光学时钟在太空中的首次测试
这是历史上首次,把光学时钟送到太空中,在经历火箭发射时恶劣的条件后没有受到损坏,并想一个卫星那样在微重力条件下成功工作。这个演示为实现太空空间中的光学时钟技术更进一步了,它最终就可以应用在精度达到厘米级的基于GPS的导航定位中。 在美国光学学会的高影响力的学术研究期刊《Optica》上,研究人员提出的一个新的研究结果,一种紧凑型的强大且自动激光频率梳系统,这也是进行空间光学时钟操作的关键。频率梳是在光学频率下运行的时钟滴答滴答的“齿轮”。 “我们的设备代表未来天基精密钟表和计量发展的基石,” Menlo Systems有限公司的Matthias Lezius表述说,他是该论文的第一作者。“光学时钟在空间中的表现和它在地面上表现一样,显示出我们的系统工程运行得很好。” 利用时间的定位 电话和其他的具有全球定位系统功能的设备,要想查明你在地球的位置,至少要通过相连接的四颗携带原子钟的卫星。这些卫星中的每一个都提供了一个时间标记,系统根据这些时间的相对差异来计算你的位置。在今天的卫星中所用的原子钟是基于铯原子的自然振荡的频率,即微波波段的电磁频谱。 光学时钟使用的振荡频率比微波高100000倍的原子或离子,处于光频或可见光,部分位于电磁频谱。更高的频率意味着光学时钟“滴答”的速度比微波原子钟要快,因此可以提供100到1000倍的时间标记,大大提高了全球定位系统的精度。 频率梳是光学时钟的一个重要组成部分,因为它们像齿轮一样,将光学时钟较快的振荡分解成较低的频率,并连接到一个基于微波的参考原子钟。换言之,频率梳可以精确地测量光学震荡并用于获得时间。 直到最近,频率梳在实验室中已经是一种非常大且复杂的设置了。Lezius和他在Menlo Systems公司的团队,开发了一个完全自动化的光学频率梳,只有22 14.2厘米,重22公斤,这一公司是诺贝尔奖得主T.W. Hänsch在马克斯普朗克量子光学研究所的研究团队的一个衍生公司。 新的频率梳是基于光纤的,这使它坚固耐用,足以经受住在离开地球时极端的加速度产生的力和温度变化的影响。它的功耗低于70瓦,足以满足卫星设备的要求。 |