高精度頻率傳遞在時(shí)間頻率計(jì)量、基礎(chǔ)物理研究、衛(wèi)星導(dǎo)航定位和射電天文觀測等領(lǐng)域有著重要且廣泛的應(yīng)用，而傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星鏈路的頻率傳遞（包括衛(wèi)星雙向時(shí)間頻率傳遞和GPS載波相位觀測）穩(wěn)定度只能達(dá)到10^-15@ 1d，無法滿足現(xiàn)代原子鐘的傳遞比對需求，且也無法為有頻率同步需求的應(yīng)用提供短期穩(wěn)定度。以光纖為媒介的頻率傳遞具有損耗低、可靠性高和噪聲可主動(dòng)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，是目前精度最高的頻率傳遞手段。

近年來，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心科研人員對光纖微波頻率傳遞開展了全面深入的研究，改進(jìn)了典型的電相位補(bǔ)償方案，克服光纖寄生反射的影響，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了光纖微波頻率傳遞方案授權(quán)發(fā)明專利《變頻補(bǔ)償微波頻率傳遞系統(tǒng)及方法》（ZL201711216363.9）。其中，在112km實(shí)地光纖上的傳遞穩(wěn)定度為4.2×10^-15@ 1s和1.6×10^-18@ 1d，利用三套傳遞系統(tǒng)，在300km光纖上實(shí)現(xiàn)了頻率級聯(lián)傳遞，傳遞穩(wěn)定度為1.1×10^-14@ 1s和6.8×10^-18@ 10⁵s。該研究表明授時(shí)中心已完全掌握光纖微波頻率承擔(dān)的關(guān)鍵技術(shù)，為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高精度地基授時(shí)系統(tǒng)/光纖微波分系統(tǒng)”的建設(shè)奠定了必要技術(shù)基礎(chǔ)。

研究工作得到“高精度地基授時(shí)系統(tǒng)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)研究”和中科院西部青年學(xué)者項(xiàng)目“超高精度微波頻率傳遞技術(shù)”的支持。部分研究成果發(fā)表在Chinese Physics B和Remote Sensing上。

圖1. 光纖微頻率傳遞方案

圖2. 112km實(shí)地光纖傳遞結(jié)果

圖3. 300km光纖級聯(lián)傳遞結(jié)果