揭秘时间“魔盒”，定制化光学原子钟低温系统——全新超精细无液氦低温光学系统交付使用！

发布日期：2023-01-13

日前，两套全新定制型Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器在国内完成安装，两套设备将用于低温光学原子钟的相关研究。这是Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器在国内的又一全新应用方向。

超稳定的激光是现代高精度测量科学的重要手段之一。高度相干的稳定激光可以被应用于引力波探测、射电天文学、低相位噪声的微波合成器。近几年来，超稳定激光新的用途是用于精确记录时间流逝的原子钟。原则上原子钟的极限准确度仅受限于只有几个毫赫兹的激光带宽。然而这就要求了全新一代超稳定的激光器需要达到10-18的稳定度。

近年来，人们研究发现在低温硅腔中的激光器具有非常高的稳定性，将工作温度降至4 K时可提供诸多优势。首先，涂层热噪声在4 K时显著降低，不稳定性降低至10−18水平；其次热膨胀（CTE）在极低温时迅速减小，进一步减少了温度波动的影响。超精细多功能无液氦低温光学恒温系统中的光学腔尤其适用于超高精度的原子钟系统以及需要特殊超高稳定度的精密低温光学实验。

自2017年首位用户基于Montana搭建了超稳定光学微腔并将重要的结果发表在PRL期刊以来，Montana超精细多功能无液氦低温光学恒温器在超稳定光学微腔方面的应用引起了全球科学家广泛的兴趣。

光学微腔低温系统的样品腔结构示意图*

用于光学微腔的Montana超稳定低温光学系统示意图*

日前，由Montana Instruments公司根据我国用户的要求全新打造的两套超高稳定性光学微腔低温系统已完成安装并交付使用。系统将用于基于光学微腔的原子钟相关的超高精度科学实验。

基于Montana S200型超精细低温光学系统定制的用于光学微腔低温系统外观图

该系统可以实现优于mK级的温度稳定性和超低振动，为超精密的光学实验提供稳定的环境。系统可以设计多个光学窗口和多种电学通道，满足用户的各种光电测量需求。因此该系统不仅适用于光学微腔实验，还适用于多种需要超稳定低温环境的精密光学、电学实验。

* Ultrastable Silicon Cavity in a Continuously Operating Closed-Cycle Cryostat at 4 K, PRL 119, 243601 (2017)

Montana超精细多功能无液氦低温光学系统

全球知名光学恒温器制造商Montana Instruments多年来为低温光学、量子信息等领域提供高性能的光学恒温器而广受好评。作为低温光学恒温器的旗舰产品，Montana Instruments在S系列基础上推出了全新型号CryoAdvance系列。该系列的目标是助力科技工作者在先进材料和量子信息领域的研究更上一层楼。

CryoAdvance 新特色

☛ 自动控制：全新智能触摸屏系统，“一键式操作”，实时显示温度、稳定性、真空度等多种指标。

☛ 模块化设计：多种配置可选，快速满足各种实验需求，后续升级简单。

☛ 多通道设计：基本配置已包含光学窗口+直流电学+高频电学通道。

☛ 稳定性设计：新设计在变温和振动稳定性上进一步优化。

CryoAdvance 50主要参数

☛ 最低温度：3.2K

☛ 震动稳定性：<5 nm（峰-峰值）

☛ 降温时间： 300K-4.2K~2小时

☛ 样品腔空间：Φ53 mm ×100 mm

☛ 光学窗口：5个光学窗口，可选光纤引入

☛ 水平光路高度：140 mm

☛ 窗口材料：多种材质可选

☛ 基本电学通道：20条直流通道。

☛ 接口面板：双RF接口+25DC接口

Cryostation® s200系统

s200系统具有超大的样品腔，可满足多种低温光学实验方案和高度定制化的个性化实验方案。

☛ 最低温度：3.6K

☛ 震动稳定性：<15 nm（峰-峰值）

☛ 降温时间： 300K-4.2K ~10小时

☛ 样品腔空间：Φ196 mm ×75 mm

☛ 光学窗口：9个光学窗口

☛ 窗口材料：多种材质可选

☛ 接口面板：多种接口可选