마이크로파 시계와의 차이
세슘 원자시계는 마이크로파 영역의 전이를 사용한다. 광시계는 더 높은 광학 주파수의 전이를 이용한다. 같은 시간 간격 안에 더 많은 진동이 들어가므로 시간을 세분하여 비교할 수 있지만, 주파수가 높다는 조건만으로 장치 전체의 성능이 저절로 보장되지는 않는다.
레이저를 기준에 맞추기
광시계의 레이저는 원자 전이를 매우 좁은 주파수 범위에서 조사해야 한다. 원자가 빛을 흡수하고 상태가 변하는 반응을 측정하면서 레이저의 주파수를 조정한다. 주변 진동과 온도, 충돌 같은 영향도 제어하여 기준의 흔들림을 줄인다.
주파수 빗의 역할
광학 주파수는 보통 전자회로가 직접 세기에는 매우 높다. 주파수 빗은 일정한 간격으로 놓인 여러 주파수 성분을 이용하여 광학 신호와 전자적으로 읽을 수 있는 주파수 사이를 연결한다. 빛이 보인다는 사실과 그 진동 수를 정확히 읽는 일은 다른 기술 문제다.
원자를 붙잡는 두 방식
포획 이온 시계는 전하를 띤 원자를 전자기장으로 가두고 측정한다. 광격자 시계는 레이저가 만든 주기적 포획 구조에 여러 원자를 놓고 함께 측정한다. 두 방식 모두 원자의 운동과 외부 환경이 측정에 주는 영향을 줄이는 설계가 중요하다.