計量與前沿科技

計量與前沿科技

計量學(xué)是測量及其應(yīng)用的科學(xué)，是一門研究測量理論和實踐的綜合性學(xué)科，計量前沿科技進(jìn)步往往成為重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基點，為許多重要基礎(chǔ)科學(xué)問題的研究帶來突破，同時其他學(xué)科前沿科技發(fā)展也為計量領(lǐng)域帶來新的測量方法和手段，促進(jìn)計量科技不斷進(jìn)步。

在國防科技工業(yè)關(guān)注的微納尺度、飛秒激光、太赫茲、量子化、信息域等前沿計量科技領(lǐng)域，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）、英國國家物理實驗室（NPL）、德國物理技術(shù)研究院（PTB）等先進(jìn)計量技術(shù)機(jī)構(gòu)持續(xù)開展研究，處于國際領(lǐng)先水平。

德國PTB正在研制計量型原子力顯微鏡、大范圍掃描探針顯微鏡和微/納三坐標(biāo)測量機(jī)等納米幾何結(jié)構(gòu)測量基準(zhǔn)儀器，并研制了多種線寬、線間隔、臺階高度等標(biāo)準(zhǔn)樣本。

美國科學(xué)家用20MHz飛秒脈沖激光相干雷達(dá)對快速移動目標(biāo)進(jìn)行了高精度測距和測速試驗，結(jié)合飛秒脈沖激光和啁啾光纖布拉格光柵技術(shù)，實現(xiàn)了信噪比大于25dB的亞毫米測距精度。

脈沖技術(shù)是太赫茲頻段的基礎(chǔ)技術(shù)，在通信、雷達(dá)、成像等方面具有關(guān)鍵性地位。德國PTB基于電光取樣技術(shù)，利用飛秒激光和光導(dǎo)開關(guān)實現(xiàn)太赫茲脈沖的產(chǎn)生和探測，取樣測量帶寬可達(dá)600GHz，可溯源到光學(xué)延時線。

基于激光等技術(shù)的新型量子頻標(biāo)是未來國際研究的主流方向，應(yīng)用潛力極大，包括銫噴泉鐘、離子頻標(biāo)、光鐘等。美國NIST研制的鐿原子鐘，穩(wěn)定度達(dá)到10-18量級，若由150億年前宇宙誕生之初開始走動，到今天仍不會出現(xiàn)1秒誤差。

美國NIST最早提出信息計量概念，并將其列為計量的重要領(lǐng)域。部分歐美發(fā)達(dá)國家以及日本的國家計量研究機(jī)構(gòu)相繼成立了相關(guān)研究部門，其研究成果已經(jīng)在很大程度上推動了這些國家信息技術(shù)的高速發(fā)展。■