Voor bedrijven en organisaties

‘Een optische atoomklok op een chip ontketent een revolutie in tijdregistratie’

(04-03-2022) Bart Kuyken coördineert een Europees project om ’s werelds eerste volledig optische atoomklok op een chip te ontwikkelen. Een grote verbetering tegenover de huidige atoomklokken, die instaan voor de tijdregistratie in o.a. navigatie en GPS-systemen.

Een revolutie in tijdwaarneming

tmp_1645722270784.jpgEen optische atoomklok maakt het mogelijk om een ​​tijdsignaal te verkrijgen dat beter presteert dan de huidige traditionele klokken op vlak van resolutie en stabiliteit. ‘Met deze klok kun je de tijd in principe tot op 10-18 nauwkeurig meten. Dit betekent dat je als je met deze optische klok de hele tijd van het universum zou meten je misschien een foutmarge zou hebben van één seconde. Bij een gewone atoomklok gebaseerd op een radiofrequentie heb je al na één jaar zo’n foutmarge. In zowel mobiele, lucht- of ruimtetoepassingen kan dat een revolutie teweegbrengen in tijdsregistratie. Maar ook voor het meten van afstanden of frequenties kan deze klok een grote impact hebben,’ vertelt professor Bart Kuyken enthousiast.

De optische atoomklok is gebaseerd op optische frequentiekammen, lichtbronnen met een spectrum dat bestaat uit miljoenen laserlijnen. Omdat deze laserlijnen op vaste afstand van elkaar liggen ontstaat in het frequentiedomein het beeld van een kam, vandaar de naam. John Hall en Theodor Hänsch kregen voor deze uitvinding uit 1998 in 2005 de Nobelprijs voor Natuurkunde.

De techniek wordt naast optische klokken onder andere gebruikt als bronnen voor spectroscopie, wat het mogelijk maakt om zeer nauwkeurige metingen uit te voeren. Zo kunnen ze aan de hand van straling van verschillende golflengten van het elektromagnetische spectrum de eigenschappen achterhalen van samengestelde moleculaire, atomaire of subatomaire deeltjes, of de minimale bewegingen van sterren detecteren als er een planeet omheen draait.

Het grote probleem tot nu toe was echter dat deze optische atoomklokken erg groot zijn. ‘Zo is het bijna onmogelijk om dergelijke toestellen mee te nemen naar de ruimte, waar je ze bijvoorbeeld zou kunnen inzetten voor GPS-systemen op satellieten. Het doel van dit project is om zo een klok te miniaturiseren op een optische chip. Deze chips kun je makkelijk en masse produceren, wat heel veel toepassingen op tal van domeinen mogelijk zou maken. Zelfrijdende auto’s zouden veel preciezer hun positie kunnen bepalen, maar ook bijvoorbeeld robots die zaadjes planten, bij telecommunicatie,…’

Nauwe samenwerking tussen industrie en de academische wereld

Atoomklok.png
Atoomklok op chipschaal

Het consortium is een nauwe samenwerking tussen industriële kmo’s en de academische wereld. Met de UGent, de École Polytechnique de Lausanne, Danmarks Tekniske Universitet en de bedrijven Menlo Systems, mee opgericht door Nobelprijswinnaar Theodor Hänsch, en Ligentec bundelt het consortium de expertise van chipniveau tot systeemintegratie om deze nieuwe technologie te vertalen naar een commercieel product.

EIC Pathfinder-beurzen

Voor de call European Innovation Council (EIC) Pathfinder Open 2021 werden in totaal 908 voorstellen ingediend, 868 geëvalueerd en 56 voorstellen geselecteerd voor financiering, waarvan één wordt gecoördineerd door de Universiteit Gent. Met deze financiering ondersteunt EIC het verder onderzoek van gedurfde ideeën voor radicaal nieuwe technologieën. Het focust op high risk / high gain, interdisciplinaire geavanceerde wetenschappelijke samenwerkingen die technologische doorbraken ondersteunen.

Over professor Bart Kuyken

Professor Bart Kuyken is een ERC-grantee. In 2018 ontving hij een startbeurs voor zijn ELECTRIC-project, gericht op elektrisch aangedreven optische frequentiekammen op chipschaal. Hij leidt een team onderzoekers bij de Photonics Research Group die zich richt op de integratie van niet-lineaire optische functies op siliciumchips.

Meer informatie