Принцип работы оптических атомных часов основан на том, что каждый атом может излучать и поглощать фотоны только с определёнными частотами — резонансными именно для него. 2

В оптических атомных часах новейшего поколения используются атомы тулия. 1 Этот элемент устойчив к внешним воздействиям и даёт частоту колебаний на порядок большую, чем у «обычных» моделей (на атомах цезия) — свыше 230 трлн в секунду. 1

Принцип работы схематично можно описать так: 1

1. Облачко холодных атомов тулия захватывается в перекрёстье лазерных пучков, затем «замораживается» практически до полной остановки движения — это и есть сверхточный «маятник». 1
2. Затем происходит сканирование полученной частоты колебаний. 1 Захваченные «часовым» лазером атомы взаимодействуют с его излучением и передают ему свои свойства. 1
3. Эти свойства «считывает» оптический дешифратор, или световая шкала (находится в части «циферблата»), роль которого выполняет так называемая «оптическая гребенка». 1
4. После этого данные передаются на компьютер и визуализируются в привычной системе координат. 1