目前的时间频率基准最高水平到底达到了什么程度？

1万 · 2009-12-26 16:14

我看了一些网页，至今没有明确的答案。

4万 · 2009-12-26 17:40

可以做到小于1ppm的水平。

1万 · 2009-12-26 17:49

不对啊，可能你误解了……我说的不是电子技术上讲的时钟发生器，参见下文。

之前，我有看到过“我国时间频率基准600万年不差一秒”，即：

　　　　　　　我国时间频率基准600万年不差一秒

http://www.edu.cn　2006-08-25　　潘锋卢敬叁

　　记者从中国计量科学研究院了解到，在科技部和国家自然科学基金的支持下，由该院立项研制的我国最新一代时间频率基准——激光冷却—铯原子喷泉钟，经过两年多的实验测试和评估，目前装置运行可靠，性能稳定，频率准确度达到5×10^-15，相当于600万年不差一秒，达到世界先进水平。

　　时间频率的计量与人民的日常生活息息相关，以铯原子钟为基础的高精度的时间频率计量更是广泛应用于国防建设、科学研究和国民经济各个领域，如计量科学、现代通讯、导航定位及基础科学研究等。现代时间的测量精度已经达到纳秒量级(即10^-9秒)。卫星导航定位系统其核心技术就是原子钟，飞船在预定轨迹精确飞行，并准确返回地面预定位置；超高速远距离通讯得以异地同步、超大规模计算机得以高速运算等，都得益于高精度时间频率计量。

　　为满足国民经济和国防建设对独立自主地提供更高精度的时间频率基准的需求，1996年中国计量科学研究院开始研制最新一代时间频率基准—— 激光冷却—铯原子喷泉钟，该装置于2003年12月通过了由国家质检总局组织著名科学家、两院院士王大珩为名誉主任，王育竹院士为主任，另有五位院士参加的专家委员会的鉴定。

　　铯原子喷泉钟的研制成功使我国时间频率基准重新步入世界先进行列，它将能更好地满足我国诸多领域对时频计量的需求。中国计量科学研究院铯原子喷泉钟作为新一代国家时间频率基准工作，将成为国家统一时间频率体系的源头。全国各地各部门的各种时间频率标准，都将以它为准。

　　值得一提的是，中国计量科学研究院保持的国家原子时可以直接被它校准，使准确度保持在2×10^-14。然后通过计量院和各级计量部门的传递系统，统一全国时间频率量值；同时也可直接通过计量院已经建立的，利用电视信号、因特网或电话网络的授时系统，发布具有不同准确度的标准时间频率信号，满足全国不同用户的需求，带来巨大的社会效益和经济效益。

　　来源：科学时报

**中没有介绍世界最高水平的时间频率基准。

　　

1万 · 2009-12-26 17:56

光钟

　　光钟研究是2002年以来国际计量科学发展的一个新热点。目前世界上最好的铯喷泉钟准确度已达到10^—15量级。《科学》杂志报道的研究成果表明，光钟将比目前最好的时钟精度提高100倍，将能提供“对物理世界更细致的观察”，并将有助于建立对自然界基本定律的更深入的认识。该研究成果也将对卫星导航、通信及计算机网络同步等应用领域产生影响。

　　据专家解释，原子时钟的“滴答”来自于原子的跃迁频率。当前原子钟的原子跃迁频率是在微波波段，而光学频率比微波频率高5个数量级，因此通过对光学频率的精密控制和光学频率与微波频率的高精度转换，可以提供超高精度的时间和频率标准，实现更精确地计时。

http://baike.baidu.com/view/2822705.htm?fr=ala0_1

1万 · 2009-12-26 18:05

本帖最后由 iC921 于 2009-12-26 18:14 编辑

这篇**似乎是说，光钟技术还处在实验阶段，不知道有进入实用阶段没有？与前文相同的是，也是光说自己做到了什么程度，没说别人做到了什么程度。当然，这么多年过去了，进展如何也不清楚了

