不到拇指大！日本理光开发出超微型原子钟，功耗超低精度不减

日本公司理光与东京工业大学、国际产业技术研究所所组成的研究团队，近日发表了一项最新研究成果：一款命名为ULPAC(Ultra-Low-Power Atomic Clock)的小型原子钟宣布开发成功。

以前原子钟的大小，是由能向原子发射微波的共振器的大小所决定的。而共振器的尺寸，至少也会有数百立方厘米以上。因此缩减原子钟尺寸的首要任务，就是将共振器的尺寸缩小。

在这一点上，研究人员发现，利用Coherent Population Trapping（简称CPT，相干布居囚禁），可以简单地通过用微波调整后的激光照射原子，获取精确地微波频率，作为原子钟的时间基准。利用这种方法，可以使原子钟的尺寸下降一个数量级之多。

然而，因为原子钟的构成要素例如频率合成器和用于驱动激光器的驱动电路都要求具有极高的精度，因而功耗常常高达mW。针对这一难题，该研究团队终于在高精度的基础上，实现了仅仅2mW的超低功耗，并配合温度控制，制造出了这台ULPAC小型原子钟。

此次开发出的ULPAC，不仅大幅缩减了消耗电力，还达成了与大型原子时计近乎相同的“300万分之一秒以下日误差”的高精度。它是由压控晶体振荡器，频率合成器，激光器的驱动电路，控制电路以及能够向铯 -133原子发射激光的量子包构成。

通过这项技术，以后原子时计可以在自行车或是智能手机，或是在超小型卫星之类各种各样的机器上得到普及和利用。

不仅仅如此，在许多GPS信号无法连接的场所，例如海底、桥梁等地，ULPAC都可用来进行高精度的测量活动。此外，在低轨道卫星全球网，以及对于移动物体的高精度测距等等领域，ULPAC的表现都值得期待。

日本理光公司表示，ULPAC有望在2024年投入市场。

本文由极果用户D.K.原创