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如何可靠地“打开”超精密原子钟的计数设备

世界先进制造技术论坛 来源:世界先进制造技术论坛 作者:世界先进制造技术 2022-08-31 15:34 次阅读

精确计时对于全球导航、卫星测绘、建立系外行星组成和下一代电信等系统至关重要。但原子钟目前是巨大的设备,重达数百公斤,需要安装在精确、难以维护的条件下。 这就是为什么来自世界各地的科学家正在竞相制造可在现实环境中使用的便携式版本,并可能取代现有的卫星导航系统,如GPS和Galileo。 现在,在Sussex大学进行的研究以及Loughborough大学继续进行的研究已经解决了这些便携式原子钟发展中的一个主要障碍,解决了如何可靠地“打开”它们的计数设备并使其保持运行。 6a63c80c-284b-11ed-ba43-dac502259ad0.png 空腔孤子的自然发生。 Microcombs是未来光学原子钟的基本组成部分。Microcombs允许人们计算钟中“原子钟摆”的振荡,将每秒数百万亿次的原子振荡转换为每秒十亿次的频率,这是现代电子系统可以轻松测量的频率。 基于电子兼容的光学微芯片,微控制器是下一代超精密计时装置小型化的最佳选择。它们是尖端激光技术源,由超精密激光线组成,在光谱中等距分布,类似梳状。 这一独特的光谱开启了一系列应用,将超精密计时和光谱学相结合,可能导致发现系外行星,或者仅仅基于呼吸扫描的超灵敏医疗仪器。 6a8a2326-284b-11ed-ba43-dac502259ad0.png 空腔孤子自然起始和固有稳定性的工作原理。 “如果microcombs如此敏感,即使有人刚进入实验室,它们也无法保持状态,那么这一切都不可能实现,”Alessia Pasquazi教授说。 在《自然》杂志上发表的一篇新论文中,Pasquazi教授和她的团队在Sussex大学进行的研究发现了一种方法,可以让系统自行启动,并保持在一种基本上自我恢复的稳定状态。 Pasquazi教授说:“我们基本上有一个‘永恒的引擎’,就像你看了Snowpiercer一样,如果发生了什么干扰,它总是会回到原来的状态。” 6aad6a66-284b-11ed-ba43-dac502259ad0.png 状态图。 “一个性能良好的microcombs使用一种特殊类型的波,称为空腔孤子,这是不容易得到的。就像汽油车的引擎一样,microcombs也喜欢处于“非状态”。当你启动汽车时,你需要一个启动马达,让引擎正常旋转。而目前,microcombs没有良好的‘启动马达’。” 在Sussex大学从事这项研究的Marco Peccianti教授补充说:“2019年,我们已经证明了可以使用一种不同类型的波来获得微梳。”Marco Peccianti教授是Loughborough大学新成立的应急光子研究中心的负责人。 “我们称它们为激光空腔孤子,因为我们直接将微芯片嵌入到标准激光器中,从而获得了效率的极大提升。我们现在已经证明,我们的孤子可以自然地变成系统的唯一状态,我们把这个过程称为‘自我出现’。” EPSRC量子技术研究员 Juan Sebastian Totero Gongora博士解释说:“它就像一个简单的热力学系统,受温度和压力等‘全局变量’的控制。在大气压下,无论水分子以前发生了什么变化,在零下5度时,你总是肯定会发现水是冰,在100度以上时,你总是会发现水是蒸汽。” 6acd7a22-284b-11ed-ba43-dac502259ad0.png 状态图光学增益和内腔功率测量。 Maxwell Rowley博士在Sussex 大学和Pasquazi教授一起开发了这个系统,他现在在CPI TMD技术公司工作,该公司是通信与电力工业(CPI)的一个部门,继续将微型梳商业化。他补充说:“类似地,当我们将驱动激光的电流设置到合适的值时,我们可以保证微型梳在我们想要的孤子状态下工作。这是一个设置和遗忘系统——一个总是能恢复正确状态的‘永恒引擎’。” 研究这种技术是新成立的Emergent Photonics实验室研究中心的一个关键目标,该中心将专注于拉夫堡的前沿光学技术。 microcombs是创建便携式、超精确时间基准的核心组件,是当前和下一代电信(5、6G+和光纤通信)、网络同步(如电网)所急需的,它将减少我们对GPS的依赖。 这种自发microcombs将直接用于基于光纤的钙离子参考材料,该研究由Innovate UK支持,苏塞克斯大学Matthias Keller教授领导,采用CPI TMD技术,并在量子技术方面进行更广泛的合作,包括加拿大国家科学研究院(INRS)的合著者Roberto Morandotti教授。 6aecf4b0-284b-11ed-ba43-dac502259ad0.png 分析稳定状态的频率位置。 Pasquazi教授说:“microcombs有望彻底改变电信网络,因为电信网络使用许多不同的颜色来传输尽可能多的信息。虽然目前的网络对每种颜色都使用单独的激光器,但microcombs 将提供一种紧凑、节能的替代方案,还可能传输超精确的计时。” “追求下一代电信技术是我们与Swinburne大学和合著者David Moss教授合作的目标之一。我们正在与他们的天文部门合作,希望有一天这些‘光学尺子’能够帮助他们寻找系外行星。”

