時(shí)間頻率研究的發(fā)展方向

我也轉(zhuǎn)貼一個(gè)，在我機(jī)子上很久了，最近拿出來翻翻感覺很好，與大家共享。
時(shí)間頻率研究的發(fā)展方向             ★★★  
［ 作者：□ 盧敬叁    更新時(shí)間：2004-7-9 ］
    現(xiàn)在，國(guó)際上使用最多的原子鐘的震蕩頻率通常是數(shù)納秒（一納秒＝１０億分之一秒），它是通過調(diào)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(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，壽命長(zhǎng)，所以滿足了需要。
    但是，計(jì)量科學(xué)家們?nèi)匀幌Ｍ苡姓袷庮l率更快的時(shí)鐘，用于科學(xué)前沿問題的研究，例如弄清決定電磁互作用強(qiáng)度的所謂精細(xì)結(jié)構(gòu)是否真的穩(wěn)定等問題?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這種新型時(shí)鐘應(yīng)當(dāng)易于制造，且振蕩頻率應(yīng)比相對(duì)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(jì)數(shù)。最近，美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)研制出了“光學(xué)傳動(dòng)裝置”，這種裝置可將激光光波的高速振動(dòng)轉(zhuǎn)化成振蕩系數(shù)正好慢１００萬倍的激光強(qiáng)度波動(dòng)，并利用標(biāo)準(zhǔn)檢波器顯示激光強(qiáng)度在１秒內(nèi)所振蕩的次數(shù)，然后將得到的數(shù)值乘上１００萬。據(jù)科學(xué)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(biāo)之間的頻差測(cè)量都是極其龐大復(fù)雜，價(jià)格昂貴的工程。１９９９年，德國(guó)首次報(bào)道了“飛秒激光光學(xué)頻率梳”，飛秒光梳的出現(xiàn)提供了一個(gè)準(zhǔn)確實(shí)用的“光學(xué)頻率綜合器”，一舉將微波頻率基準(zhǔn)與光學(xué)頻率／波長(zhǎng)聯(lián)系起來。由于飛秒光梳的研究成功和迅速推廣應(yīng)用，使冷原子／離子存儲(chǔ)穩(wěn)頻的光頻標(biāo)與飛秒光梳結(jié)合成“光鐘”，使光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。光鐘的研制將成為國(guó)際計(jì)量發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。
    目前，科學(xué)家們正在把其他量轉(zhuǎn)換成時(shí)頻量進(jìn)行測(cè)量。第一個(gè)完成這種轉(zhuǎn)換的是長(zhǎng)度。目前利用飛秒（１０－１６秒）激光脈沖所產(chǎn)生的梳狀頻譜與微波頻率聯(lián)系起來，這樣就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度和時(shí)間基準(zhǔn)的比對(duì)。
    再就是電學(xué)量。當(dāng)兩塊低溫（液氮）超導(dǎo)金屬充分接近，其間相隔僅為約１納米的絕緣層時(shí)便形成超導(dǎo)結(jié)，若在結(jié)的兩端施加直流電壓，結(jié)上即會(huì)產(chǎn)生高頻超導(dǎo)電流。這時(shí)約瑟夫森效應(yīng)的宏觀現(xiàn)象，是一種量子力學(xué)隧道穿透效應(yīng)，其頻率即可與電壓掛鉤，單個(gè)結(jié)顯示為若干毫伏，上千個(gè)結(jié)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(yīng)產(chǎn)生了量子化電阻，使電阻取決于基本物理常數(shù)和一個(gè)整數(shù)值。
利用物理關(guān)系把溫度轉(zhuǎn)換為頻率的研究正在進(jìn)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(zhì)量和物質(zhì)的量與頻率的關(guān)系，也正在探索之中，比如利用電功率與機(jī)械的等價(jià)性，先確定力再定義質(zhì)量單位；或者通過一定數(shù)量的基本粒子和阿伏加德羅常數(shù)的精確測(cè)量來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和物質(zhì)的量。事實(shí)上，計(jì)量單位的基礎(chǔ)已由或正在由宏觀實(shí)物體系過渡到微觀量子體系，從而大大提高了單位實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、可靠性和普通適用性。
    時(shí)間頻率的研究和發(fā)展應(yīng)有超前性，一個(gè)研討中繼續(xù)提高復(fù)現(xiàn)準(zhǔn)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(dāng)未來用光頻標(biāo)取代目前實(shí)用的銫原子微波頻率基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)秒的定義就會(huì)再次發(fā)生改變。
    計(jì)量科學(xué)的研究與發(fā)展需要利用當(dāng)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(shí)現(xiàn)計(jì)量單位，反過來又為新的科技發(fā)展提供可靠的測(cè)量基礎(chǔ)；而其本身就是科學(xué)的前沿研究，具有基礎(chǔ)性、探索性、先行性的特點(diǎn)。計(jì)量學(xué)是以物理量為基礎(chǔ)，進(jìn)行精確研究的前沿科學(xué)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。

把其他基本量精度提升到目前時(shí)間頻率精度已經(jīng)是非常困難了！

不知道以后會(huì)發(fā)展成什么樣

科技進(jìn)步到如此境界！

跳頻算時(shí)間頻率么