나노종합기술원에서 Micro Electro Mechanical System (MEMS) 원자셀과 VCSEL, Photodiode로 구성된 물리부를 개발하였으며, 물리부를 제어하기 위한 전자회로부를 제작하여 최종적으로 물리부와 전자회로부로 구성된 Chip-Scale 원자시계를 제작하였다. 제작된 원자시계의 전자회로부를 이용하여 물리부의 온도를 제어하고, 물리부 내의 VCSEL에 공급되는 전류와 RF 주파수를 제어하여, 최종적으로 물리부의 포토 다이오드 출력을 통하여 흡수선 및 3kHz 선폭의 Coherent Population Trapping (CPT) 신호를 관측하였다. 관측된 CPT 신호를 이용하여 VCTCXO를 제어한 후 측정되는 10MHz 주파수의 안정도가 약 10초 기준 10e-11임를 확인하였다. 제작된 원자시계는 25cc의 크기를 가지며, 3.3VDC 전원 기준으로 약 170mW의 전력을 소비한다. 본 논문에서는 원자시계의 전자 회로부에 대하여 간략히 소개하고, CPT 신호 관측 및 10MHz 기준주파수 제어를 위한 S/W 알고리즘에 대하여 기술하였으며, 향후 개발 진행 방향에 대하여 소개하겠다.

Keywords: MEMS vapor cell, chip-scale, atomic clock, CPT

Speaker Tae-Hyun Jun