【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】高精度時鐘與時頻傳遞，以及在此基礎上形成的高精度時空網(wǎng)絡技術，是實現(xiàn)大空間尺度下多設備協(xié)同的核心要素，在定位、導航、定時等領域具有重要研究價值。整個時鐘網(wǎng)絡潛能的激發(fā)依賴于網(wǎng)絡各節(jié)點間光鐘、微波鐘完全互聯(lián)及全網(wǎng)的時鐘精度共享。時鐘網(wǎng)絡中，高精度的頻率比對可以通過基于超穩(wěn)光源的光頻傳遞實現(xiàn)，而直接比對兩地時鐘產(chǎn)生的“嘀嗒”時間信號則需要通過“交換”脈沖來實現(xiàn)。
微波鐘相比于更高性能的光鐘，其優(yōu)勢在于成本低、尺寸小。然而，受限于較差的相位噪聲，兩微波鐘的遠距時間同步成為了制約高精度時頻網(wǎng)潛能充分發(fā)揮的關鍵一環(huán)。
近日，電子學院郭弘教授帶領的北京大學-北京郵電大學聯(lián)合研究團隊在上述瓶頸問題上取得突破。團隊提出一種基于雙光梳增強微波鐘時間同步能力的方法，并在205.86公里的商用光纖上進行了演示(如圖1所示)。該方法通過高精度光學鎖定、線性光學采樣、高魯棒的定時信息鑒別、高效數(shù)據(jù)處理等方法，將兩地微波鐘的同步殘余時間偏差壓低至6.23飛秒(時間偏差1秒的平均時間下，如圖2所示)，接近使用光鐘做參考源的同步水平。這項工作不僅克服了高相位噪聲參考源對時鐘同步的影響，還解決了長距離光纖傳輸導致光頻梳信號損傷，進而影響同步精度的問題。該工作的結果使得光頻梳的高時間分辨特性可以更大程度被現(xiàn)有的光纖基礎設施兼容，促進了基于光纖體系的時頻網(wǎng)絡的應用。
相關成果以“Dual-comb-enhanced microwave clock synchronization over commercial fiber”為題，以封面文章(圖3)的形式在線發(fā)表于美國光學學會旗下頂刊《光學》(Optica，11卷，9期，1268—1276頁)。
圖3：Optica2024年9月封面
北京大學電子學院助理研究員陳子揚為論文第一作者，郭弘與北京郵電大學羅斌教授為論文共同通信作者，其他論文作者包括北京大學電子學院博士研究生于東睿(已畢業(yè))、張宇飛，以及北京郵電大學喻松教授、碩士研究生盧干斌。該項工作由區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國家重點實驗室北京實驗區(qū)(依托北京大學)和信息光子學與光通信國家重點實驗室(依托北京郵電大學)合作完成。該項工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃(H863計劃)以及國家重點實驗室基金等項目支持。
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