【據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所網(wǎng)站2019年5月17日?qǐng)?bào)道】美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)在美國(guó)加州理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)和Charles Stark Draper實(shí)驗(yàn)室的協(xié)助下，利用硅芯片光子學(xué)集成技術(shù)，制造出了芯片級(jí)原子鐘，成功驗(yàn)證了下一代緊湊型光學(xué)原子鐘架構(gòu)。NIST芯片級(jí)原子鐘包括3個(gè)芯片及外圍的電子和光學(xué)設(shè)備，其尺寸比通常的原子鐘小很多。三個(gè)核心芯片采用與計(jì)算機(jī)芯片相同微加工方式，支持與電子和光學(xué)器件的進(jìn)一步集成，且可以批量生產(chǎn)，一個(gè)是約束銣原子的微型玻璃容器、利用銣原子振動(dòng)提供時(shí)鐘基準(zhǔn)，另兩個(gè)頻率梳芯片負(fù)責(zé)將銣原子的光學(xué)高頻振動(dòng)轉(zhuǎn)換為廣泛應(yīng)用的微波頻率。
標(biāo)準(zhǔn)的原子鐘是基于銫原子的自然振動(dòng)，工作在微波頻率，而NIST的光學(xué)原子鐘工作在太赫茲頻率，因此具有更高的精度，生成的時(shí)鐘信號(hào)頻率為22GHz，每4000秒的誤差是17萬(wàn)億分之一，精度比目前微波原子鐘高約100倍，如果采用低噪聲激光，精度還可進(jìn)一步提升。NIST的光學(xué)原子鐘的核心芯片的功耗目前只有275毫瓦，未來(lái)利用更復(fù)雜的光電集成技術(shù)尺寸還可以進(jìn)一步縮小用于手持設(shè)備，最終將會(huì)取代目前用于導(dǎo)航系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星時(shí)鐘備份的傳統(tǒng)振蕩器。該項(xiàng)研究得到了美國(guó)DARPA和“芯片上的NIST”項(xiàng)目的資助，相關(guān)論文《Architecture for the photonic integration of an optical atomic clock》已在Optica期刊上發(fā)表。
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