是所有原子鐘中最簡便、最緊湊的一種。這種時鐘使用一玻璃室的銣氣，當週圍的微波頻率剛好合適時，就會按光學銣頻率改變其光吸收率。 三種原子鐘――銫原子鐘、氫微波激射器和銣原子鐘，都已成功的應用於太空、衛星以及地面控制。現今為止，在這三類中最精確的原子鐘是銫原子鐘，GPS衛星系統最終採用的就是銫原子鐘。

此外，還可以透過使用鐳射束來防止銫原子前後高速移動，從而可以減少因多普勒效應而產生的輕微頻率變化。 CPT原子鐘 是利用原子的相干佈局囚禁原理而實現的一種新型原子鐘，也是目前從原理上唯一可實現微型化的原子鐘，其體積、功耗比目前體積、功耗最小的銣原子鐘相比還要小得多。最小的CPT原子鐘可為手錶尺寸，並用紐扣電池供電。由於這些特點，CPT原子鐘在遠端通訊系統定時、大範圍通訊網路同步、武器裝備的便攜化等軍、民應用方面具有很好的應用前景。例如，CPT頻標應用於GPS接收機，可以顯著提高導航定位精度。歐美等西方國家已經把行動式和微型化CPT頻標的研發作列入國家戰略發展目標。美國已經有兩種商品CPT頻標上市。