Atomowe wzorce częstotliwości i zegary w służbie telekomunikacji i radionawigacji

• Autorzy: Radecki K.

Warianty tytułu

EN

Atomie frequency standards and eloeks in telecommu-nications and radio navigation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Atomowe wzorce częstotliwości są najdokładniejszymi wzorcami zbudowanymi przez człowieka i pracują zwykle w układzie zegara. Po 50 latach rozwoju mikrofalowe atomowe wzorce cezowe osiągnęły dokładność lepszą niż 10"15. Ostatnich 10 lat to intensywny rozwój optycznych wzorców atomowych, których dokładność jest w obecnej chwili znacznie lepsza. Praca zawiera przegląd budowy i własności współczesnych wzorców atomowych mikrofalowych i optycznych oraz ich obecne i spodziewane zastosowania w szybko rozwijającej się telekomunikacji i radionawigacji. W szczególności opisano atomowe zegary optyczne o potencjalnej dokładności 10"7, które są obecnie badane w kilku laboratoriach czasu i częstotliwości na świecie. Słowa kluczowe: wzorce czasu i częstotliwości, zegary atomowe, zegary optyczne, atomowa skala czasu, stabilizacja częstotliwości, synchronizacja sieci, nawigacja satelitarna.

EN

Atomie frequency standards are the most aceurate man made standards usually working as olocks. After fifty years of development microwave atomie cesium eloeks have achieved aceuracy better than 10"16. The past ten years show extensive development of optical atomie eloeks, which aceuracies are now considerably better. This paper reviews state of the art of atomie microwave and optical eloeks and their applications in rapidly developing telecommunications and radio navigation. The paper contains also description of optical atomie eloeks with potentially aceuracy 10"17, now investigated in some time and frequency laboratories.

Słowa kluczowe

PL

wzorce czasu; wzorce częstotliwości; zegary atomowe; zegary optyczne; skala czasu atomowa; synchronizacjia sieci; nawigacja satelitarna

EN

time standards; frequency standards; atomic clocks; optical clocks; atomic time scale; frequency stabilization; network synchronization; satellite navigation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 81, nr 11
• Strony: 1037--1047
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., tab., schem.

Twórcy

autor

Radecki K.

