日前，国家知识产权局公布了第二十三届中国专利奖授奖决定。陕西省29项专利获中国专利奖，其中金奖1项、银奖2项、优秀奖26项，获奖项目数量较上届增长93.3%，为历届最多。
中国科学院国家授时中心主任、首席科学家张首刚团队的发明专利“基于铯原子饱和吸收谱的半导体自动稳频激光器”获得金奖，为陕西捧回了我国知识产权领域的最高荣誉。
张首刚介绍，该发明专利可应用于铯原子钟研制和相关精密光谱观测，其直接应用成果——光抽运小铯钟打破了小铯钟产品的国外垄断，应用于国家标准时间产生系统、北斗卫星导航系统和北极科考任务，并在5G、电力等领域广泛应用，满足了国家重大需求，保障了我国标准时间自主可控。
除此之外，张首刚和他的团队数十年如一日，在时间频率领域开拓创新，突破多项关键技术，自主研发系列核心设备，将我国标准时间与国际标准时间的偏差从30纳秒减小至3纳秒，综合性能跃居世界前三，为我国时间频率研究水平和服务能力整体跻身国际前列作出重大贡献，擦亮了“北京时间，源自陕西”的科技名片……
十年磨一剑 打破国外垄断
什么是时间？是海枯石烂、地老天荒的浪漫？还是光阴似箭、只争朝夕的豪情？
“在自然科学中，时间是标注事件发生瞬间和持续历程的一个基本物理量，是目前测量精度最高的物理量，也是应用最广的物理量，其服务和应用支撑着社会运行、经济建设和国家安全，特别是在数字通信、卫星导航、航天航空等领域发挥着基础性作用。”张首刚说。
张首刚（右二）在中国科学院国家授时中心实验室与科研团队成员交流。
有关原子钟或原子频率标准的发展，经历了漫长的历史过程。电磁理论的集大成者——著名物理学家麦克斯韦1873年就有论断“通过周期性振动……可以找到一种更普适的时间单位”。直到1937年，Rabi和Ramsey等物理学家基于原子束平台取得的一系列革命性科学突破，才真正使原子钟的发明成为可能。作为能够产生标准时间频率信号并有时间计数功能的原子钟，如今已经成为时间精密测量的关键核心设备，它不仅是国家战略资源，事关国家安全和经济社会运行，更是国家话语权的体现。
1956年，第一个商品铯束原子钟诞生，关于其性能改进的研究迅速吸引了国际学术界广泛关注。此时，原子钟的代表产品是美国HP（惠普）公司开发的小型铯束原子频率标准，又称磁选态小铯钟。然而，半个多世纪以来，美国独家垄断的原子钟——磁选态小铯钟一直是世界各国产生标准时间的守时应用主流产品，但美国政府实行严格出口管控，限定应用范围。张首刚以一个战略科学家的敏锐眼光认识到问题的严重性。如何在时间领域实现高水平科技自立自强？他下定决心，带领团队开始研发新型光抽运小铯钟。这是一种研发知识产权壁垒尚未形成且理论性能更优的原子钟产品。
