【中国科学报】中国科学技术大学实现远距高耗自由空间高精度时频传递

2021年04月12日

【中国科学报】中国科学技术大学实现远距高耗自由空间高精度时频传递

本报讯 中国科学技术大学潘建伟院士及张强、彭承志、姜海峰等实现远距离高损耗自由空间高精度时间频率传递实验，在大气噪声、链路损耗、传输延迟效应等多角度仿真高轨卫星星地高精度时频传递，验证了基于中高轨卫星实现万秒E-18量级稳定度的星地时频传递的可行性，为未来空间光频标科学实验及洲际光钟频率传递和比对奠定了基础。该成果近日在线发表于《光学》。

高精度时频传递和比对技术，在计量科学、相对论检验、引力波探测、广域量子通信、深空导航定位等方面具有重要应用价值。由于其具有最高准确度，频率标准在精密测量和国际计量体系中居于核心地位。目前，新型光频标技术精准程度优于原有“秒”定义频标两个数量级。国际计量组织计划2026年讨论“秒”定义变更，技术路线图的重要一环就是洲际E-18量级光频标的时间频率比对。超长距离高精度时频传递和比对，是目前国际计量和精密测量亟须解决的难题，星地传递方式被认为是解决该问题的最可行方案。
潘建伟团队选用双光梳线性光学采样的时间测量技术路线。相对于多频微波、单光子等测量方法，该路线兼具高测量分辨率和断光续传可靠性等优点，但实现方式较为复杂。他们全面分析了星地链路损耗、多普勒效应、链路时间非对称、大气引入噪声等因素，认为高轨卫星链路具有更长的过境和共视时间、更低的多普勒效应，更有利于实现高稳定的星地时频比对和传递链路。
基于此，该团队从大气噪声、链路损耗和延迟时间方面，设计了高轨星地时频传递链路模拟实验；通过低噪声光梳放大等一系列关键技术攻关，在上海市区搭建16公里水平大气自由空间高精度的双光梳时频传递链路，在72分贝平均链路损耗和模拟长达1秒链路传输延迟下，成功实现了远距离高损耗自由空间高精度时频传递。（桂运安）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1364/OPTICA.413114

成功实现了远距离高损耗自由空间高精度时频传递