近日，国家授时中心小型化光钟研究团队基于原创的量子干涉吸收增强光谱原理，提出并实现了小型化光钟，有望在微型自主定位、导航、授时等系统（μPNT）中发挥重要作用。

得益于芯片级CPT原子钟和微型光梳的发展和成功应用，频率稳定性能更优异的芯片级光钟近年来也被提出，并得到欧美国家的高度重视，发展迅速。目前的芯片级光钟主要基于铷原子的双光子跃迁来实现，已获得较好的频率稳定度性能。但需要注意到的是该方案采用了工作温度（~100℃）较高的钟泡和光强（~10mW）较大的激光，不易实现原子钟的低功耗和微型化。

为进一步推动小型化光钟的发展和应用，张首刚和云恩学研究员带领的国家授时中心小型化光钟研究团队，提出了基于单色光与铷原子相互作用实现构架更加简单的小型光钟。在该方案中，基于反向传播的泵浦光与探测光作用的量子干涉增强构型，较传统的饱和吸收方法，获得消多普勒展宽（Doppler-free）的吸收增强共振光谱（如图1所示），可实现小型化高性能光钟。新方案，约40℃的钟泡工作温度有利于实现原子钟的低功耗和长寿命，约100μW的激光光强有利于应用体积和功耗都更小的激光器。

图1.铷原子D₁线中的量子干涉吸收增强的消多普勒展宽光谱，左：理论计算；右：实验观测。（图源：Peter Yun）

图2.基于量子干涉的小型光钟方案及性能，左：实验方案；右：频率稳定度测量结果。（图源：Peter Yun）

团队搭建了如图2左所示的2套一样的小型化光钟实验装置，频率比对结果如图2右所示，锁定的激光频率秒级稳定度1.8E-12,万秒稳定度为8.4 E-12。相较于自由运行情况，锁定后激光频率稳定度提升2个量级以上。该工作初步展示了小型化光钟的发展潜力。

该研究工作得到法国FEMTO-ST实验室的Rodolphe Boudot教授的大力支持，相关成果发表于国际著名期刊PHYSICAL REVIEW APPLIED。