计量与前沿科技

计量与前沿科技

计量学是测量及其应用的科学，是一门研究测量理论和实践的综合性学科，计量前沿科技进步往往成为重大科学发现的基点，为许多重要基础科学问题的研究带来突破，同时其他学科前沿科技发展也为计量领域带来新的测量方法和手段，促进计量科技不断进步。

在国防科技工业关注的微纳尺度、飞秒激光、太赫兹、量子化、信息域等前沿计量科技领域，美国国家标准与技术研究院（NIST）、英国国家物理实验室（NPL）、德国物理技术研究院（PTB）等先进计量技术机构持续开展研究，处于国际领先水平。

德国PTB正在研制计量型原子力显微镜、大范围扫描探针显微镜和微/纳三坐标测量机等纳米几何结构测量基准仪器，并研制了多种线宽、线间隔、台阶高度等标准样本。

美国科学家用20MHz飞秒脉冲激光相干雷达对快速移动目标进行了高精度测距和测速试验，结合飞秒脉冲激光和啁啾光纤布拉格光栅技术，实现了信噪比大于25dB的亚毫米测距精度。

脉冲技术是太赫兹频段的基础技术，在通信、雷达、成像等方面具有关键性地位。德国PTB基于电光取样技术，利用飞秒激光和光导开关实现太赫兹脉冲的产生和探测，取样测量带宽可达600GHz，可溯源到光学延时线。

基于激光等技术的新型量子频标是未来国际研究的主流方向，应用潜力极大，包括铯喷泉钟、离子频标、光钟等。美国NIST研制的镱原子钟，稳定度达到10-18量级，若由150亿年前宇宙诞生之初开始走动，到今天仍不会出现1秒误差。

美国NIST最早提出信息计量概念，并将其列为计量的重要领域。部分欧美发达国家以及日本的国家计量研究机构相继成立了相关研究部门，其研究成果已经在很大程度上推动了这些国家信息技术的高速发展。■