【今日消息-我科學(xué)家實(shí)現(xiàn)百公里級(jí)自由空間高精度時(shí)間頻率傳遞】
我科學(xué)家實(shí)現(xiàn)百公里級(jí)自由空間高精度時(shí)間頻率傳遞
可滿足目前最高精度光鐘的時(shí)間傳遞要求
本報(bào)北京10月9日電 （記者吳月輝、徐靖）記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉：近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)與中科院上海技物所等單位合作，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)百公里級(jí)的自由空間高精度時(shí)間頻率傳遞實(shí)驗(yàn)，時(shí)間傳遞穩(wěn)定度達(dá)到飛秒量級(jí)，頻率傳遞萬(wàn)秒穩(wěn)定度優(yōu)于4E—19（相當(dāng)于時(shí)鐘在約1000億年內(nèi)的誤差不超過(guò)1秒），可滿足目前最高精度光鐘的時(shí)間傳遞要求。該成果于10月5日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
秒是七大基本物理量之一。當(dāng)前，人們所用“秒”的定義在1967年被確定，其由銫原子鐘定義。銫原子鐘的頻率在微波波段，能做到1億年誤差僅有1秒。近年來(lái)，科學(xué)家們又開發(fā)了鍶、鐿等新型原子鐘，它們的頻率要更高，在光學(xué)波段，因此被稱作“光學(xué)原子鐘”，簡(jiǎn)稱“光鐘”。這有望形成新一代的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)——光頻標(biāo)，將在精密導(dǎo)航定位、全球授時(shí)、廣域量子通信、物理學(xué)基本原理檢驗(yàn)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
精確的計(jì)時(shí)不應(yīng)局限于實(shí)驗(yàn)室，還要“飛入尋常百姓家”。因此，不僅要有最精確的原子鐘，還要有與之精度相匹配的時(shí)間傳遞技術(shù)。目前常用的時(shí)頻傳遞方式有微波和光纖，但這兩種方式都有其局限性。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，有一種神奇的激光——光學(xué)頻率梳（光梳），能讓人們測(cè)量頻率和時(shí)間間隔更精確、更容易。基于光梳和相干探測(cè)的自由空間時(shí)頻傳遞技術(shù)，是高精度時(shí)頻傳遞的發(fā)展趨勢(shì)。但此前，自由空間中的光頻傳輸技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)10公里量級(jí)的傳輸距離。
此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了瓦級(jí)功率輸出的高穩(wěn)定光梳，實(shí)現(xiàn)了納瓦量級(jí)的高靈敏度線性光學(xué)采樣探測(cè)，進(jìn)一步提升了光傳輸望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)定性和接收效率?；谏鲜黾夹g(shù)突破，研究團(tuán)隊(duì)在新疆烏魯木齊成功實(shí)現(xiàn)了113公里自由空間時(shí)頻傳遞，充分驗(yàn)證了星地鏈路高精度光頻標(biāo)比對(duì)的可行性。
《自然》雜志審稿人表示，該研究是星地自由空間遠(yuǎn)距離光學(xué)時(shí)間頻率傳遞領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，將對(duì)暗物質(zhì)探測(cè)、物理學(xué)基本常數(shù)檢驗(yàn)、相對(duì)論檢驗(yàn)等基礎(chǔ)物理學(xué)研究產(chǎn)生重要影響。
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