【原子鐘是市場上最小的】

江南布衣

【原子鐘是市場上最小的】

 

 

 

Symmetricom公司的SA.45s芯片尺寸原子鐘

研究人員在美國已經研製出世界上最小的商用原子鐘。

 

被稱為 SA.45s芯片尺寸原子鐘（CSAC），也可能是你只需$ 1500。

 

時鐘，最初是為軍事用途，是關於一個火柴盒大小，重約 35克，具有功率要求的只有115毫瓦。

 

不是你的日常計時，團隊背後的時鐘聲稱，它可以有各種不同的和廣泛的應用，從禁用炸彈尋找石油。

 

原子鐘是使用特定的電子躍遷頻率作為一個原子頻標，用“滴答”作為兩個能態振盪在一個原子。

 

一般來說，一個反饋迴路是用來鎖定頻率的光源的過渡，從而建立一個穩定的頻率標準。

 

這一最新的時鐘已在Symmetricom公司聯合開發，德雷珀實驗室和桑迪亞國家實驗室在美國。

 

時鐘包括一個高度緊湊的“物理包”中包含的銫原子的使用，坐落在電路板內的小框框。

 

銫原子共振細胞內舉行，並加熱到蒸汽狀態的板塊位於頂部和底部的包。

 

 

調製微波

優化的垂直腔表面發射激光器（VCSEL）是透出來的蒸氣，造成在銫原子激發。

 

激光光調製微波信號發生器由一個芯片上。

 

這使得激光的單束激發的銫原子在兩個不同的能量水平。這兩個層次之間的干擾，然後檢測光電二極管構成的一部分，一個反饋迴路。

 

循環優化吸收的光子數由銫原子。

 

時鐘顯示，1秒後已過計數準確 4596,315,885週期的微波振盪信號。

 

 

一看裡面的CSAC

 

該物理包是真空密封，然後覆蓋一層磁屏蔽，然後被放在印刷電路板（PCB），然後將其密封，使其不透氣。

 

蓋子和底座板陣列都作為第二層的磁屏蔽。

 

所有的組件在PCB上進行了優化的電源效率在可能的最小尺寸。

 

因此，電路周圍的物理包消耗約 95毫瓦，與物理包本身耗時約 10毫瓦。

 

允許生產故障，CSAC有一個總功耗只有115毫瓦，根據史蒂夫Fossi，Symmetricom公司的業務發展總監。

 

 

創意誕生在NIST

2004年物理世界報導，約翰和他的團隊在Kitching美國國家標準與技術研究所（NIST）在科羅拉多州博爾德市，創造了當時最緊湊和便攜式芯片級原子鐘。

 

那麼，什麼是不同的這個最新的設備？

 

據Kitching，這種新產品實質上是一種商業版本的工作開創了他的小組在NIST 2001年和2005年之間。

 

他說：“Symmetricom公司的合作也產生了積極的研究方案在這個時候，是與我們平行資助由美國國防高級研究計劃局[DARPA]。”

 

雖然 Symmetricom公司和NIST的時鐘都差不多大小，主要利用這種新的時鐘是，所需的電量來運行它是遠遠低於以往任何商業原子鐘：115毫瓦，而超過 1 W的所有其他原子時鐘。

 

“這意味著它會打開許多新的應用精確計時，尤其是那些只電池電源可用，說：”Kitching。

 

“因為很少DARPA技術使得整個工業的商業化，以雙重用途的應用程序，這是一個非常大的交易，說：”吉爾埃雷拉，主任桑迪亞國家實驗室的微系統與工程科學應用中心。

 

“CSAC現在是一個數據表和產品的價格。”

 

“這項工作三個組織之間從來沒有”甩過牆說：桑迪亞國家實驗室經理查爾斯沙利文，使用的表達式已經意味著完全分離的努力。

 

“有緊密的集成，從開始到結束的項目。”

 

 

路邊炸彈干擾

時鐘可以找到使用禁用簡易爆炸裝置（IED）或路邊炸彈的引爆無線使用一切從手機到玩具遙控器。

 

這種炸彈可以禁止使用便攜式干擾器，阻止所有通信信號的區域。

 

雖然這解決了眼前的問題的炸彈，它也可以防止友軍使用無線電通信。

 

該 CSAC將提供精確的計時炸彈所需的果醬相關的通訊，同時允許友好的信號通過。

 

該裝置也可用於 GPS定時信號的地方都沒有，例如，在深海潛水，​​開採和地震的研究。

 

特別是，鐘錶可以部署在水下傳感器，依靠精確定時的地震信號的石油和天然氣勘探。

 

在這種情況下，時鐘在每個傳感器將需要準確，體積小，運行在非常低的功率，使傳感器可以長時間保持水下的時間。

 

該 CSAC只有10-20％的電力需求，但現有的傳感器時鐘是大約 100倍更準確。

 

關於作者

Tushna小賣部是記者的physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/45951