本书以物理学的发展为线索，回顾了近25年的原子频标历程，介绍了其中原子物理学原理和应用的最新进展，包括新型微波频标和光频标的研发。最后总结了这些新型原子频标在频率稳定性和不确定度方面取得的成果，以及它们在国际单位制修订、基本物理定律检验、天文观测、导航等方面的应用，最后作者对未来的工作做了一些思考。 本书适用于原子钟领域的相关科研人员和工程技术人员，也适合相关专业的本科生，研究生。本书还适用于原子分子光谱、量子精密测量领域的相关研究人员，书中的一些基本原理和最新技术具有很好的参考和指导价值。

第1章 微波原子频标的回顾与最新进展
1.1 经典的原子频标
1.1.1 铯束频标
1.1.2 氢激射器
1.1.3 光抽运铷原子频标
1.2 其他原子微波频标
1.2.11 99Hg+离子频标
1.2.2 Paul阱中的其他离子
1.3 关于经典微波原子频标的局限性
附录1.A 二阶多普勒频移公式
附录1.B 拉姆塞腔臂间的相移
附录1.C 方波调频和频移
附录1.D 环形腔相移
附录1.E 磁控管腔
参考文献
第2章 原子物理进展及其对频标的影响
2.1 半导体激光器
2.1.1 激光二极管工作原理
2.1.2 半导体激光二极管的基本特性
2.1.3 激光二极管的类型
2.1.4 其他类型的激光器
2.2 半导体激光器波长和线宽的控制
2.2.1 线宽压窄
2.2.2 利用原子共振谱线实现激光器频率稳定
2.3 激光抽运
2.3.1 速率方程
2.3.2 场方程和相干性
2.4 相干布居因禁
2.4.1 相干布居囚禁现象的物理机制
2.4.2 基本方程
2.5 原子的激光冷却
2.5.1 原子-辐射场相互作用
2.5.2 激光冷却中的扰动效应及其极限
2.5.3 低于多普勒极限的Sisyphus冷却
2.5.4 磁光阱
2.5.5 激光冷却和囚禁的其他实验技术
附录2.A 激光冷却的能量角度
参考文献
第3章 基于新物理技术的微波频标
3.1 铯原子束频标
3.1.1 光抽运铯原子束频标
3.1.2 原子束CPT
3.1.3 原子束冷却频标
3.2 原子喷泉方法
3.2.1 方案探索
3.2.2 铯喷泉概述
3.2.3 铯喷泉的功能
3.2.4 铯喷泉的物理构造
3.2.5 铯喷泉的频率稳定度
3.2.6 铷和双组分喷泉钟
3.2.7 喷泉钟频率偏移和偏差
3.2.8 交替冷铯频标：连续喷泉
3.2.9 铯冷原子空间钟PHARAO
3.3 各向同性冷却方法
3.3.1 外腔方法：CHARLI
3.3.2 集成反射球和微波腔的方法：HORACE
3.3.3 不同的HORACE方法
3.4 光泵室温Rb频标
3.4.1 对比度、线宽和光偏移
3.4.2 激光辐射束形状的影响
3.4.3 短期频率稳定度估算
3.4.4 信号幅值、线宽和频率稳定度的实验结果
3.4.5 频移
3.4.6 激光噪声和不稳定度对时钟频率稳定性的影响
3.4.7 使用密封泡和激光抽运的其他方法
3.5 相干布居囚禁方案
3.5.1 连续模式的缓冲气体密封泡：被动频标
3.5.2 泡的主动方案：CPT激射器
3.5.3 被动IOP和CPT时钟提高信噪比的技术方法
3.5.4 用于实现频标的激光冷却原子的CPT
3.6 激光冷却的微波离子钟
3.6.19 Be+303MHz射频标准
3.6.21 13Cd+和111Cd+离子阱
3.6.31 71Yb+激光冷却微波频标
附录3.A 喷泉原子钟的频率稳定度
3.A.1 散粒噪声
3.A.2 量子投影噪声
附录3.B 冷碰撞和散射长度
附录3.C 光抽运下极化激光辐射的光吸收
附录3.D 基本的CPT微波激射器原理
参考文献
第4章 光学频率标准
4.1 早期使用吸收原子泡方法
4.2 基本概念
4.3 磁光阱方法
4.4 单离子光钟
4.4.1 原理
4.4.2 单离子系统的实现概述
4.4.3 单离子钟系统频率频移
4.5 光晶格中性原子钟
4.5.1 原理
4.5.2 光且故钟使用的原子类型
4.5.3 重要的频率偏移项
4.5.4 光晶格中频率稳定度
4.5.5 实际实现
4.6 光钟频率测量
4.6.1 光梳
4.6.2 钟频率和实现的频率稳定度
参考文献
第5章 结论和思考
5.1 准确度和频率稳定度
5.2 原子频标的主要应用
5.2.1 国际单位制：重新定义秒
5.2.2 基本物理定律的测试
5.2.3 原子钟用于天文和地球科学
5.3 总结与反思
参考文献