• Politechnika Warszawska, Instytut Radioelektroniki,

Bibliografia

• [1] Rhiele F: Frequency standards: Basic and Applications. Wley & Sons. Inc., 2004
• [2] Vanier J. and Audoin C.: The classical caesium beam frecuency standard: fifty years later, Metrologia, 42, 2005
• [3] Bauch A. et al.: Recent Results of Physikalisch-Technische Bundesanstalts Primary Clock CS1, IEEE Trans, on ultrasonics. ferroelectrics, and frequency control, vol. 47, no. 2. march 2000
• [4] Cutler L: Fifty years of commercial caesium ciocks. Metrologia, 42, 2005
• [5] Makdissi A. and de Clercq E.: Evaluation of the accuracy of the optically pumped caesium beam primary frecuency standard of the BNMLPTF, Metrologia. 38. 2001
• [6] Drullinger R.: Primary frequency standards at NIST. 33rd Annual Precise Time and Time Interual Meeling. 2001
• [7] Jefferts S. R.: Cesium Primary Frequency References, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 5B, 2004
• [8] Wynands and S. Weyers R.: Atomie fountain ciocks. Metrologia, 42, 2005
• [9] Jefferts S. R., Heavner T P. and Donley E. A.: Cesium Primary Frequency References, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 5B, 2004
• [10] Kumagai M., Ito H, Kajita M. and Hosokawa M.: Evaluation of caesiumatomie fountain NICT-CsF1 Metrologia, 45, 2008
• [11] Jefferts S. R.: Cesium Primary Frequency References Journal of Metrology Society of India, Vol. 21, No. 4, 2006
• [12] Bauch A.: Caesium atomie ciocks: function, performance and applications, Meas. Sci. Technol., 14, 2003
• [13] Chapelet F. et al.: Comparisons between 3 fountain ciocks at LNE-SYRTE, Proc. Frequency Control Symposium, 2007
• [14] Vanier J. and Mandache C: The passive optically pumped Rb frequency standard: the laser approach, Appl. Phys. B 87, 2007
• [15] Vanier J.: Atomie ciocks based on coherent population trapping: a review, Appl. Phys. B 81, 2005
• [16] Youngner D. W et al.: A manufacturable chip-scale atomie clock, The 4th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Lyon, France, June 10-14, 2007
• [17] Knappe S. et al: Long-term stability of NIST chipscale atomie clock physics packages, 38th Annual Precise Tme and Time lnterval (PTTI) Meeting, 2006
• [18] Vessot R. F C: The atomie hydrogen maser oscillator, Metrologia, 42, 2005
• [19] Berkeland D. J. et al.: Laser-Cooled Mercury lon Freguency Standard, Physical Review Letters, Vol. 80,1998
• [20] Leppner D.: A Milestone in Time Keeping, Science, vol. 319,28 march 2008
• [21] S. BizeS. et al.: Coldatom ciocks and applications J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 2005
• [22] Diddams S. A., Berquist J. C., Jeggerts J. S., Oates C. W.: Standards of time and frequency at the outset of the 21 st century, Science, 306, 2004
• [23] Schmidt R O. et al.: Optical frequency standards based on mercury andaluminum ions, Proc. of SPIEVol. 6673, 2007
• [24] Tanaka U. et al.: Optical Frequency Standards Based on the 199Hg+lon, IEEE Trans, on Instrumentation and Measurement, vol. 52, no. 2, April 2003
• [25] Margolis H. S. et al.: Hertz-Level Measurement of the Optical Clock Freąuency in a Single 88Sr +- lon, Science, vol. 306,19 November 2004
• [26] Plimmer M. D.: Optical Frequency Standards Based on Molecules, Atoms and Ions, Physica Scripta. Vol. 70, 2004
• [27] Sorrentino F. et al.: Laser cooling and trapping of atomie strontium for ultracold atoms physics, high-precision spectroscopy and quantum sensors, Modern Physics Letters B, Vol. 20, No. 21, 2006
• [28] Schmidt R O. et al.: Spectroscopy Using Ouantum Logic, Science, vol. 309, 29july2005
• [29] Rosenband T et al.: Observation of the 'S0 -> 3P0 Clock Transition in 27A\, Phys. Rev. Letters, 98, 2007
• [30] Rosenband T et al.: Frequency Ratio ofAI+ and Hg* Single-lon Optical Ciocks; Metrologyatthe 17th Decimai Place, Vol.319, Science 28 March 2008
• [31] ItanoW. M. etat: Optical frequency standards based on mercury and aluminum ions, Proc. of SPIE, Vol. 6673, 2007
• [32] LudlowA. D. et al.: Sr lattice clock at 1016fractional uncertainyt by remote optical evaluation with a Ca clock, Science, Vol. 319, 28 march 2008
• [33] Ludlow A. D.: The Strontium Optical Lattice Clock: Optical Spectroscopy with Sub-Hertz Accuracy, PhD Thesis, Univ. of Colorado, Department of Physics, 2008
• [34] BaillardX. et al. :An optical lattice clock with spin-polarized87Sr atoms, Eur. Phys. J. D 48, 2008
• [35] Maleki L. and Prestage J.: Applications of ciocks and frequency standards: from the routine to tests of fundamenta models, Metrologia, 42, 2005
• [36] Radecki K.: Pierwotne cezowe wzorce częstotliwości nowej generacji - własności i zastosowania, IX Krajowe Symp. Nauk Radiowych UR-Sl 2005, Poznań 7-8 kwietnia 2005
• [37] Lombardi M. A., Norman Ch. and Walsh W. J.: The Role of LORAN Timing in Tecommunications, NIST 2006
• [38] Malete L: Historical review of atomic freguency standards used inspace systems -10 year update, 38th Annual Precise Time and Time Interwał (PTTI) Meeting, 2006
• [39] Lombardi M.: Legał and Technical Measurement Requirements for Time and Frequency, Measure, Vol. 1, No. 3, September 2006
• [40] Brooks T. J. et al.: A Review of Synchronization Methods in Wireless Sensor Networks, 1st Int. Conf. on Sensing Technology New Zealand, Nov. 21-23, 2005
• [41] Frodge S. L.: Telecommunications Synchronization and GPS, GPS Solutions, Vol. 5, No. 1, ed. J. Wiley & Sons, Inc., 2001
• [42] Temex, Synchronization of CDMA base stations. for 3G network & wireless local loop, Application note TF14, 2006
• [43] WilpersG. etat, Absolute treguency measurement ofthe neutral Ca optical frequency standard at 657nm based on microkelvin atoms, Metrologia, 44, 2007