获奖项目：新一代国家时间频率基准的关键技术与应用

　　主要完成人：房芳，李天初，张爱敏，陈伟亮，高源，刘年丰，林平卫，梁坤，刘昆，王伟波，林弋戈，所睿，李明寿，宁大愚，高小珣

主要完成单位：中国计量科学研究院

　　推荐单位：国家质量监督检验检疫总局

　　获奖等级：国家科技进步奖一等奖

　　项目简介：

时间是人类经济和社会活动的基础，是金融、交通和科研等领域不可或缺的计量单位。作为7个基本量之一，时间的测量准确度远远高于其它6个量。在国际单位制重新定义中，其它基本量已经(长度、电压)或正试图通过基本物理常数的定义由时间频率导出，并将于2018年实现这一方案。因此时间频率成为表征世界最为基本的物理量。该项目的研究立足开发新一代秒长国家计量基准NIM5喷泉钟和原子时标国家计量基准UTC(NIM)，建立独立自主的国家时频体系源头，积极参与国际原子时合作，彰显中国的大国地位和担当，同时保障我国经济建设和国防的时频量值准确统一。

NIM5喷泉钟利用精准控制频率功率的9束激光和超低相位噪声微波对原子进行操控和测量，并在理论指导下对影响钟跃迁频率的各项物理效应评定修正，得到基准频率。该团队通过对物理、微波和评定方法的一系列创新，使得最终绝对频率准确度2000万年不差1秒，同时提高了整机运行可靠性，2014年通过国际评审，参与驾驭国际原子时，使中国在国际原子时合作中第一次具有了表决权。UTC(NIM）时标基准通过创新的传递技术及算法，提高了稳定度及准确度，增加了对国际原子时计算的权重。

主要科技创新包括：1）提出了高精度空间立体角光学结构的设计方法，发明了磁光阱装置一体化制造技术，实现了直接光学阻尼制备高数量超低温度冷原子，获得高信噪比，探测噪声接近量子极限，准连续运行率创世界最高水平。2）创建了泄露微波对原子能级影响的理论模型，提出飞行下落原子限域计算方法，开发了实时测量-补偿干涉开关脉冲微波相移的技术，将微波泄漏频移抑制到小于110-16。国际频率基准工作组的报告显示NIM5平均频率距全世界喷泉钟频率总平均值最接近。3）提出了浮点模糊度解算的已知定点单差模型，解决了亚纳秒级时频传递的模糊度和钟差解算问题，实现了全球导航卫星系统(GNSS)载波相位时间频率传递技术。自主研制了GNSS时间频率接收机，成功主导了国际上首次欧亚多台铯原子喷泉钟的比对。4）提出了守时钟频率精准预估修正方法，创建了长短期联合优化驾驭系统模型，UTC（NIM）与世界协调时UTC的时差优于±5 ns。首次实现了喷泉钟直接驾驭原子时标，代表了国际守时技术发展新趋势，使中国成为世界上少数具有独立准确时间频率体系的国家之一。

秒长国家基准NIM5和原子时标国家基准UTC（NIM）一起保证了国内时间频率量值的准确统一。利用光纤链路和GNSS链路，将该团队的秒长基准和时标基准传递到北京卫星导航中心，直接为军用标准时间和北斗地面时提供溯源支持。同时为中央电视台、中科院武汉物数所、上海横河国际贸易有限公司等多家部队单位、科研院所和高端企业提供时间频率的量值测量、溯源和校准。在研期间授权发明专利5项；国家计量检定系统、规程及规范4部；新增国际互认测量能力23项。

 NIM5-CP-1110

 NIM5秒长基准调试

 UTC(NIM)

创新点1	创新点2