Non solo gli esperimenti scientifici richiedono riferimenti accurati di tempo e frequenza: molte applicazioni industriali, come navigazione satellitare, aerospazio e manifattura avanzata, necessitano di sistemi di timing che combinino buone prestazioni metrologiche con compattezza, affidabilità e basso consumo.
In questo laboratorio, l’INRiM sviluppa orologi atomici in cella mirati a tali vincoli di Size, Weight and Power (SWaP). L’attività include un maser a idrogeno basato su coherent-population trapping (CPT) e un orologio al rubidio a pompaggio ottico pulsato (POP) che raggiunge un’instabilità di circa 1×10⁻¹⁵ a 10000 s di media.
Il lavoro attuale si concentra sull’ingegnerizzazione di questi dispositivi per compatibilità con requisiti industriali, incluse applicazioni spaziali. Particolare attenzione è dedicata a catene di sintesi elettronica a basso rumore, distribuzione di frequenza e anelli di controllo, oltre alla digitalizzazione dell’intera piattaforma elettronica per migliorare robustezza, manutenibilità e riproducibilità. Prosegue la miniaturizzazione del campione ottico di Rb in una cella a vapore, rafforzando il percorso verso architetture di orologi compatti e dispiegabili.
Il laboratorio fornisce un ambiente di test per caratterizzare stabilità, deriva e sensibilità a perturbazioni ambientali, temperatura, campo magnetico, vibrazioni e alimentazione. Questi risultati alimentano le scelte progettuali per pacchetti fisici, ottica ed elettronica, con l’obiettivo di fornire orologi al tempo stesso tracciabili e utilizzabili sul campo.
Gli orologi in cella sviluppati qui agiscono anche come componenti abilitanti per sistemi di timing distribuiti: possono fungere da oscillatori di holdover locale per sincronizzazione di rete, supportare la taratura di ricevitori di timing e fornire riferimenti portatili per misure in campo. L’attività collega fisica atomica e ingegneria, coprendo l’intera catena, dalla spettroscopia e pompaggio ottico all’integrazione elettronica e qualifica di sistema.
I risultati di questo laboratorio contribuiscono al programma più ampio dell’INRiM su orologi compatti e integrati, incluse soluzioni chip-scale basate su celle microfabbricate e tecnologie a micro-risonatori.