About / Advertise 
Optiska atomklockor är noggrannare än dagens atomur. Hittills har de varit för stora för att användas utanför labben men forskare på Chalmers har tillsammans med kollegor på universitetet i Pardue tagit fram en lösning baserad på optiska mikrokammar som gör dem tillräckligt små för att rymmas i satelliter.
– Dagens atomklockor gör det möjligt för GPS-system att uppnå en precision på några meter. Med en optisk atomklocka kan den precisionen komma ner till bara några centimeter, säger Victor Torres Company, professor i fotonik vid Chalmers, i ett pressmeddelande.
– Det här förbättrar autonomin hos bilar, och hos alla elektroniska system som baseras på positionering. En optisk atomklocka kan även känna av minimala förändringar i latitud på jordens yta, och kan användas för övervakning av exempelvis vulkanisk aktivitet.
Men de optiska atomklockor som finns idag är skrymmande och kräver komplexa laboratorier med specifika laserinställningar och optiska komponenter, vilket gör det svårt att använda dem utanför labbmiljöer. Nu har ett forskarlag vid Chalmers och Purdue University i USA utvecklat en teknologi som gör optiska atomklockor betydligt mindre och därmed tillgängliga för en mer utbredd användning i samhället.
Den nya tekniken, som beskrivs i en nyligen publicerad forskningsartikel i Nature Photonics, baseras på små enheter som kallas mikrokammar. Likt tänderna på en kam kan mikrokammarna generera ett spektrum av jämnt fördelade ljusfrekvenser. På så vis kan en mikrokamsfrekvens ”låsas” till en laserfrekvens som i sin tur är låst till atomurets svängning.
Ett praktiskt problem är att frekvensen på svängningarna är alldeles för hög för att någon elektronisk krets idag ska hinna räkna dem. Men med hjälp av mikrokams-chipet har forskarna löst problemet, samtidigt som de har krympt atomursystemet betydligt.
– I vårt system fungerar frekvenserna som en brygga mellan atomklockans optiska signaler och radiofrekvenserna som används för att räkna atomklockans svängningar. Mikrokammens minimala storlek gör det möjligt att krympa atomklockans system betydligt samtidigt som de bibehåller sin extraordinära precision, säger Victor Torres Company, medförfattare till studien.
Ett problem är att uppnå den "självreferens" som behövs för att anpassa mikrokammens frekvenser exakt med atomurets signaler.
– Vi lyckades lösa problemet genom att para ihop två mikrokammar, var och en något förskjuten, för att enklare kunna justera frekvenser. På det sättet kunde vi få systemet att överföra den exakta tidssignalen från en atomklocka till en mer tillgänglig radiofrekvens, säger Victor Torres Company.
Forskarnas innovation kan nu bana väg för massproduktion, vilket skulle göra optiska atomur mer överkomliga och tillgängliga för en rad applikationer i samhället och inom vetenskapen.
