【據(jù)美國國家標準與技術研究所網(wǎng)站2019年5月17日報道】美國國家標準與技術研究所(NIST)在美國加州理工學院、斯坦福大學和Charles Stark Draper實驗室的協(xié)助下，利用硅芯片光子學集成技術，制造出了芯片級原子鐘，成功驗證了下一代緊湊型光學原子鐘架構。NIST芯片級原子鐘包括3個芯片及外圍的電子和光學設備，其尺寸比通常的原子鐘小很多。三個核心芯片采用與計算機芯片相同微加工方式，支持與電子和光學器件的進一步集成，且可以批量生產(chǎn)，一個是約束銣原子的微型玻璃容器、利用銣原子振動提供時鐘基準，另兩個頻率梳芯片負責將銣原子的光學高頻振動轉換為廣泛應用的微波頻率。

標準的原子鐘是基于銫原子的自然振動，工作在微波頻率，而NIST的光學原子鐘工作在太赫茲頻率，因此具有更高的精度，生成的時鐘信號頻率為22GHz，每4000秒的誤差是17萬億分之一，精度比目前微波原子鐘高約100倍，如果采用低噪聲激光，精度還可進一步提升。NIST的光學原子鐘的核心芯片的功耗目前只有275毫瓦，未來利用更復雜的光電集成技術尺寸還可以進一步縮小用于手持設備，最終將會取代目前用于導航系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡以及衛(wèi)星時鐘備份的傳統(tǒng)振蕩器。該項研究得到了美國DARPA和“芯片上的NIST”項目的資助，相關論文《Architecture for the photonic integration of an optical atomic clock》已在Optica期刊上發(fā)表。