另外，**中用的是“飞秒（10^-15s）”的单位，而不是与之相对应的“阿秒（10^-18s）或仄秒（10^-21s）”单位，有狐疑哦～

光钟关键技术研究……毕志毅

（节选）
“光钟”研究是2002年以来国际计量科学发展的一个新热点，并将成为国际新一代时间频率的基准。光钟与原子钟不同，它是以原子和分子在光学波段的跃迁频率(10¹⁴—10¹⁵Hz)为标准，通过将光学频率标准准确无误地传递到微波波段，提供高精度的时间、频率标准。时间、频率作为一个重要基本物理量在国民经济、国防建设和基础科学研究中起着重要的作用。光钟研究中一个最关键的技术问题是如何将高精度的光学频率标准精确地传递到微波频率。华东师范大学毕志毅教授在**中用通俗的语言介绍了1999年以来国际科学界在光钟关键技术方面取得的重要进展，以及华东师范大学光谱学与波谱学教育部重点实验室自2002年初开展飞秒激光光梳的精密锁相控制、光学频率合成及光钟关键技术等研究以来所取得的可喜成果：研制成我国第一台飞秒光学频率梳状发生器，实现对飞秒光脉冲时-频域同时精密控制，在光学频率合成、光频与光频、光频与微波频率标准间的精密转换以及光钟等方面开展了一系列基础与技术研究。2003年将自行研制的飞秒光学频率梳状发生器运往国际标准局（BIPM，巴黎）进行了首次飞秒光梳国际比对，随后又将该系统运到美国，与国际标准局和美国国家标准与技术研究所（NIST）共同在美国国家标准与技术研究所进行国际比对合作研究，在光梳比对、光学频率合成及光钟基础研究中取得突破性成果，比对实验结果证实：四台飞秒光梳在光频域的一致性达到10^-19水平，能满足将来光钟实现频率传递的“光齿轮”的精度以及研究基本物理常数随时间可能的变化的需要。2004年3月马龙生教授与毕志毅教授在国际著名杂志《科学》发表了题为 “以10^-19的不确定度实现光学频率合成及比对”的学术论文，这是我国科学家在光频率合成与光钟前沿科技领域首次取得的一项重大成果，为研制新一代原子钟 — “光钟”铺平了道路，赢得国际同行专家的广泛关注和重视。
中国网 2005年3月8日
http://www.china.com.cn/zhuanti2005/txt/2005-03/08/content_5805181.htm

1万 · 2009-12-26 18:06

这还有个小日本的专利……

申请号：	200710004287	申请日：	2007/01/19
公开日：	2007/08/22	公告日：
公开号：	101022313	公告号：
授权日：		授权公告日：
专利类别：	发明	国别省市代码：	JP[日本]
代理机构代码：	11127[对照表]	代理人：	黄纶伟
发明名称：	光时钟信号提取装置和光时钟信号提取方法
国际分类号：	H04B 10/17;H04L 7/00;H04J 3/06
范畴分类号：	39B
发明人：	荒平慎
申请人：	冲电气工业株式会社
申请人地址：	日本东京
邮编：
文摘：
光时钟信号提取装置和光时钟信号提取方法，不依赖输入光信号的偏振光方向提取光时钟信号。该装置具有：第一转换单元（３０），其有第一光转换器（１２）和波长λ↓［２］的连续波光源（１６），并向第一光转换器输入波长λ↓［１］的输入光信号（１００）和波长λ↓［２］的连续波光（２００），不依赖输入光信号的偏振光方向生成波长λ↓［２］的中间生成光信号（２２０）并输出；和第二转换单元（５２），其有第二光转换器（１８），并向第二光转换器输入中间生成光信号，通过被动锁模动作生成波长λ↓［３］的光时钟信号（３２０）输出。输入光信号从第一光转换器的端面（Ｌ↓［１］）输入，波长λ↓［２］的连续波光从第一光转换器的端面（Ｒ↓［１］）输入第一光转换器。中间生成光信号从第一光转换器的端面（Ｌ↓［１］）输出，输入第二光转换器的端面（Ｌ↓［２］）。从第二光转换器的端面（Ｒ↓［２］）输出光时钟信号。
主权利要求：
一种光时钟信号提取装置，其特征在于，该光时钟信号提取装置具有：　　　　第一转换单元，该第一转换单元具有第一光转换器和波长为λ↓［２］的连续波光源，向所述第一光转换器输入比特速率为ｆ波长为λ↓［１］的输入光信号、和波长为λ↓［２］的连续波光，不依赖于输入光信号的偏振光方向，生成波长为λ↓［２］的中间生成光信号并输出；以及　　　　第二转换单元，该第二转换单元具有第二光转换器，向该第二光转换器输入所述中间生成光信号，通过该第二光转换器的被动锁模动作生成反复频率为ｆ、波长为λ↓［３］的光时钟信号并输出。
优先权项：
JP 2006-2-14 2006-036128
PCT 项

法律状态：[免责声明]

1万 · 2009-12-26 18:07

地址：http://search.cnpat.com.cn/Searc ... 7&jsk=search_gb

4万 · 2009-12-26 18:07

商品化运行的最高精度的铯原子钟的误差约两千万年一秒，1999年投运，美国国家标准技术研究所的，在实验室用于研究的则有很多更高精度的原子钟，如全光学原子钟，精度可达铯原子钟的一千甚至是十万倍。除科学研究用途外，商业时基的精度要求不是非常高，满足即可，性价比必需追求，这方面铯原子钟目前已可满足。

