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計量論壇

標題: 時間頻率研究的發(fā)展方向 [打印本頁]

作者: fuhouxb1 時間: 2007-9-5 23:02
標題: 時間頻率研究的發(fā)展方向
我也轉貼一個，在我機子上很久了，最近拿出來翻翻感覺很好，與大家共享。
時間頻率研究的發(fā)展方向 ★★★
［作者：□ 盧敬叁更新時間：2004-7-9 ］
現在，國際上使用最多的原子鐘的震蕩頻率通常是數納秒（一納秒＝１０億分之一秒），它是通過調整超高頻激光，使之和銫原子鐘發(fā)射的光波頻率相匹配而實現的。一般說全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)攜帶原子鐘（銣鐘、銫鐘和氫鐘），因其結構緊湊，可靠性高，壽命長，所以滿足了需要。
但是，計量科學家們仍然希望能有振蕩頻率更快的時鐘，用于科學前沿問題的研究，例如弄清決定電磁互作用強度的所謂精細結構是否真的穩(wěn)定等問題。科學家們認為，這種新型時鐘應當易于制造，且振蕩頻率應比相對較低的微波頻率快１０００倍。問題是，目前沒有一種裝置能夠如此快的計數。最近，美國科學家已經研制出了“光學傳動裝置”，這種裝置可將激光光波的高速振動轉化成振蕩系數正好慢１００萬倍的激光強度波動，并利用標準檢波器顯示激光強度在１秒內所振蕩的次數，然后將得到的數值乘上１００萬。據科學家研究小組說，這種新型“光鐘”的精度至少是最好的銫原子鐘的１０００倍。但是，不同光波之間和某一光波與銫微波頻標之間的頻差測量都是極其龐大復雜，價格昂貴的工程。１９９９年，德國首次報道了“飛秒激光光學頻率梳”，飛秒光梳的出現提供了一個準確實用的“光學頻率綜合器”，一舉將微波頻率基準與光學頻率／波長聯系起來。由于飛秒光梳的研究成功和迅速推廣應用，使冷原子／離子存儲穩(wěn)頻的光頻標與飛秒光梳結合成“光鐘”，使光學頻率標準的實際應用變?yōu)楝F實。光鐘的研制將成為國際計量發(fā)展的一個新熱點。
目前，科學家們正在把其他量轉換成時頻量進行測量。第一個完成這種轉換的是長度。目前利用飛秒（１０－１６秒）激光脈沖所產生的梳狀頻譜與微波頻率聯系起來，這樣就可以實現長度和時間基準的比對。
再就是電學量。當兩塊低溫（液氮）超導金屬充分接近，其間相隔僅為約１納米的絕緣層時便形成超導結，若在結的兩端施加直流電壓，結上即會產生高頻超導電流。這時約瑟夫森效應的宏觀現象，是一種量子力學隧道穿透效應，其頻率即可與電壓掛鉤，單個結顯示為若干毫伏，上千個結疊加起來可獲得１伏或１０伏的電壓。另一方面，量子化霍爾效應產生了量子化電阻，使電阻取決于基本物理常數和一個整數值。
利用物理關系把溫度轉換為頻率的研究正在進行之中，比如某些材料和四極矩的共振頻率隨溫度而變化。質量和物質的量與頻率的關系，也正在探索之中，比如利用電功率與機械的等價性，先確定力再定義質量單位；或者通過一定數量的基本粒子和阿伏加德羅常數的精確測量來實現質量和物質的量。事實上，計量單位的基礎已由或正在由宏觀實物體系過渡到微觀量子體系，從而大大提高了單位實現的準確性、穩(wěn)定性、可靠性和普通適用性。
時間頻率的研究和發(fā)展應有超前性，一個研討中繼續(xù)提高復現準確度的可能方案是提高自身頻率，即從微波段過渡到光頻段，而當未來用光頻標取代目前實用的銫原子微波頻率基準時，對秒的定義就會再次發(fā)生改變。
計量科學的研究與發(fā)展需要利用當代最新的科技成果，包括新理論、新原理、新方法來精確定義和實現計量單位，反過來又為新的科技發(fā)展提供可靠的測量基礎；而其本身就是科學的前沿研究，具有基礎性、探索性、先行性的特點。計量學是以物理量為基礎，進行精確研究的前沿科學，是國民經濟、社會發(fā)展的技術基礎。

作者: mianyang-li 時間: 2007-11-29 12:43
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作者: higod 時間: 2014-8-3 11:26
不知道以后會發(fā)展成什么樣

作者: chl2xiangying 時間: 2017-3-15 11:30
科技進步到如此境界！

作者: chl2xiangying 時間: 2017-3-20 21:52
跳頻算時間頻率么

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