审核编辑:彭静
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    MIT科学家重塑原子钟:可以帮助建立迄今为止最精确的原子钟

    MIT 麻省理工学院的研究人员设计了一种方法,他们说可以帮助建立迄今为止最精确的原子钟。他们的方法可以帮助科学家探索诸如重力对时间流逝的影响以及时间是否会随着宇宙变老而改变等问题。更精确的原子钟甚至
    的头像 发表于 01-11 09:18 1455次阅读

    关于“原子钟精密设备的10个奇妙事实

    原子钟”这个词可能会让人联想起20世纪50年代恐怖电影中的画面:一个穿着白大褂的疯子科学家建造了可怕的末日装置,上面的时钟正滴答滴答地走着,即将毁灭我们的整个星球。但实际上,相比其他与原子有关
    的头像 发表于 02-13 09:03 1882次阅读

    电源浪涌保护器如何才能稳定可靠地工作

    电源浪涌保护器怎样可靠地工作上可以开展预计的姿态负载试验的很大允许工频电压,称作避雷额定电流电压。 对于有间隙电源浪涌保护器而言,在中国、荷兰和原苏联曾称这一电压为磁吹电压,现以IEC标准统一
    发表于 02-01 14:39 571次阅读

    西门子PLC的计数指令

    每次向上计数输入执行从关闭至打开转换时,向上/向下计数器(CTUD)向上计数,每次向下计数输入执行从关闭至打开转换32,767)时,向上计数输入的下一个上升边缘导致当前计数变成最小值(32,768)。
    发表于 03-24 09:15 3119次阅读

    晶沛已量产最小的微型精密导电滑环

    微型滑环是所有导弹滑环种类中体积最小的一类,以晶沛研制的微型精密导电滑环为例,不管是标准产品,还是定制产品,其往往都需要在极小的空间内集成很多通路。比如晶沛已量产最小的微型精密导电滑环
    发表于 04-15 09:51 454次阅读

    浅谈精密加工技术的快刀伺服系统

    随着科学技术的日益进步,精密加工技术也得到了飞速发展,具有复杂面型的微结构元件被广泛地应用于军事、高科技装备、光纤通讯等诸多领域。这类元件结构复杂,并且加工精度要求很高,用传统的加工方法已很难满足
    发表于 06-20 09:36 2458次阅读

    竟然存在比原子钟还要精确的东西?

    就像原子中的电子一样,原子核里的质子和中子同样占据着不连续的能级。
    的头像 发表于 06-23 11:18 1766次阅读
    竟然存在比<b>原子钟</b>还要精确的东西?

    Microchip推出新型芯片级原子钟(CSAC),可在极端环境下提供更大的工作温度范围、更快预热和更好的频率稳定

    面向军事和工业系统的SA65 型芯片级原子钟具有超高精度和低功耗特点。
    发表于 08-19 11:35 2256次阅读
    Microchip推出新型芯片级<b>原子钟</b>(CSAC),可在极端环境下提供更大的工作温度范围、更快预热和更好的频率稳定

    Microchip推出精确计时精度和稳定性新型SA65型芯片级原子钟

    Microchip的SA65型芯片级原子钟是一款嵌入式计时解决方案,具有更好的环境适应性,与之前的SA.45s 型芯片级原子钟相比,性能更强,例如能在更大温度范围内将频率稳定性提高一倍,在低温下预热更快。
    的头像 发表于 08-24 09:46 5718次阅读

    为什么精密点焊机‍拥有很可靠的焊接质量?

