10月5日,《自然》杂志在线发表中国科学技术大学教授潘建伟院士及其同事张强、姜海峰、彭承志等与上海技物所、新疆天文台、中科院国家授时中心、济南量子技术研究院和宁波大学等单位合作的新成果。该成果通过发展大功率低噪声光梳、高灵敏度高精度线性采样、高稳定高效率光传输等技术,首次在国际上实现百公里级的自由空间高精度时间频率传递,有效验证了星地链路高精度光频标比对的可行性,向建立广域光频标网络迈出重要一步。
近年来,基于超冷原子光晶格的光波段原子钟(光钟)的稳定度已进入E-19量级,将形成新一代的时间频率标准(光频标),结合广域、高精度的时间频率传递可以构建广域时频网络,将在精密导航定位、全球授时、广域量子通信、物理学基本原理检验等领域发挥重要作用。
在此次刊发的成果中,研究团队发展了全保偏光纤飞秒激光技术,实现了瓦级功率输出的高稳定光频梳;基于低噪声平衡探测和集成干涉光纤光路模块,结合高精度相位提取后处理算法,实现了纳瓦量级的高灵敏度线性光学采样探测,单次时间测量精度优于100飞秒;进一步提升了光传输望远镜的稳定性和接收效率。
在上述技术突破的基础上,研究团队在新疆乌鲁木齐成功实现了113公里自由空间时频传递,时间传递万秒稳定度达到飞秒量级,频率传递万秒稳定度优于4E-19,系统可容忍最大链路损耗高达89dB,远高于中高轨星地链路损耗的典型预期值(约78dB),充分验证了星地链路高精度光频标比对的可行性。