1万 · 2009-12-26 18:17

本帖最后由 iC921 于 2009-12-26 18:19 编辑

目前我写一个小东西要用到这个数据，初步确定原则如下：

1　介绍最高应用基准时，采用10^-15 的最高不确定度
2　介绍最高实验基准时，采用10^-19 的最高不确定度

未知是否符合当前的实际情况？

1万 · 2009-12-26 18:24

商品化运行的最高精度的铯原子钟的误差约两千万年一秒，1999年投运，美国国家标准技术研究所的，在实验室用于研究的则有很多更高精度的原子钟，如全光学原子钟，精度可达铯原子钟的一千甚至是十万倍。除科学研究用途外，商业时基的精度要求不是非常高，满足即可，性价比必需追求，这方面铯原子钟目前已可满足。
chunyang 发表于 2009-12-26 18:07

我现在考虑的并不是用，而是要知道目前世界上最高水平到底如何。最好有可以查看的网页或其它资料。

这个事对我现在想办的一件事很重要，要有根有据。

只看该作者 · 2009-12-26 18:56

不懂帮顶

4万 · 2009-12-27 11:51

如果追寻目前世界上的前沿科技，最好去《科学》和《自然》杂志社的官方网站检索，然后根据论文作者、机构名称什么的顺藤摸瓜，甚至可以直接跟作者联系。不过很难想像IC921为何需要这些数据，而且这些数据处于不断变化中，单看数据，《科学》、《自然》上的论文都未必是最佳的，他们看重的是综合学术价值而非简单的指标，所以感到楼主恐怕又在钻牛角尖了，“事情很重要，要有根有据”，精神不错但要看受众和自己所在的“圈子”。

1万 · 2009-12-28 09:12

600万年差一秒，不知道是如何计算出来的？哪儿来的基准？如果都能计算出来，岂不是可以矫正一下？

4万 · 2009-12-28 15:45

楼上可以在网上搜原子钟的原理。

1万 · 2009-12-28 23:38

本帖最后由 iC921 于 2009-12-28 23:40 编辑

不是“600万年差一秒”，而是“600万年不差一秒”。5×10^-15的准确度，误差一秒需要的时间为643 万年：

一年的时间是365天4小时48分46秒
y =365×24×60×60 s + 4×60×60 s + 48×60 s + 46 = 31 104 000 s + 14 400 s + 2700 s +46 s = 31 121 146 s

e =31 121 146×5×10^-15=1.55605730×10^-7

Y = 1/e = 6 426 498.561 460 42 950 989 015 635 863 79≈643 万年

1万 · 2009-12-28 23:43

我说的重要，是指：有这个数据，能锦上添花，如果没有，许多花预计只能白开。可是，如果没有把握，我又不敢搞它“锦上添花”……很矛盾。

有点是钻牛角尖，也有点不是。

只看该作者 · 2009-12-29 05:46

本帖最后由 jz0095 于 2009-12-29 05:53 编辑

技术新型高精度锶光晶格钟

http://www.kxsj.com/artshow.asp?id=1093

作者：翻译/白玉林
最近，科学家正在研制一种新型高精度锶“光晶格钟”，他们把锶原子捕获进一个“光晶格”里面，利用这些锶原子制成的光晶格钟的精确度可达10^-18秒，即使运行100亿年，误差也不到一秒钟。比现有的铯原子钟的精度提高了1000倍。如果达到这样的计时精确度，就能够检测出狭义相对论所预言的在不同状态下，时钟计时存在的微小的快慢差别。锶光晶格钟有望成为下一代的“秒”计时标准。

  翻译/白玉林

  大家知道，时钟的基本结构是由“振荡器”和“齿轮”组成的。如果知道了振荡器一秒钟的振动次数，并且能够通过齿轮对其进行计数，钟表就可以不断准确地显示每秒的时刻。
  现在的“1秒”是根据“铯原子钟”（cesium atomic clock）记录的1秒定义的。用特定频率的电磁波（微波）照射铯原子，铯原子会吸收这种微波由“基态”变为“激发态”，我们就可以把这种微波频率转变为电信号进行计时。定义这种微波每振动9192631770次为“1秒”。但是，采用铯原子钟计时也会出现一些问题。因为，铯原子之间有时会发生冲突，这时其原子状态也会产生变化，从而导致微波振动频率（即每秒振动次数）发生一些偏差。
  为了解决上述问题，日本东京大学研究院工学系的香取秀俊副教授，正在研制一种新型的光晶格时钟，它比铯原子钟更加精确。光晶格钟采用处于“激发态”的锶原子发出的可见激光（振动频率更高的可见光波段）进行计时，比微波的振动频率更高。由于可见激光的振动非常快，超出了传统测量技术的范围，直到2000年出现了划时代的“光学频率梳”（optical frequency comb，简称光梳）技术，才解决了可见激光振动频率的测量难题。才使得锶光晶格钟的研制取得进展。

  　　……

  （更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2009年12月号）

jz0095:  前不久跟别人聊起过这个话题，昨天又打听了下消息来源，今给个链接。(编辑的功能比以前强多了，赞）