授时中心在光纤微波频率传递研究中取得进展

高精度频率传递在时间频率计量、基础物理研究、卫星导航定位和射电天文观测等领域有着重要且广泛的应用，而传统的基于卫星链路的频率传递（包括卫星双向时间频率传递和GPS载波相位观测）稳定度只能达到10^-15@ 1d，无法满足现代原子钟的传递比对需求，且也无法为有频率同步需求的应用提供短期稳定度。以光纤为媒介的频率传递具有损耗低、可靠性高和噪声可主动补偿等优点，是目前精度最高的频率传递手段。

近年来，中国科学院国家授时中心科研人员对光纤微波频率传递开展了全面深入的研究，改进了典型的电相位补偿方案，克服光纤寄生反射的影响，简化系统结构，设计了光纤微波频率传递方案授权发明专利《变频补偿微波频率传递系统及方法》（ZL201711216363.9）。其中，在112km实地光纤上的传递稳定度为4.2×10^-15@ 1s和1.6×10^-18@ 1d，利用三套传递系统，在300km光纤上实现了频率级联传递，传递稳定度为1.1×10^-14@ 1s和6.8×10^-18@ 10⁵s。该研究表明授时中心已完全掌握光纤微波频率承担的关键技术，为国家重大科技基础设施“高精度地基授时系统/光纤微波分系统”的建设奠定了必要技术基础。

研究工作得到“高精度地基授时系统国家重大科技基础设施关键技术研究”和中科院西部青年学者项目“超高精度微波频率传递技术”的支持。部分研究成果发表在Chinese Physics B和Remote Sensing上。

图1. 光纤微频率传递方案

图2. 112km实地光纤传递结果

图3. 300km光纤级联传递结果