原子頻率標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)量子力學(xué)原理，即電磁輻射和原子或分子的相互作用引起能量以不連續(xù)的變化方式進(jìn)行交換，并引起兩個(gè)分子能級(jí)之間吸收或發(fā)射的粒子的能量改變，發(fā)射或吸收的光子頻率與能量p和q之間的能量有關(guān)：

原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展史可以追溯到上世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)Barwin把磁場(chǎng)中的自旋取向量子化和諧振現(xiàn)象聯(lián)系起來，上世紀(jì)三十年代在微博波段進(jìn)行了頻譜實(shí)驗(yàn)，1948年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的Harold Lyons根據(jù)氨的微波吸收原理制造了臺(tái)“原子鐘”，1950年前后的五年中，原子束波譜學(xué)進(jìn)一步用于頻率的確定和測(cè)量上，銫束裝置的實(shí)際運(yùn)用大約在1955年，臺(tái)商品型銫束頻率標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)于1956年，從1955年到1970年，銫束頻率標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度大約以每五年提高一個(gè)量級(jí)的速度得到改善。目前普遍應(yīng)用的商品型銫束頻率標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為10E-12量級(jí)。

時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)包括精密鐘、音叉、高穩(wěn)定石英晶體振蕩器和各種原子頻率標(biāo)準(zhǔn)。

    原子頻率標(biāo)準(zhǔn)具有主動(dòng)型（有源）和被動(dòng)型（無源）兩種類型，前者由量子振蕩器直接輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率，后者不能直接輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率，而是通過量子系統(tǒng)的受激躍遷吸收程度（諧振與否）得到誤差信號(hào)，去修正壓控晶體振蕩器的頻率，由晶體振蕩器輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率。銫束原子頻率標(biāo)準(zhǔn)是被動(dòng)型的典型例子。圖中示出了被動(dòng)型原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的原理框圖。壓控晶振的輸出信號(hào)經(jīng)倍頻和頻率合成后產(chǎn)生供原子躍遷用的激勵(lì)信號(hào)。當(dāng)激勵(lì)信號(hào)頻率等于原子躍遷系統(tǒng)中的原子躍遷頻率時(shí)，發(fā)生躍遷的原子數(shù)最多；偏離時(shí)則減少。躍遷檢測(cè)器上產(chǎn)生與躍遷原子成比例的電信號(hào)。調(diào)制信號(hào)的作用是產(chǎn)生與激勵(lì)信號(hào)偏離躍遷頻率不同方向相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，經(jīng)相位檢波器后變成相應(yīng)的誤差電壓，放大后修正壓控晶體振蕩器的頻率。當(dāng)頻率鎖定時(shí)，即激勵(lì)信號(hào)的頻率等于原子躍遷頻率；此時(shí)壓控晶體振蕩器輸出的頻率就可作為標(biāo)準(zhǔn)頻率，經(jīng)多級(jí)分頻后可得標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)。 

文章來源：北斗時(shí)間頻率技術(shù)有限公司