中国计量院组建国内“光钟频率测量开放共享平台”

时间频率标准是人类生产和科学活动的基本条件。每一次时频精度的提高，都使人们在更深的层次上认识物质世界。“秒”的定义是时间标准的基础，目前通用“秒”的定义是以原子在微波波段上的跃迁为标准的。而“光钟”则是利用原子在光波波段上的跃迁为标准的。

近期，中国计量科学研究院组建了我国“光钟频率测量开放共享平台"。

依托中国计量院国家秒长基准NIM5和原子时标国家计量基准UTC(NIM)，采用两种独立技术体系测量光钟频率。基于两个测量结果进行双盲验证，Z 大程度抑制了由测量设备、测量过程、测量条件和数据处理等引入的不确定性，保障了光频量值溯源的准确与可靠，频率校准能力达E-16量级，该技术指标也是目前国际上光钟频率测量的水平之一。

频率，了解一下!

稳定度优于6.44×10-13.在此基础上建立了频率的直接测量系统,即利用波长计直接测量光梳的齿数n,并通过拍频法,测出633nm半导体激光频标与飞秒光梳的差频,从而计算出相应谱线的频率。

什么是“光钟”

由中国计量科学研究院研制的“锶87原子光晶格钟”的简称。其数据首次被国际频率标准工作组采纳，为我国未来在重新定义秒的国际问题上争得了话语权。

锶87原子光晶格钟(锶光钟)是目前世界上频率稳定度的原子钟，也是研究Z多的冷原子光晶格钟，其频率不确定度已经达到2.1×10-18，高出现行秒定义所采用的铯原子喷泉钟2个数量级，被认为是新一代秒定义Z有潜力的候选之一。目前，已向国际频率标准工作组报数的锶87原子光晶格钟的单位共7家，除中国计量院外，还有美国科罗拉多大学与美国标准与技术研究院联合实验室(JILA)、日本东京大学、法国巴黎天文台时间频率标准实验室(LNE-SYRTE)、德国联邦物理技术研究院(PTB)、日本情报通信研究机构(NICT)和日本国家计量院(NMIJ)。

“光钟”有什么作用

光学时钟在许多方面都极其有用。比如说，它能够让GPS导航精确到几厘米以内，而不是传统的几米范围。它也能帮助管理电网和计算机金融网络。

GPS定位需要连接至少四颗卫星，每一颗卫星都会提供一个时间标识，随后这些数据被用于推断装置的位置，比如说智能手机的定位。目前来说光学时钟都是大型的复杂装置，但是Menlo公司的研究人员研发了一个重量仅22公斤、宽22厘米的光学时钟。它也非常牢固，足以承受火箭发射时所带来的超快加速。

由于光学频率比微波频率高出4到5个数量级，因此在相同跃迁谱线线宽的条件下，光钟的不确定精度将优于微波钟100到1000倍。通俗地讲就是用它计时精度更高。此外，“光频标”技术不仅能提高计时精度，还能优化精密仪器制造、卫星定位等技术。

铯冷原子喷泉钟

在激光冷却操控原子技术的基础上，直接诞生了铯喷泉原子钟，将原子钟水平提高了一个量级。国际上以美国国家标准技术研究院的NIST-F1铯喷泉钟Z准确。 中国计量科学研究院研制的我国铯原子喷泉基准钟(NIM4#)，2004年投入运行。 中科院国家授时中心也正在研制用于守时应用的铯喷泉原子钟。

计量已成为国家核心竞争力的重要标志之一，计量精度的每一次提高，都给相关领域的测量、科学仪器的进步和技术创新以极大的推动力量。我国研制的“量子化霍尔电阻基准”，其不确定度优于国际Z好水平10倍，位列国际同类基准之首;“铯冷原子喷泉钟”准确度已相当于1500万年不差一秒，标志着我国成为世界少数具有独立完整时间频率体系的国家之一。

新闻来源：中国计量科学研究院

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