时间和钟表是人类文明最重要的组成部分之一。我们很难想象如果没有了钟、手表或者手机来告诉我们时间，我们的生活将会怎样？

在人类文明历史上，说到时间往往只是同地球的自转联系起来。直到1928年，才有了明确的时间定义。那一年，国际天文学协会推荐由天文年鉴来确定时间，称为“世界时”。而对于时间的基本单位“秒”的国际定义直到二十年后才形成。

1967年，“秒”终于脱离了地球物理学范畴，这为“秒”的定义迈出了重要一步。

光钟的研究

2001年，科学家们用原子和飞秒激光频率梳实现了“光钟”。在光钟中，飞秒光梳锁定在光学频率标准上，而不是微波标准上，从而得到光频标准的稳定度和精确度。那时，美国国家标准局（NIST，美国科罗拉多州玻尔得市）用飞秒激光频率梳对冷Ca原子钟和Hg离子光钟的频率进行比对研究，结果显示，它们的相对频率不稳定度在几百秒时小于1×10-15，但是还没能达到1×10-17。

最近，科学家们又发展了一种新的技术-光纤飞秒激光频率梳。虽然它的相位噪声比钛宝石飞秒激光频率梳的相对较大，但是它结构紧凑且简单，可靠又经济实惠，因此它也有着广泛的应用前景。

同时，各国又对其它基于离子光频跃迁的光钟进行了研究，如德国PTB的Yb+光钟，英国NPL和加拿大NRC 的Sr+光钟。研究证明离子光钟有可能成为未来的候选光钟之一。

如今，更多的国家实验室正在建立锶原子光钟或者其它原子的光钟，这为进一步广泛开展比对研究和评估光钟不确定度创造了条件，也为光钟成为真正的时间标准奠定了基础。

连接光钟，为未来授时作准备

目前，许多国家的实验室正在建立光钟，并对其开展全面研究。自从光梳发现之后，科学家们已经用光梳测量了许多钟跃迁频率，其测量的精度已大大提高。科学家们估计光钟的精度将比现有的秒定义（基于铯原子133同位素的微波频率跃迁）要高许多。下一个科学家们面临的挑战是如何将全球各地的光钟连接起来，精确地进行频率比对，并得到每个光钟的不确定度。

如何连接这些跨洲际的光钟，一个可靠的办法是运用通讯光纤系统来传输各地的光频率标准。自50年前激光发明以来，它为人们提供了非常好的相干光源。现在，我们正处在另一个从梦想成为现实的边缘，那就是用光波来定义“秒”。时间标准的研究在人类生活和科学探索中有着举足轻重的地位。在人类文明史上，关于时间“秒”定义的几次重要发展与变迁，光钟对“秒”定义未来发展的十分重要，光钟有可能会替代现今的时间定义，成为将来新的“秒”定义。