中科院上海光机所量子光学重点实验室“973”原子钟小组在国内首次实现了脉冲光抽运型原子钟(POP型)的原理性运转，已成功观测到Ramsey 干涉条纹，中心条纹线宽140 10Hz。POP型原子钟采用时序脉冲工作模式，光脉冲制备量子态、微波脉冲探询原子跃迁和光脉冲检测基态两能级原子跃迁几率随微波频率的变化。因此，在时间上分开了激光场、微波场与原子相互作用的时间，当微波激发两能级原子的超精细跃迁时，不存在激光场，因此钟跃迁频率不受光场的影响，无光频移存在。这样大大提高了原子钟频率的中短期稳定性。
据悉，POP原子钟有两种工作模式：微波脉冲探测模式和光脉冲探测模式。国际上只有意大利IEN报道过微波探测的实验室样机的研究结果，但尚未曾报道过光脉冲探测的实验结果。
原子钟-原子时间频率标准是人类科学技术活动的基本条件，时间频率测量的准确度和精确度的提高，将从根本上改变一系列重大应用技术和科学研究的的面貌。原子钟可应用于全球定位导航系统(GPS)。GPS系统在诸多科学技术中有着广泛的重要应用。铷原子钟是GPS系统主要应用的星载原子钟，它要求原子钟能长期稳定运转以保证导航定位的精确度。经科学家长期的努力，铷气泡型原子钟已发展成体积小、重量轻、技术成熟并可可长期稳定运转的原子钟。因此，当今各国广泛采用铷气泡型原子钟作为GPS星上的工作钟。但是，由于铷气泡型原子钟利用了光抽运技术，因此存在光频移，原子钟的中长期频率稳定性不好。POP型原子钟是消除光频移和提高原子钟性能的优秀方案。原子钟频率稳定性的提高意味着可延长导航系统原子钟的使用寿命。因此，POP型原子钟的研制具有重大的应用价值和可观的经济效益。
原子钟，它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的；他们从来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。
根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。
30年代，拉比和他的学生们在哥伦比亚大学的实验室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在这里，他们在依靠这种原子计时器来制造时钟方面迈出了有价值的第一步。在其研究过程中，拉比发明了一种被称为磁共振的技术。依靠这项技术，他便能够测量出原子的自然共振频率。为此他还获得了1944年诺贝尔奖。同年，他还首先提出“要讨论讨论这样一个想法”（他的学生这样说道），也就是这些共振频率的准确性如此之高，完全可以用来制作高精度的时钟。他还特别提出要利用所谓原子的“超精细跃迁”的频率。这种超精细跃迁指的是随原子核和电子之间不同的磁作用变化而引起的两种具有细微能量差别的状态之间的跃迁。
在这种时钟里，一束处于某一特定“超精细状态”的原子束穿过一个振荡电磁场。当原子的超精细跃迁频率越接近磁场的振荡频率，原子从磁场中吸收的能量就越多，从而产生从原始超精细状态到令一状态的跃迁。通过一个反馈回路，人们能够调整振荡场的频率直到所有的原子完成了跃迁。原子钟就是利用振荡场的频率即保持与原子的共振频率完全相同的频率作为产生时间脉冲的节拍器。
人们日常生活需要知道准确的时间，生产、科研上更是如此。人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。
目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定， 再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢、铯(sè)、铷(rú)等。原子钟的精度可以达到每100万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。
