北大陈景标团队在小型光钟领域取得重要进展

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北京大学电子学院陈景标研究团队最近在小型化光钟研究方面取得了重要进展，首次提出了并实现了基于原子选择性过滤技术的佛克脱光学频率基准，使得小型化光频标的全自动高性能运行成为可能。这项研究成果以“turn-key voigt optical frequency standard”为标题，刊登在2025年第4期的photonics research上，并被选作封面文章。

这项研究打破了传统原子过滤器在光通信领域低光强应用的局限性，创新性地提出了佛克脱激光器的概念。研究团队利用佛克脱激光器自动对齐原子光谱线的特点，结合全自动化调制转移光谱（MTS）频率锁定方法，设计出一种能在恶劣环境中保持高稳定性和自动运行的高性能光钟。这一成就凸显了原子选择性激光器在未来小型化和无人化发展中的巨大潜力，为便携式原子钟在科研领域的应用提供了新的方向。

研究团队深入探讨了佛克脱原子过滤器（VADOF）在高强度光和强磁场条件下的透射谱现象，发现了其独特的物理原理，使佛克脱激光器具备了频率“自校准”的能力，能够自动锁定到铷-85原子D2线跃迁光谱线上。通过整合MTS稳频技术，他们成功开发出一款微型化的佛克脱光频标，不仅达到了国际领先水平的长期频率稳定性（十万秒稳定度达到中系数10^-13级别），还把VADOF的“自校准”特性转化成了光频标的“即插即用”功能。

这一突破解决了当前光钟面临的主要问题：高度依赖高性能本地振荡器，在长时间连续运行或者遭遇剧烈环境冲击时，频率稳定性会大幅降低，需要人工介入重新调整和维护。佛克脱光频标彻底改变了这一点，实现了真正的全自动化、无人值守操作。

该研究由北京大学电子学院的陈景标教授、党安红教授以及集成电路学院的史田田助理研究员共同指导，博士生刘子捷是论文的第一作者。研究得到了科技创新2030-"量子通信与量子计算机"重大项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、温州市重大科技创新重点项目的支持。

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此成果全面展示了基于原子选择性过滤技术的激光器在小型化、高集成度、无人化光频标研发中的潜力和优势，为下一代高性能便携式原子钟的研发开辟了可行的道路。它极大地拓宽了光钟技术在前沿科学探索、航空航天、地质勘查、通信导航等领域的应用范围，标志着光钟技术迈向实际应用和广泛普及的重要一步。

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 2025-06-08