我國(guó)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高損耗自由空間高精度時(shí)頻傳遞 在線發(fā)表于《光學(xué)》

記者近日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士及其同事張強(qiáng)、彭承志、姜海峰等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高損耗自由空間高精度時(shí)間頻率傳遞實(shí)驗(yàn)，在大氣噪聲、鏈路損耗、傳輸延遲效應(yīng)等多角度仿真高軌衛(wèi)星星地高精度時(shí)頻傳遞，驗(yàn)證了基于中高軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)萬(wàn)秒E-18量級(jí)穩(wěn)定度的星地時(shí)頻傳遞的可行性，為未來(lái)空間光頻標(biāo)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和洲際光鐘頻率傳遞和比對(duì)奠定基礎(chǔ)。該成果4月6日在線發(fā)表于《光學(xué)》。

高精度的時(shí)頻傳遞和比對(duì)技術(shù)，在計(jì)量科學(xué)、相對(duì)論檢驗(yàn)、引力波探測(cè)、廣域量子通信、深空導(dǎo)航定位等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。國(guó)際計(jì)量組織計(jì)劃2026年討論“秒”定義變更，技術(shù)路線圖的重要一環(huán)就是洲際E-18量級(jí)光頻標(biāo)的時(shí)間頻率比對(duì)。超長(zhǎng)距離高精度時(shí)頻傳遞和比對(duì)，是目前國(guó)際計(jì)量和精密測(cè)量亟須解決的難題，星地傳遞方式被認(rèn)為是解決該問(wèn)題的最可行方案。

潘建偉院士團(tuán)隊(duì)選用雙光梳線性光學(xué)采樣的時(shí)間測(cè)量技術(shù)路線，相對(duì)于多頻微波、單光子等測(cè)量方法，該路線兼具高測(cè)量分辨率和斷光續(xù)傳可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)方式較為復(fù)雜。他們?nèi)娣治隽诵堑劓溌窊p耗、多普勒效應(yīng)、鏈路時(shí)間非對(duì)稱(chēng)、大氣引入噪聲等因素，認(rèn)為高軌衛(wèi)星鏈路具有更長(zhǎng)的過(guò)境和共視時(shí)間、更低的多普勒效應(yīng)，更有利于實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定的星地時(shí)頻比對(duì)和傳遞鏈路。

該團(tuán)隊(duì)從大氣噪聲、鏈路損耗和延遲時(shí)間方面，設(shè)計(jì)了高軌星地時(shí)頻傳遞鏈路模擬實(shí)驗(yàn)。他們通過(guò)低噪聲光梳放大等一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在上海市區(qū)搭建16公里水平大氣自由空間高精度的雙光梳時(shí)頻傳遞鏈路，在72分貝平均鏈路損耗和模擬長(zhǎng)達(dá)1秒鏈路傳輸延遲下，成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離高損耗自由空間高精度時(shí)頻傳遞。