12月2日消息 新华社报道,近期中国科学院精密测量科学与技术创新研究院成功研发 24 亿年不差一秒的车载光频标。

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院高克林研究员团队经过 10 多年努力,突破一系列关键技术,研制出 24 亿年不差一秒的超高精度车载光频标。该车载光频标经过 1200 多公里的长途搬运后,完成了 16 位有效数字的钙离子光频标钟跃迁绝对频率测量。

据团队专家介绍,光频标是一套超高精度仪器设备,用于实现超高精度的时间测量。近期该院两台光频标的频率比对结果进一步验证了该院研制的光频标具有 20 亿亿分之一秒的时间测量分辨能力,是国际上继德国联邦物理技术研究院研制的镱离子光频标后,第二种达到该分辨能力的离子光频标。

据介绍,时间的超高精度测量是科技创新和国民经济建设的重要技术支撑,也是国际上竞争激烈的关键科技领域。作为超高精度仪器设备,实现光频标的应用首要是做到 “可搬运”,因此研发车载光频标具有重大现实意义。

相关研究成果已发表于《国家科学评论》和《物理评论 A》的快速通讯。

IT之家获悉,研究团队成功研制出一台车载钙离子光频标,演示了通过光频标比对实现高程差测量的可能性。研究团队随后将该车载光频标从武汉搬运至北京,实现了 20 天的准连续运行;并同中国计量科学研究院合作进行了光频标钟跃迁绝对频率的测量,测量不确定度达到 5.6×10-16。

为了实现车载,研究团队对光频标进行了如下改进:通过集成化设计提高了光频标的鲁棒性;开发了一套半自动化光频标锁定软件,在降低光频标的伺服误差不确定度的同时有效提高了光频标的运行率 ( >75%);联合研制出可搬运的超窄线宽稳频激光器;开展了对离子微运动抑制、光场 ac-Stark 频移、电四极频移以及黑体辐射频移等效应的细致实验研究,将光频标的不确定度推进至 1.3×10-17。在上述研究基础上,实现了高准确度、高鲁棒性和高运行率的车载光频标。该车载光频标随后在武汉实验室进行了本地搬运实验,通过光频标的比对,进行了高程差测量的演示实验,测量结果与传统的水准仪测量结果符合。经过超过 1200km 的长途搬运后,同中国计量科学研究院合作,再次进行了钙离子光频标的绝对频率的测量,测量结果与该团队先前的绝对频率测量结果符合,不确定度由 10-15 量级推进至 10-16 量级,该结果也对先前基于 GPS 系统的超高精度远程光频绝对值测量结果进行了验证。