光學原子鐘簡稱光鐘，是一種利用原子的光學躍遷來穩定激光頻率的超高精度時鐘。光學原子鐘主要有離子光鐘（如鋁離子光鐘、鐿離子光鐘）、光學晶格鐘兩種類型。
原子的光學躍遷是指原子從一個能級躍遷到另一個能級時，吸收或發射的光子的頻率，光學原子鐘所用原子的躍遷頻率高于銫原子鐘（銫鐘）。根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2029年全球及中國光學原子鐘（光鐘）行業研究及十五五規劃分析報告》顯示，光學原子鐘是最精確的計時器，精度達到銫鐘的數百倍，可用作頻率標準或探測基本物理，應用在基礎科學、引力波探測、暗物質探測、導航、授時、定位、深空通信等領域。
光學原子鐘組件包括激光系統、原子囚禁裝置、微型頻梳、真空系統、頻率測量體系、光放大器、調制器等。由于復雜程度極高、制造難度大，目前全球光學原子鐘數量較少，不足百臺。
光學原子鐘研究單位及企業包括美國天體物理聯合實驗室（JILA）、美國科羅拉多大學、美國Infleqtion、澳大利亞QuantX Labs、俄羅斯別捷列夫研究所、日本島津制作所及東京大學、德國聯邦物理技術局（PTB）、中國科學院精密測量科學與技術創新研究院（APM）、中國科學院國家授時中心等，其中中國科學院精密測量科學與技術創新研究院是國際上最早報道小型化離子光學原子鐘原理樣機的機構。
光學原子鐘分為基于單電荷離子、基于中性原子、基于高電荷離子（HCI）的光學原子鐘。與單電荷離子或中性原子相比，高電荷離子對外部電場和磁場擾動的敏感性較低，是高精度時鐘的理想候選，其中德國聯邦物理技術局研究團隊已開發出基于高電荷離子的光學原子鐘樣機。
2024年全球原子鐘市場規模近5億美元，預計2030年將達7億美元左右。原子鐘分為微波原子鐘和光學原子鐘，目前光學原子鐘主要用于科研實驗室中，尚未實現大范圍應用，但作為重點研發方向，隨著技術成果轉化加快、時間測量精度要求提升，光學原子鐘有望成為定義“秒”的關鍵工具。
新思界
行業分析人士表示，光學原子鐘是目前最為精確的時間測量設備之一，其工程化、商用化發展，對科學研究、GPS導航、時間定義等領域發展至關重要。光學原子鐘制造難度極大，目前其主要用于科研實驗室中，部分企業已實現其商業化，隨著成本下降、體積縮小，光學原子鐘有望在更多領域實現應用。
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