中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授杜江峰帶領(lǐng)中科院微觀磁共振重點實驗室，提出并實現(xiàn)了一種可突破時鐘速度極限的時序發(fā)生方法，并實現(xiàn)了時間分辨率達5皮秒(1皮秒為1萬億分秒)的任意序列發(fā)生器，從而將高精度時間序列發(fā)生功能的時間精度提升至皮秒量級。近日，該成果作為編輯精選文章和頭條文章發(fā)表于《科學(xué)儀器評論》。
高精度的序列發(fā)生器廣泛應(yīng)用于儀器、測試測量、前沿科學(xué)研究等重要領(lǐng)域，其可用于產(chǎn)生高時間分辨率的控制脈沖序列，對各分系統(tǒng)進行高精度同步控制。目前，高精度序列發(fā)生器在量子計算、量子精密測量、自動化控制與測量、脈沖成像技術(shù)、醫(yī)學(xué)診療等諸多方向得到廣泛應(yīng)用。
在過去的數(shù)十年中，序列發(fā)生技術(shù)絕大部分采用高速時鐘法。這種方法中序列的時間精度依賴于時鐘速度，提高序列時間精度即需提高時鐘速度。然而，技術(shù)上實現(xiàn)10吉赫以上速度的時鐘難度很大，因此利用現(xiàn)有技術(shù)得到皮秒量級的時序發(fā)生功能是極其困難的。
在研究中，杜江峰團隊創(chuàng)新性地提出一種稱之為“時間折疊”的高時間精度序列發(fā)生方法。與“時間內(nèi)插”法相結(jié)合，研究不僅突破了傳統(tǒng)的高速時鐘法實現(xiàn)序列發(fā)生的時間精度的上限，得到皮秒量級的序列發(fā)生功能，還同時在皮秒尺度改善序列發(fā)生的時間線性，保障高質(zhì)量、高穩(wěn)定度的序列發(fā)生功能。
測試表明，新的序列發(fā)生技術(shù)可實現(xiàn)時間分辨率為5皮秒、動態(tài)范圍為5納秒至10秒的序列發(fā)生功能。新提出的“時間折疊”技術(shù)還提供了進一步提升時間性能的潛力。
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