光学原子钟有可能将计时和大师定位系统精度进步1000倍，从而提妙手机、盘算推算机和导航系统的精度。 关系词，由于其体积弘远、结构复杂，因此无法在盘问施行室之外普通使用。当前，好意思国普渡大学（Purdue University）和瑞典查默斯理工大学（Charmers University of Technology）的科学家们期骗片上微型盘算推算机开导出了一种冲突性工夫。

这项立异不错大大松开光学原子钟系统，使其更实用、更易获取。 效果若何？ 导航、自动驾驶汽车和地舆空间监测边界的紧要向上。

咱们的手机、电脑和 GPS 系统大略提供高度精准的时刻和定位，这要归功于大师 400 多台原子钟。 每一个时钟，岂论是机械时钟、原子钟已经数字时钟，都依赖于两个环节部件：飘零器和计数器。 飘零器产生有律例的重迭信号，而计数器则测量其周期。 在原子钟中，这些周期来自原子以极其精准的频率在两种能量情状之间的振动。

大大都原子钟依靠微波频率来换取这些原子飘零。 关系词，最近的盘问探索了期骗激光以光学神气产生这些飘零。 就像一把标得很细的尺子不错进行更精准的测量雷同，光学原子钟不错把一秒钟分红更小的分数，从而大大进步计时精度--千千万万倍。

与梳齿雷同，微梳齿由均匀区别的光频谱构成。 通过将微梳齿锁定在超窄线宽激光器上，进而锁定在频率清晰性极高的原子调养上，就能制造出光学原子钟。 这么，频率梳就像一座桥梁，将光学频率的原子跃迁与无线电频率的时钟信号不竭起来。 盘问东说念主员的光子芯片（图片右侧）包含 40 个微梳发生器，宽度仅为 5 毫米。 图片开始：查尔默斯理工大学，吴凯怡

\"今天的原子钟使 GPS 系统的定位精度达到几米。 使用光学原子钟，不错达到几厘米的精度。 这就进步了车辆和悉数基于定位的电子系统的自主性。\" 普渡大学的王人明浩领路是最近发表在《天然-光子学》（Nature Photonics）上的一项盘问的合著者，他说：\"光学原子钟还能探伤地球名义纬度的渺小变化，可用于监测火山行动等。\"

关系词，当前的光学原子钟体积弘远，需要复杂的施行室配备特定的激光设置和光学元件，因此很难在施行室之外的环境中使用，比如卫星、辛勤盘问站或无东说念主机。 当前，普渡大学和查尔姆斯大学的一个盘问小组开导出了一种工夫，使光学原子钟的体积大大松开，不错在社会上更普通地使用。

就像梳子的齿雷同，微梳子由均匀区别的光频谱构成。 通过将微梳齿锁定在超窄线宽激光器上，进而锁定在频率清晰性极高的原子调养上，就能制造出光学原子钟。 这么，频率梳就像一座桥梁，将光学频率的原子调养与无线电频率的时钟信号不竭起来，而无线电频率的时钟信号是不错通过电子神气检测到的，因此不错对飘零进行计数，从而达成超高精度。 盘问东说念主员的光子芯片包含 40 个微型频梳发生器，宽度仅为 5 毫米。 贵寓开始：查尔默斯理工大学，迪士尼彩乐园彩票吴凯怡

《天然-光子学》（Nature Photonics）杂志最近发表的一篇盘问著作先容了这项新工夫的中枢--一种基于芯片的微型建设，称为微梳齿。 就像梳子的齿雷同，微梳子不错产生均匀区别的光频光谱。

王人明浩说：\"这么，其中一个梳齿频率就能锁定到激光频率，而激光频率又能锁定到原子钟飘零。\"

天然光学原子钟的精度要高得多，但其飘零频率在数百太赫兹范围内--这个频率太高，任何电子电路都无法平直\"计数\"。 但盘问东说念主员的微蜂窝芯片大略惩办这个问题，同期使原子钟系统大幅松开。

\"侥幸的是，咱们的微蜂窝芯片不错充任原子钟的光信号和用于盘算推算原子钟飘零的无线电频率之间的桥梁。 此外，微蜂窝的最小尺寸使原子钟系统在保合手其超高精度的同期大幅松开成为可能，\"该盘问的共同作家、查尔默斯大学光子学领路维克多-托雷斯-公司（Victor Torres Company）说。

Victor Torres Company - 查尔姆斯理工大学。 贵寓开始：查尔默斯理工大学，Michael Nystås

另一个主要进军是，既要达成悉数这个词系管辖路所需的\"自参照\"，又要使微蜂窝的频率与原子钟的信号阔气一致。

\"事实阐述，一个微蜂窝是不够的，咱们设法通过将两个微蜂窝配对来惩办这个问题，这两个微蜂窝的梳齿间距（即相邻齿之间的频率阻隔）很接近，但有很小的偏移，举例 20 千兆赫。 这个 20 千兆赫的偏移频率将动作电子可检测的时钟信号。\" 普渡大学该盘问的主要作家吴开义说：\"通过这种神气，咱们不错让系统将原子钟的精准时刻信号调养到更容易获取的无线电频率上。\"

图为王人明浩领路在对微蜂窝芯片进行表征的施行室。 图片开始：普渡大学，亚历山大-摩尔

新系统还包括集成光子学，即使用芯片元件而不是贫困的激光光学元件。

\"光子集成工夫不错将光学原子钟的光学元件，如频率梳、原子源和激光器等，集成到微米到毫米级的渺小光子芯片上，从而大大减小了系统的体积和分量，\"吴开义博士说。

这项立异不错为大边界坐褥铺平说念路，使光学原子钟在社会和科学边界的一系列应用变得愈加经济实惠和易于获取。 对光学频率周期进行\"计数\"所需的系统除了微蜂窝外还需要好多元件，如调制器、探伤器和光放大器。 这项盘问惩办了一个病笃问题，并展示了一种新的结构，但下一步使命是将悉数必要元件整合到芯片上，以创建一个完好意思的系统。

接着欧文说道：“只要打得努力，站对位置，保持沟通，你就能得到机会。所以我们没有放弃，给了自己机会。我只是很感激我们没有放弃，而是做出了很好的回应，让比赛保持了悬念。”

维克托-托雷斯公司说：\"咱们但愿，改日材料和制造工夫的向上能进一步简化这项工夫，让咱们更接近超精准计时成为手机和电脑圭臬功能的全国。\"

这项盘问发表在《天然-光子学》（Nature Photonics）上。

编译自/ScitechDaily

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