北京大學(xué)電子學(xué)院陳景標(biāo)研究團(tuán)隊(duì)近期在小型化光鐘領(lǐng)域取得重要突破，首次提出并實(shí)現(xiàn)了基于原子選頻技術(shù)的佛克脫光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了小型化光頻標(biāo)的全自動(dòng)化高性能運(yùn)行。相關(guān)研究成果以"Turn-key Voigt optical frequency standard"為題發(fā)表于Photonics Research 2025年第4期，并被遴選為封面文章。

該研究突破了原子濾光器在光通信領(lǐng)域的低光強(qiáng)應(yīng)用限制，提出了基于原子選頻技術(shù)的佛克脫激光（Voigt laser）。研究團(tuán)隊(duì)利用佛克脫激光自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)原子譜線的特性，結(jié)合全自動(dòng)化調(diào)制轉(zhuǎn)移譜（MTS）頻率鎖定方案，構(gòu)建了一種在惡劣環(huán)境下具有高魯棒性、可自動(dòng)運(yùn)行的高性能光鐘。這一成果展示了原子選頻激光器在小型化、無人化開發(fā)中的巨大潛能，為便攜式原子鐘設(shè)備在科研領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新途徑。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦佛克脫原子濾光器（VADOF）在大光強(qiáng)、強(qiáng)磁場條件下的透射譜研究，揭示了其獨(dú)特物理機(jī)制，賦予佛克脫激光器頻率"自對(duì)準(zhǔn)"能力——自動(dòng)鎖定在銣-85原子D2線躍遷譜線。通過結(jié)合MTS穩(wěn)頻技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成功研制出小型佛克脫光頻標(biāo)，不僅實(shí)現(xiàn)了國際領(lǐng)先的長期頻率穩(wěn)定度（萬秒穩(wěn)定度達(dá)中系數(shù)10^-13量級(jí)），且將VADOF"自對(duì)準(zhǔn)"特性轉(zhuǎn)化為光頻標(biāo)"即開即用"功能。

這一突破解決了現(xiàn)有光鐘的痛點(diǎn)：高度依賴高性能本地振蕩器，在長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行或劇烈環(huán)境沖擊下頻率穩(wěn)定性顯著下降，必須依賴人工干預(yù)進(jìn)行重新鎖定和維護(hù)。佛克脫光頻標(biāo)從根本上克服了這一限制，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的全自動(dòng)化、無人值守運(yùn)行。

該研究在北京大學(xué)電子學(xué)院陳景標(biāo)教授和黨安紅教授、集成電路學(xué)院史田田助理研究員的指導(dǎo)下完成，論文第一作者為電子學(xué)院博士生劉子捷。研究工作得到了科技創(chuàng)新2030-"量子通信與量子計(jì)算機(jī)"重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、溫州重大科技創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目的資助與支持。

這項(xiàng)成果充分展現(xiàn)了基于原子選頻技術(shù)的激光器在小型化、高集成度、無人化光頻標(biāo)開發(fā)中的巨大潛力與優(yōu)勢(shì)，為開發(fā)新一代高性能便攜式原子鐘開辟了切實(shí)可行的新路徑。它極大地拓展了光鐘技術(shù)在前沿科學(xué)研究、航空航天、地質(zhì)勘探、通信導(dǎo)航等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，標(biāo)志著光鐘技術(shù)向?qū)嵱没?、普及化邁出了關(guān)鍵一步。