我国科学家实现“高精远”自由空间时频传递

陈小将

新华社合肥4月12日电（记者徐海涛）记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、张强、彭承志、姜海峰等学者，近期实现长距离大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了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和洲际光钟频率传递和比对奠定基础。国际学术期刊《光学》日前发表了该成果。
　　高精度的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价值。由于具有最高准确度，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已经比原有“秒”定义频标好两个数量级。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可行方案。
　　相对于多频微波、单光子等测量方法，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，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。
　　近期，该团队从大气噪声、链路损耗和延迟时间等方面，设计了高轨星地时频传递链路模拟实验。他们通过低噪声光梳放大等一系列关键技术攻关，搭建了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。