Из физики и соавторы продемонстрировали первый следующего поколения «шкала времени» — система, которая объединяет данные из нескольких атомных часов, чтобы произвести один очень точный хронометраж сигнал для распространения. На ДЖИЛЕ масштабе времени превосходит лучшие из существующих центров для распространения официальной время во всем мире и дает возможность обеспечивать более точное время миллионы клиентов, таких как финансовые рынки и компьютерных и телефонных сетей.
Роман шкала времени архитектура сочетает в себе супер-надежные, усовершенствованные атомные часы с устройством сверхпрочных для хранения сигналов времени и является «основой для обновления шкал времени по всему миру,» как описано в журнале письма в ЖЭТФ.
ДЖИЛЕ совместно управляется Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) и Университета Колорадо в Боулдере.
«Я думаю, что этот новый масштаб времени демонстрации будут очень важны для пересмотра в будущем», — сказал Джун Йе, НИСТ/ДЖИЛЕ сотрудник и руководитель проекта.
Недавний пересмотр международной системы единиц (СИ) не обновить время измеряется. Стандартная единица времени, во-вторых, основывается на свойствах атома цезия с 1967 года. В ближайшие годы международное научное сообщество, как ожидается, пересмотреть во-вторых, при выборе нового атома в качестве основы для стандартных атомных часов и официального хронометража.
Чтобы подготовиться к этому изменению, исследователи нуждаются в модернизации систем распределения времени.
НИСТ действует в стране гражданского временных масштабах, массивы водородные мазеры — лазеры — СВЧ-версий, которые обеспечивают надежное осциллирующих сигналов для поддержания стабильной «тикают» для Америки мирного времени, которая связана с международными времени (всемирное координированное время, или UTC). Две атомные часы, основанные на цезиевый стандарт, названный институтом NIST-F1 и НИСТ-Ф2, используемые для калибровки и обеспечения точности временных масштабах.
Как нового поколения атомных часов, экспериментальные данные ДЖИЛЕ время полностью работает на оптических частотах, которые намного выше, чем в радиодиапазоне стандартов цезия времени. Оптических частот делить время на более мелкие единицы и, следовательно, может предложить более высокую точность.
Усилия, чтобы включить новые оптические атомные часы в старших микроволновая печь временных масштабах столкнулись ограничений на долгосрочную стабильность, из-за присущего им свойства мазеров и колебания, связанные с подключением их к экспериментальным часы, которые работают с перерывами.
Команда исследователей решали эти проблемы путем оптимизации более устойчивый тип генератора и жестко контролируя условия эксплуатации, такие как температура, так что их высокостабильных и высокоточных решетка стронция часы можно регулярно функционирующих на спрос.
Осциллятор формируется с помощью лазерного луча, направленного в полость, изготовлен из монокристалла кремния, внутри которого лазерный луч определенного цвета, или частоты, отскакивает назад и далее регулярно в течение длительного времени, как метроном. Эти устройства были вокруг в течение многих лет, но пришел долгосрочной ДЖИЛЕ сотрудничестве с физико-техническим институтом (PTB), Немецкого национального института метрологии, придумали новый способ их создания, что значительно повышает стабильность свет. Недавно, команда исследователей больше способствовало долговременной стабильности в их полость, которая составляет 21 сантиметров в длину и работает при криогенных температурах 124 к (минус 149.15 с), с помощью оптики superpolished и улучшения контроля тепла, среди прочих ухищрений.
В ДЖИЛЕ масштабе времени, оптической частотной гребенки (линейки для света) передает стабильного оптического сигнала из этой полости в другую, очень стабильный лазер, который светил на атомы часы и синхронизирует частоту света с их тиканье. Два дополнительных лазеров, стабилизированных независимых полостей. Несколько лазеров и полостей обеспечивает резервирование в случае чего неисправности.
Стабильность осциллятора сравнивали постоянно с НИСТ микроволновая печь масштабе времени с помощью существующих подземных волоконно-оптических линий связи между ДЖИЛЕ, на территории университетского городка, и NIST, в миле отсюда. За месяц измерений, стабильность частоты оптического осциллятора последовательно превзошел мазеров в микроволновом масштабе времени.
Экспериментальные результаты показывают, что масштаб ДЖИЛЕ архитектура превосходит микроволновая печь временных масштабах, даже когда мазеры калибруются следующего поколения атомных часов. Анализ группы показывает, что, выполнив оптический ДЖИЛЕ часы 50% времени, все-оптической шкалы времени может достичь уровня стабильности примерно в 10 раз лучше, чем стандартная печь масштабе времени, или 1 × 10?17, через несколько месяцев в среднем.
Дополнительное практическое преимущество заключается в том, что частота генератора может быть предсказано с помощью обычных микроволновых методов анализа, позволяет команде оценить погрешность времени только 48 ± 94 пикосекунд (одну триллионную секунды) после 34 дней работы.
Дополнительные технические апгрейды планируются, в том числе автоматизации, который позволит часам работать более 50% времени. Исследователи также планируют включить оптической шкалы времени сигнала в НИСТ масштабе времени с использованием подземных волоконно-оптической сети.
Работа поддержана Национальным институтом стандартов, передовых оборонных научно-исследовательских работ, ВВС Управления научных исследований, Национальный научный фонд, ПТБ и кластер совершенства (квантовой границ).
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!