Chip-Scale Atomic Clock (CSAC)는 원자 결맞음 고분해 분광기술을 이용하여 세슘원자의 좁은 Coherent population trapping (CPT) 스펙트럼을 생성하고 이를 이용하여 높은 정확도 및 안정도를 가지는 주파수를 제공하는 원자 시계로서, 전체 크기는 25cc 이내이며, 저전력, 빠른 안정화 특성을 갖는다. 세슘원자를 이용한 Chip-Scale 원자시계의 구성은 반도체 레이저 부분, 고분해 레이저 분광부분, 발열체로 구성된 물리부와 이를 제어하여 주파수를 안정화하는 서보부로 나누어 진다. 서보부 회로를 통하여 세슘원자가 포함된 물리부의 온도 제어, 물리부에 공급되는 전류 제어 및 RF 주파수 제어 통하여 CPT 스펙트럼을 얻고 최종적으로 이 결과들을 바탕으로 서보부의 주파수 생성원인 TCXO의 주파수를 안정화하여 높은 주파수 안정도를 구현할 수 있다. 본 논문에서는 물리부의 반도체 레이저 입력 전류, TCXO 제어 계수의 변화가 최종 주파수 출력에 미치는 영향 및 TCXO의 제어 해상도 개선을 위한 제어 알고리즘 등 CPT 스펙트럼을 안정화하고 이를 유지하기 위한 S/W 제어 알고리즘에 대하여 기술하였고, 실험을 통하여 결과를 도출하였다.

Keywords: atomic clock, chip-scale, CPT, frequency control performance

Speaker Tae-Gyun Kim*