中国原子钟行业前景展望

中国原子钟行业前景展望一、原子钟行业概述原子钟是现代量子力学和电子学相结合的产物，它利用原子不同能级之间跃迁所发射或吸收的电磁波频率作为标准，具有高准确和高稳定的特点。根据原子钟里的元素主要分为氢原子钟、铷原子钟、铯原子钟；根据原子钟装置技术，一般常用的原子钟包括：冷原子喷泉钟、原子光钟、CPT原子钟（相干布居囚禁原子钟）等。其中CPT原子钟符合小型化趋势，是未来最具产业前景的原子钟。原子钟隶属于时间频率行业，原子钟行业的产业链上游包括电子元器件制造业和金属制品业等，下游主要应用于卫星导航、军工、通信等领域。二、原子钟行业现状分析原子钟最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的，他们从未想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。据中国卫星导航定位协会数据，2020年中国卫星导航与位置服务产业总产值达4033亿元，同比增长16.9%。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，于20世纪50年代出现。近年来我国原子钟产量持续增长，2020年中国原子钟行业产量达0.85万套，较2019年增长21.43%。2014至2020年期间，我国原子钟行业市场规模由4.84亿元稳步增长至6.67亿元，年复合增长率为5.5%、三、原子钟行业主要生产厂商总体上看我国目前在高端原子钟市场正处于国产替代的初级阶段。世界上只有少数国家能批量生产原子钟。铯原子钟主要由国外的Symmetricom公司和OSA公司生产，实行出口管制；铷钟是目前批量生产最大和应用最广泛的原子钟产品，能批量生产铷钟的国家包括美国、瑞士、俄罗斯和中国，市场竞争充分。随着国内制造商对铷钟的产业化发展，国内军民用领域的铷钟产品逐步由天奥电子、航天203所等生产的产品所替代。CPT钟是未来最具批量生产和应用前景的产品，国际上目前具备批量生产能力的主要为Symmetricom公司。四、原子钟行业前景展望CPT原子钟是利用原子的相干布局囚禁原理而实现的一种新型原子钟，由于不再需要微波谐振腔，因此可以做到真正的微型化。CPT原子钟被认为可以集成到一个芯片上，因此也被称为芯片尺度原子钟（chipscaleatomicclock（CSAC）），国内也称之为芯片级原子钟。芯片级原子钟作为一种小型、低功耗、高精度的时间频率设备，具有广阔的应用前景。国外已规模化生产芯片级原子钟，国内目前多家单位也都已研制出了芯片级原子钟的原理样机，但是与国外还存在一定的差距(主要在性能上，国外已实现商品化)。虽然近年来芯片级原子钟技术取得了长远的发展，但是还有多项关键技术需要突破，包括微型原子气室制备技术、微机电系统集成技术和芯片级光学频率梳技术等，芯片级原子钟的稳定性和可靠性尚有提高的空间。NIST（美国国家标准与技术研究院）提出了下一代芯片级原子钟——芯片级光学原子钟。芯片级光学原子钟的频率更高、准确度更高，它们把时间分割成更小的单位，并且有一个高“品质因子”，有望成为未来重新定义秒的基础。NIST的铷原子气室和两个频率梳是用与计算机芯片相同的方法微加工的，这意味着它们可以支持电子和光学的进一步集成，并且可以大规模生产，这是一条通向商业上可行的紧凑光学原子钟的道路。随着技术的进一步发