摘要：频率是迄今为止可测量的、最精确的物理量之一，早在1981年诺贝尔物理学奖得主Arthur Schawlow即强调了这个事实：“除了频率，永远不要测量任何东西”。近年来，量子物理学的进步推动了对基本单位定义的范式转变，从物理原型转移到量子频率标准，将物理量测量转

频率是迄今为止可测量的、最精确的物理量之一，早在1981年诺贝尔物理学奖得主Arthur Schawlow即强调了这个事实：“除了频率，永远不要测量任何东西”。近年来，量子物理学的进步推动了对基本单位定义的范式转变，从物理原型转移到量子频率标准，将物理量测量转换为频率测量，已经成为一种战略方法。小角度基准是为激光小角度测量仪、自准直仪、光学角规等小角度器件进行量值传递的基石，满足航空航天用激光陀螺仪、精密机床用高精密导轨、芯片制造用光刻机等高精尖领域的小角度量值计量需求，对航空航天、高端装备制造、精密光学器件、集成电路等领域高质量发展发挥关键作用。传统的角度干涉仪通常提供相对而不是绝对的测量，自准直器进行位置传感会受到光点位移检测的限制，并且两者在分辨力上都面临着固有的限制。提高角度测量的分辨力不仅需要在设备技术上取得突破，还需要在测量方法上取得创新。

近日，北京大学电子学院陈景标教授团队在APS出版社旗下的国际学术期刊《Physical Review A》上，发表了角度精密测量研究成果：“Ultrahigh-resolution angle sensing based on a laser-frequency measurement”。陈景标教授团队研制了一种创新的“量子频率角度仪”，将角度测量直接转换为频率测量，追溯到最精确的量子频率标准，建立起角度测量—量子频率标准—“米”和“秒”定义的溯源链。该方案作为一种创新型突破技术，在进一步满足精密制造、航空航天和前沿科学探索等领域的高精密微小角度测量需求方面具有重要意义。

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研究团队提出了一种基于激光频率测量的超高分辨率角度测量新方法，该系统利用激光频率对腔长和选频器件入射角变化的超高灵敏度，即使是微小的角度旋转也会引起激光频率的大范围连续无跳模调谐。理论分析表明，该方法的分辨率优于10⁻⁴角秒（10⁻⁸度），相比现有技术水平至少提升一个数量级。这种从角度到频率转换的全新测量方法具备高度可行性，不仅展现出卓越的测量精度，更为不同科学和工程领域的高精度应用开辟了崭新路径。

量子频率角度仪技术原理及原型设计

这项研究工作由北京大学电子学院陈景标教授、潘多副研究员和南京邮电大学通信与信息工程学院青年教师常鹏媛合作完成。论文第一作者为常鹏媛，共同研究人员还包括南京邮电大学硕士生钟浩然和郭鹏飞，本科生凌旭枫和黄欣荣。这项研究得到了“量子科学与技术创新”重大项目、江苏省自然科学基金、江苏省“双创博士”项目、北京市科技新星计划、光子传输与通信全国重点实验室开放课题以及温州重大科技创新重点项目的支持。

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来源：长河的一条鱼