中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
成功发射的天宫二号搭载了多种高精尖科学装备。其中,由中科院上海光机所研制的“定时神针”——空间冷原子钟,有望实现约3000万年误差1秒的超高精度,作为国际上首台在轨运行并开展科学实验的空间冷原子钟,这将是也是目前在空间运行的最高精度原子钟。
那么,究竟空间冷原子钟与地面上的一般的冷原子钟有什么不同呢?
空间冷原子钟是在地面喷泉原子钟的基础上发展而来。喷泉原子钟利用激光冷却技术把室温下自由运动的热原子囚禁到激光势阱中并冷却到接近绝对零度,然后把冷却后的原子自由上抛让原子在上抛与下落的过程中与微波腔中的射频时钟信号相互作用,从而检测时钟信号与原子两个特定能级间频率差,进而修正时钟信号误差,由于受到重力的作用,自由运动的冷原子团始终处于变速状态,宏观上只能做类似喷泉的运动或者是抛物线运动,这使得基于原子量子态精密测量的原子钟在时间和空间两个维度受到一定的限制。
在空间微重力环境下,原子团可以做超慢速匀速直线运动,基于对这种运动的精细测量可以获得较地面上更加精密的原子谱线信息,从而可以获得更高精度的原子钟信号。可以预期,空间冷原子钟将成为目前空间最高精度的原子钟。
空间冷原子钟工作原理图
空间冷原子钟
由于空间冷原子钟可以在太空中对其它卫星上的星载原子钟进行无干扰的时间信号传递和校准,从而避免大气和电离层多变状态的影响,使得基于空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统具有更加精确和稳定的运行能力。
空间冷原子钟的成功将为空间高精度时频系统、空间冷原子物理、空间冷原子干涉仪、空间冷原子陀螺仪等各种量子敏感器奠定技术基础,并且在全球卫星导航定位系统、深空探测、广义相对论验证、地球重力场测量、基本物理常数测量等一系列重大技术和科学发展方面做出重要贡献。
空间冷原子钟的典型应用
空间冷原子钟研究团队30多人中大多为年轻人,平均年龄不到30岁,其中副主任设计师吕德胜研究员为2012年青促会会员,可靠性主管设计师汪斌副研究员为2017年青促会会员。
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