我國實現遠距離高損耗自由空間高精度時頻傳遞 在線發表于《光學》

記者近日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉院士及其同事張強、彭承志、姜海峰等實現遠距離高損耗自由空間高精度時間頻率傳遞實驗，在大氣噪聲、鏈路損耗、傳輸延遲效應等多角度仿真高軌衛星星地高精度時頻傳遞，驗證了基于中高軌衛星實現萬秒E-18量級穩定度的星地時頻傳遞的可行性，為未來空間光頻標科學實驗和洲際光鐘頻率傳遞和比對奠定基礎。該成果4月6日在線發表于《光學》。

高精度的時頻傳遞和比對技術，在計量科學、相對論檢驗、引力波探測、廣域量子通信、深空導航定位等方面具有重要應用價值。國際計量組織計劃2026年討論“秒”定義變更，技術路線圖的重要一環就是洲際E-18量級光頻標的時間頻率比對。超長距離高精度時頻傳遞和比對，是目前國際計量和精密測量亟須解決的難題，星地傳遞方式被認為是解決該問題的最可行方案。

潘建偉院士團隊選用雙光梳線性光學采樣的時間測量技術路線，相對于多頻微波、單光子等測量方法，該路線兼具高測量分辨率和斷光續傳可靠性等優點，但實現方式較為復雜。他們全面分析了星地鏈路損耗、多普勒效應、鏈路時間非對稱、大氣引入噪聲等因素，認為高軌衛星鏈路具有更長的過境和共視時間、更低的多普勒效應，更有利于實現高穩定的星地時頻比對和傳遞鏈路。

該團隊從大氣噪聲、鏈路損耗和延遲時間方面，設計了高軌星地時頻傳遞鏈路模擬實驗。他們通過低噪聲光梳放大等一系列關鍵技術攻關，在上海市區搭建16公里水平大氣自由空間高精度的雙光梳時頻傳遞鏈路，在72分貝平均鏈路損耗和模擬長達1秒鏈路傳輸延遲下，成功實現了遠距離高損耗自由空間高精度時頻傳遞。