中国科大实现百公里自由空间高精度时间频率传(2)
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光梳是一种超短脉冲激光，其光谱具有很奇特的性质：含有一系列不同的频率信号，而且这些频率是离散、等间距的。这些光学频率信号就像一个个梳齿，因此这种激光得名“光梳”。在时间上，光梳相邻脉冲的间隔比普通脉冲激光也具有更高的精度。
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据课题组介绍，在科学领域，时间的测量精度已经步入10-19量级。作为七大基本物理量之一的时间，是目前测量最精确的物理量。时间的精确测量和传递，将使人们能够对相对论原理、各种引力理论、暗物质模型等基础物理进行实验检验。测量结果的微小不同，带来的可能是时空观念的转变。
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建立全球性光钟网络，亟须高精度的自由空间时频传递技术
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然而，地球的自转公转周期也存在不均匀，单摆的摆动避免不了摩擦等因素的影响，这些因素都影响了时间测量的精确性。能否找到一个更稳定、更精确的周期现象，提升人类对时间的测量精度呢？
整个宇宙年龄的时间尺度上，误差还不到1秒
编辑 唐峥 校对 吴兴发
据课题组介绍，地面附近自由空间的环境远比光纤中要复杂、要嘈杂，大气中的各种扰动和湍流、链路损耗、环境变化等因素给自由空间中的长距离时频传递带来了极大困难。之前，自由空间中的光频传输技术只能实现10公里量级的传输距离。
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据课题组介绍，世界由微小的原子组成，每一个原子都可以看成是一个结构稳定的量子系统，在原子核的束缚之下，核外电子在特定的能级轨道上不断演化、运动。
中国科大团队向这一难题发起挑战——在光源方面，研制出高功率高稳定度光梳，在光信号收发信道方面，研制出高稳定性且高效率的光收发望远镜系统，另外采用线性光学采样的干涉测量方式实现高精度的时间测量。经过一系列技术攻关，最终基于双飞秒光梳和线性光学采样，在相隔113公里的新疆南山天文台和高崖子天文台之间实现了万秒10-19量级稳定度的时频传递。
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因此，我们不仅要有最精确的原子钟，还要有与之精度相匹配的时间传递技术。准确、稳定的时间基准和高精度的时频传递，两者同样重要。
审稿人高度评价该工作：“该工作是星地自由空间远距离光学时间频率传递领域的一项重大突破，将对暗物质探测、物理学基本常数检验、相对论检验等基础物理学研究产生重要影响。”
光钟以及光频传递技术的发展，有望让人们重新定义“秒”。现在秒的定义在1967年被确定，是由铯原子钟来定义的。经过几十年的发展，时间测量与比对的精确程度已经比原有定义优异两个以上数量级，因此国际计量组织计划2026年讨论“秒”定义的变更。因此，新的“秒”定义将给整个科学领域甚至社会的方方面面带来改变。
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文章来源：《中国空间科学技术》 网址: http://www.zgkjkxjszz.cn/zonghexinwen/2022/1009/668.html