    的焊接质量呢? 第1.系统设计的合理 精密的点焊机是利用先进技术研发出来的焊接设备,在研发的时候就根据控制系统方案的分析和选择设计了合理可靠软件系统,以及高质量的电源电路、交流零点信号采集处理电路、晶闸管触发电路设
    发表于 11-16 18:04 388次阅读

    精密测量已经进入量子时代

    原子钟所给出的频率和时间标准是目前测量精度最高的基本物理量。同时,原子钟精度的提高也带动其他基本物理量测量、物理常数定义和物理定律检验精度的提高,促进了新物理的发现和科学技术的进步。
    的头像 发表于 04-28 17:04 995次阅读

    OpenHarmony原子化服务开发快速入门体验(上)

    目录: 一、体验说明 二、搭建开发环境 三、创建openHarmony新工程 四、编写项目代码 五、配置openharmony应用签名信息   六、推送到开发板/设备 一、体验说明 本教程以蛟龙腾飞
    的头像 发表于 06-21 11:07 715次阅读
    OpenHarmony<b>原子</b>化服务开发快速入门体验(上)

    精密数字电流/电压/功率监测器

    终端设备智能化不断提升,系统对高能效需求日益增长,精准监测系统能耗愈发重要。矽力杰推出更高性能的精密数字电流/电压/功率监控器方案,具有超低偏置电流,同时内部集成积分器可用于能量和平均功耗的计算,降低检测误差,为终端设备提供更加精密的监测数据。
    的头像 发表于 10-26 13:04 769次阅读

    原子化服务是什么意思?华为原子化服务概述

    原子化服务是什么意思?华为原子化服务概述 原子化服务是HarmonyOS面向未来提供的一种用户程序形态。 从鸿蒙2.0开始华为推出了“原子化服务”;比如免安装秒级打开;一次开发多端部署。原子化服务
    的头像 发表于 11-02 17:52 6759次阅读
    <b>原子</b>化服务是什么意思?华为<b>原子</b>化服务概述

    世界上第一个基于高电荷态离子的光学原子钟

    PTB物理学家卢卡斯·斯皮伯解释说,一个带有高电荷态离子的光学原子钟有助于更好地检验这些基本理论。“我们能够在一个五电子系统中探测到量子电动核反冲,这是一个重要的理论预测,这是在以前的任何其他实验中都未能实现的。”
    的头像 发表于 11-09 09:30 184次阅读

    科学家创造了一种新型光学原子钟

    因此,与中性或弱电的原子相比,高电荷离子的最外层电子与原子核的结合更强。这使得高电荷离子受外部电磁场的影响较小,但对狭义相对论、量子电动力学和原子核的基本效应更为敏感。
    的头像 发表于 01-04 10:53 369次阅读

    请问一下光学频率梳可以用来做什么呢?

    光学频率梳的发明对原子钟测时来说是革命性的。光学原子钟是以原子的自然振动来测算时间的,原理一如祖父钟中钟摆的摆动。
    的头像 发表于 01-05 17:00 647次阅读

    三分钟了解精密运动控制技术

    什么是精密运动控制技术? 精密运动控制技术是一门集精密机械、精密控制、精密驱动、精密传感、精密测量、精密集成技术于一体,实现在纳米精度范围内的运动控制的综合技术,也是三英精控最主要的核心技术
    的头像 发表于 01-12 11:22 404次阅读

    专家技术文章《原子钟在数据中心的作用:原子从对数据造成不利影响到带来各种益处的转变过程》

    利用原子钟授时现已成为数据中心不可或缺的组成部分。目前,通过全球定位系统(GPS)和其他全球导航卫星系统(GNSS)网络传输的原子钟时间已使全球各地的服务器实现了同步,并且部署在各个数据中心的原子钟
    的头像 发表于 03-14 17:45 86次阅读

    Quest替代EMCCD在原子中的光子定量研究中的应用

    用于原子/离子的光子定量技术 用于原子/离子的光子定量技术包括两种主要方法:Absorption Imaging和Fluorescence Imaging。 Absorption
    的头像 发表于 03-29 08:06 46次阅读
    Quest替代EMCCD在<b>超</b>冷<b>原子</b>中的光子定量研究中的应用

    精密双面抛光的加工原理

    精密两面抛光加工是化学机械抛光的应用(CMP)技术性,借助产品工件、碾磨颗粒物、抛光剂和抛光轮的机械作用,在工件打磨抛光环节中,发生部分持续高温和髙压,使产品与碾磨颗粒物、抛光剂和抛光轮中间最直接
    的头像 发表于 11-01 10:07 0次阅读
    <b>超</b><b>精密</b>双面抛光的加工原理

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