[轉貼] 世界最小的原子鐘

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美國國家標準與技術局(NIST)製造了如米粒般大小的世界最小原子鐘，準確度為每三百年誤差一秒，將來可做為無線通訊設備以及全球定位系統接收器等的精確定時。

NIST的晶片級原子鐘(chip-scale atomic clocks, CSAC)計劃，利用微電子與微機電相關製造技術，進行微型蒸氣腔體原子頻率參考(vapor-cell atomic frequency references)的設計、製造與特性化。該計劃最近製作了一個體積小於10mm3，並且能以一個AA電池動作的原子鐘。此晶片等級原子鐘包含了一個垂直共振腔面射型雷射二極體(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)、透鏡、偏光波板(polarizing waveplate)、光衰減器(optical attenuator)、含有銫原子蒸氣的腔體以及光二極體。如同其他的原子鐘，此晶片級原子鐘設計原理是依據銫原子每秒振動約92億次的自振特性。

NIST研發的原子鐘體積小了100倍，雖然其準確性不若兩公尺高的大型原子鐘為佳，例如NIST-F1原子鐘的準確度為每三千萬年誤差一秒，不過相對於目前使用於小型設備的石英晶體振蕩器，其長期精確度仍然提昇了一千倍。原子鐘超過五十年來已為時間與頻率量測的最高標準，不過由於原子鐘的複雜度、尺寸大小與費用，其應用受到了限制，NIST的新設計可能將開啟了微型原子鐘的低成本化與量產契機，並將其應用擴展到諸如手機、全球定位系統接收機等的通訊設備上。