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美国超精确时间信号无线传输技术精度媲美原子钟

2013年05月08日 17:43
来源:国防科技信息网 作者:李冀

澳大利亚每日航宇网站2013年5月6日报道,美国国家标准与技术研究院(NIST)研究人员利用镜面反射激光脉冲,成功在野外传输超精确时间信号,其精度与最精确的下一代原子钟相当。

本次试验成果已发布在英国的《自然光子学》杂志上,验证了处于不同地理空间的下一代原子钟可以实现无线联接,从而改进大地测量(高度绘图)、时间和频率信息的分发、卫星导航、雷达阵列,以及其他应用。

此前这类时钟信息是通过光纤传输的,而通过无线信道传输具有更好的灵活性,为实现地面与卫星之间传输提供了可能性。

工作频率是确保光学原子钟精度的最重要因素之一。为实现未来原子钟精度提高100倍,工作频率要确保信号在传输过程中损失精度尽可能小。

此次信号传输验证是通过室外双向无线链路,使用两个激光频率梳完成的。频率梳通过生成一束带有间隔超短波光学脉冲稳恒流与光学原子钟实现完美同步。

试验过程中,两个频率梳与一个稳定光学共振器进行同步,稳定光学共振器在试验中充当光学原子钟的角色。NIST在其园区内发射激光脉冲射向NIST园区后小山上的镜面,并反射回另一个地点,脉冲总行程为2千米。

研究人员对激光脉冲反射前后两次行进时间进行测量,累计时间差和频率不稳定性接近无穷小,仅为一千万亿分之一秒/小时,足以传输光学原子钟信号。

此传输技术克服了无线信号传输中的很多典型问题,如大气扰动现象(因为传输是双向的,大气扰动造成的干扰正好抵消),还可克服由于障碍物阻挡传输路径引起的信号损失。理论上讲,该技术可用于更远距离的信号传输,甚至可以作为额外的授时频道用于未来的地面-卫星光通信链路,

试验中使用的频率梳将有可能实现便携化。这项研究的资金有一部分来自美国国防先期研究计划局。(工业和信息化部电子科学技术情报研究所李冀)

[责任编辑:吴雨洪] 标签:传输光学 原子钟 美国国家标准
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