测试结果