NIM的微波－光学频率基准研究———复现米和秒定义-中国工程科学.PDF

２００７ 年６ 月 中国工程科学 Jun．２００７ 第９ 卷第６ 期 Engineering Science Vol畅９ No畅６ 学术论文 NIM 的微波－ 光学频率基准研究 ——— 复现米和秒定义 李天初 （中国计量科学研究院 （NIM） ，北京　 １０００１３） ［摘要］ 　 报道中国计量科学研究院 （NIM） 在微波－ 光学频率计量研究的新进展： 用NIM４ 激光冷却－ 铯原子 喷泉钟复现国际单位制 （SI） 时间单位秒 （s），用飞秒 （FS） 光学频率梳间接复现长度单位米 （m） 并标定稳频 激光波长实际实施米定义。 NIM４ 铯原子喷泉钟的不确定度达到５×１０－ １５ ， 飞秒 （FS） 光梳锁定到NIM４ 钟控制的 氢钟后， 其频率不确定度为２畅２×１０－１４ 。 在此基础上讨论铯原子喷泉钟、 稳频激光、 FS 光梳的作用、 意义和相互 关系。 最后简要介绍NIM５ 铯原子喷泉钟的研究进展和２００６ 年起NIM立题研制锶原子存储光钟。 ［关键词］ 　 计量； 频率基准； 稳频激光； 铯原子喷泉钟； 飞秒光梳 ［中图分类号］ TB９　 　 ［文献标识码］ A　 　 ［文章编号］ １００９－１７４２ （２００７） ０６－００２７－０５ 源。 经频率稳定的激光频率桙波长不确定度可以高 １　 引言 － １１ － １３ ［１］ 达１０ ～ １０ 。 频率评定中常使用相对不确定 时间单位秒 （s） 是国际单位制 （SI） 规定的７ 度Δν桙ν０ ， 并略去相对二字， 置信度１σ；Δν 为绝对 个基本物理单位之一。 频率是时间间隔 （周期） 的 频率不确定度；ν 为名义频率。 ０ 倒数。 １９８３ 年， 国际计量大会 （CGPM） 颁布了新的 ２０ 世纪６０ 年代以来， 国际时间频率计量得到 ［２］ 米 （m） 定义 ： 了重大进展。 １９６７ 年用基于量子效应的原子秒 （s） L ＝ ct （１） 取代了天文秒；１９９５ 年激光冷却－ 铯原子喷泉钟将 式中 c 表示真空光速， t 为时间。 并将 c ＝ 时间频率基准的不确定度提高到一个新水平。 １９８３ ［２］ ２９９ ７９２ ４５８ m桙s 定义为无误差普适常数 。 年用真空光速 （c） 和时间定义了 SI 基本量长度单 电磁波的真空波长 λ０ 和频率f 按下式联系起 位米 （m） 。 １９９９ 年飞秒 （FS） 光学频率梳问世， 来： 搭建起 “相干” 连接光学频率和微波频率的桥梁。 c ＝ f λ０ （２） 最近原子桙离子存储光学频率标准的研究十分活跃。 上式表明， 频率和波长间的转换不引入误差。 直接 介绍中国计量科学研究院 （NIM） 近年来在微波－ 测量光波长的不确定度很难优于 １０－ １０ ， 光学频率 光学频率计量基标准领域的研究。 在此基础上讨论