Forskere gennemfører formidling af højfrekvent tidsfrekvens

Prof. Pan Jianwei og hans kolleger fra University of Science and Technology of China på det kinesiske videnskabsakademi undersøgte det frie rum med stort tab, høj præcision tid-frekvens spredning mellem fjerntliggende steder, simulering af højpræcisions tidsfrekvens høj-kredsløb satellit-jordforbindelser i kanaltabet, atmosfærisk støj, og transmission forsinkelse effekter.

Dette linkeksperiment viser, at ustabiliteten af ​​tidsfrekvensoverførslen via en satellit i baner med mellemhøj jord kan nå 10 ^-18 klokken 10, 000 s, muliggøre den potentielle ydelse af optiske atomure og interkontinentale sammenligninger af jordure. Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Optica .

Højpræcisions tidsfrekvensformidlings- og sammenligningsteknikker gælder i alle former for storstilet præcisionsmålingssystemer. På nuværende tidspunkt, de internationale metrologiske standardsystemer er på kvantiseringsstadiet. Frekvensstandarden er kernen i præcisionsmåling og internationale metrologiske systemer. Andre fysiske grundlæggende mængder bortset fra mængden af ​​stof (mol) spores direkte eller indirekte til frekvensen. På den anden side, de nye optiske frekvensstandardteknologier udvikler sig hurtigt, hvis nøjagtighed er to størrelsesordener bedre end den oprindelige anden definition frekvensstandard.

Den vigtigste del af den tekniske køreplan for ændringen af ​​den anden definition er at indstille den interkontinentale tidsfrekvens-sammenligning med den optiske frekvensstandard til 10 ^-18 niveau. At have en ultra-langdistance højpræcisions tidsfrekvens sammenligning eller formidling er et uløst problem, mens satellit-jordforbindelsen anerkendes som den mest gennemførlige løsning.

I dette studie, forskerne brugte en dobbeltkam lineær optisk prøvetagningstidsmålingsmetode. Sammenlignet med metoden med kontinuerlig bølge eller single-foton-link, dette komplekse led har fordelen ved den høje tidsopløsning og det store tvetydige område.

Forskerne analyserede først omfattende parametre som tab af satellit-jordforbindelse, Doppler -effekt, link tid asymmetri, og støj fra atmosfæren, og fandt ud af, at forbindelser med høj kredsløb muliggør mere stabil tidsfrekvens sammenligning eller formidling ved at udnytte den lange varighed, et stort fælles synsinterval, og de lavere relativistiske effekter.

Derefter, de udførte et høj-kredsløb satellit-jord tidsfrekvensoverførselseksperiment for at simulere forbindelser til tabet af forbindelser, støj fra atmosfæren, og forsinke effekter.

Gennem støjsvag optisk kamforstærkning, lavt tab højstabilitet optisk sti med dobbelt kam, og høj præcision lineær prøveudtagning med høj følsomhed, forskerne byggede et 16 kilometer vandret atmosfærisk frirum og højpræcis dobbeltkammet tidsfrekvent transmissionsforbindelse i Shanghai. Frekvensoverførselsforbindelsen indså en ustabilitet på 4 10 ^-18 ved 3, 000 s med et gennemsnitligt tab på 72 dB og en 1 s linkforsinkelse.

Baseret på disse resultater, de forventede, at ustabiliteten af ​​tidsfrekvensoverførslen via et højbane-satellitforbindelse kunne nå 10 ^-18 klokken 10, 000 sek.