清華新聞網(wǎng)8月3日電 近期，清華大學(xué)王力軍教授研究組博士生韓濟(jì)澤的論文“基于鈣離子協(xié)同冷卻鎘離子微波頻標(biāo)研究進(jìn)展”（Progress on Sympathetic Cooling of113Cd+by Laser-cooled40Ca+for High-accuracy Cadmium Ion Frequency Standard）在2020年度國(guó)際頻率控制和鐵電應(yīng)用聯(lián)合大會(huì)（Joint Conference of the IEEE International Frequency Control Symposium & IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric，簡(jiǎn)稱(chēng)IEEE IFCS-ISAF）入圍學(xué)生最佳論文（Student Best Paper Finalists），并最終獲得優(yōu)勝獎(jiǎng)（Student Paper Competition Group Winner）。韓濟(jì)澤是本次大會(huì)唯一來(lái)自中國(guó)大陸的獲獎(jiǎng)學(xué)生。
韓濟(jì)澤的獎(jiǎng)狀
原子鐘作為一種利用原子躍遷頻率為頻率基準(zhǔn)的精密計(jì)時(shí)裝置，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、精密計(jì)量、高速通信等方面都有重要的應(yīng)用。清華大學(xué)王力軍教授研究組一直致力于研究面向?qū)Ш胶蜏y(cè)控的可移動(dòng)地面時(shí)頻基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)滿(mǎn)足高穩(wěn)定度、高準(zhǔn)確度、高可移動(dòng)性的離子阱原子鐘。目前限制離子微波鐘性能進(jìn)一步提升的因素主要有兩個(gè)：離子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的二階多普勒頻移和外磁場(chǎng)波動(dòng)導(dǎo)致的二階塞曼頻移。針對(duì)上述兩點(diǎn)限制因素，該論文利用離子間的庫(kù)倫相互作用，采用激光冷卻的鈣離子對(duì)鎘離子進(jìn)行持續(xù)的冷卻，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)目鎘離子的持續(xù)低溫穩(wěn)定囚禁，在保證高穩(wěn)定度的情況下，降低了由于離子運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的二階多普勒頻移；同時(shí)設(shè)計(jì)了具有高性能磁屏蔽系統(tǒng)的可車(chē)載高性能真空離子阱系統(tǒng)，在保證高可移動(dòng)性的情況下，降低了由于外磁場(chǎng)波動(dòng)導(dǎo)致的二階塞曼頻移。該論文闡述了具體實(shí)驗(yàn)方案，評(píng)估了系統(tǒng)預(yù)期性能，該方案有望研制成世界上準(zhǔn)確度最高的鎘離子微波鐘系統(tǒng)，并將為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確的可移動(dòng)地面時(shí)頻基準(zhǔn)。
采用協(xié)同冷卻方案的高性能鎘離子微波鐘系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖
國(guó)際頻率控制和鐵電應(yīng)用聯(lián)合大會(huì)由國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）超聲波、鐵電和頻率控制協(xié)會(huì)（UFFC-S）主辦，是時(shí)間頻率控制領(lǐng)域影響最大的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議之一，涵蓋了諧振材料和器件、諧振合成器噪聲和電路技術(shù)、微波量子頻標(biāo)及應(yīng)用、傳感器和變頻器、時(shí)間頻率分發(fā)和全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用（GNSS）、光頻標(biāo)及應(yīng)用6個(gè)不同的領(lǐng)域，自1947年舉辦至今已有70余年歷史。2020年度的會(huì)議原定于今年7月在美國(guó)科羅拉多州基斯通召開(kāi)，但由于受到全球范圍內(nèi)新冠肺炎疫情的影響，改為線(xiàn)上會(huì)議。大會(huì)技術(shù)委員會(huì)通過(guò)審查全世界范圍內(nèi)參與學(xué)生評(píng)比的論文，選出了6個(gè)不同領(lǐng)域的入圍名單，最終評(píng)審委員會(huì)根據(jù)論文工作的質(zhì)量和內(nèi)容、對(duì)社會(huì)的意義、學(xué)生在論文工作的貢獻(xiàn)和展示的質(zhì)量，分小組評(píng)定出其優(yōu)勝者。韓濟(jì)澤獲獎(jiǎng)?wù)撐乃谛〗M有來(lái)自美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）、法國(guó)巴黎天文臺(tái)等世界一流研究機(jī)構(gòu)的學(xué)生。
清華大學(xué)精密儀器系副研究員張建偉為該論文的通訊作者，清華大學(xué)王力軍研究組的韓濟(jì)澤、秦浩然、郭黎明、辛弄潮、胡華星及張建偉副研究員、王力軍教授共同完成了論文。論文工作在科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、清華大學(xué)自主項(xiàng)目的資金支持下完成。
供稿：物理系
編輯：李華山
審核：程曦
