Фонтан

К одному из важнейших достижений работы ВНИИФТРИ в 2005-2006 годах следует отнести создание действующего макета установки цезиевого стандарта частоты на основе лазерного охлаждения атомов – «Фонтан». Впервые в России освоена новейшая лазерная технология охлаждения атомов и получена осцилляция Рэмси с шириной резонанса порядка ~ 1 Гц при охлаждении атомов цезия до уровня примерно ~ 2 мкК.

Эта работа выполняется с целью создания на основе метрологического цезиевого репера частоты «Фонтан» государственного эталона единиц времени и частоты и национальной шкалы времени нового поколения с погрешностью воспроизведения единиц времени и частоты не более 10^-15.

Выполнен комплекс физических исследований и эскизных разработок по созданию макета установки, в том числе:

– Разработана вакуумная система стандарта частоты на холодных атомах, в которой «оптическая трясина» формируется на пересечении оптических лучей в декартовой системе координат;

– Разработана структурная схема  системы формирования оптических пучков для лазерного охлаждения атомов, сделан подбор комплектующих изделий. Разработан и исследован новый спектроскопический  метод автоподстройки частоты диодных лазеров без непосредственной модуляции тока инжекции;

– Проводились исследования оптической накачки атомов с целью увеличения числа рабочих атомов и устранения атомов в нерабочих состояниях, исследования точности настройки на вершину атомного резонанса при различных методах программного обеспечения. Получена оптическая накачка при двух типах излучения накачки. В обоих случаях получено примерно двукратное увеличение атомов в рабочем состоянии. Представляется интересным последовательное применение сначала накачки   F3 ↔ F2, а потом накачки F3 ↔ F3.

В результате практически решены основные научные проблемы по созданию нового эталона: реализация охлаждения атомов, управление движением атомного облака, получение спектрально чистого СВЧ – пробного сигнала и регистрация резонанса Рэмси.

Действующий макет «Фонтана» и результаты его исследования являются основой ОКР «Эталон» (Модернизация эталонной базы координатно-временного и навигационного обеспечения с целью достижения заданных тактико-технических характеристик системы ГЛОНАСС) по ФЦП «Глонасс».

По программе Международного Бюро Мер и Весов проводятся сличения национальной шкалы времени России со шкалами времени Германии, США, Франции и других стран с помощью сигналов КНС ГЛОНАСС/GPS. По стабильности характеристик эталон ГЭТ 1-98 входит в число лучших в мире и данные России вносят вклад в формирование международной атомной шкалы времени TAI(МБМВ). Однако воспроизведение  размеров единиц времени и частоты с помощью метрологического  цезиевого репера  МЦР-102 классического типа значительно уступает реперам частоты типа «Фонтан». Эталоны на основе ЦРЧ «Фонтан» действуют в ряде технически развитых стран, и сейчас это направление представляет один из самых главных приоритетов в работах ВНИИФТРИ, ему отведена важная роль в обеспечении национальной безопасности РФ.

Эта работа связана с приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники в РФ и критическими технологиями РФ (по документам  №№ Пр-577, Пр-578 от 30.03.2002 г., №№ Пр-843, Пр-842 от 21.05.2006 г.):

«Информационно-телекоммуникационные технологии и электроника» («Информационно-телекоммуникационные системы», «Лазерные и электронно-ионно-плазменные технологии»), «Космические и авиационные технологии» («Технологии высокоточной навигации и управления движением»), «Новые транспортные технологии» («Безопасность движения, управление транспортом, интермодальные перевозки и логистические системы»),