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儀表網 研發快訊】高精度時鐘與時頻傳遞，以及在此基礎上形成的高精度時空網絡技術，是實現大空間尺度下多設備協同的核心要素，在定位、導航、定時等領域具有重要研究價值。整個時鐘網絡潛能的激發依賴于網絡各節點間光鐘、微波鐘完全互聯及全網的時鐘精度共享。時鐘網絡中，高精度的頻率比對可以通過基于超穩光源的光頻傳遞實現，而直接比對兩地時鐘產生的“嘀嗒”時間信號則需要通過“交換”脈沖來實現。
微波鐘相比于更高性能的光鐘，其優勢在于成本低、尺寸小。然而，受限于較差的相位噪聲，兩微波鐘的遠距時間同步成為了制約高精度時頻網潛能充分發揮的關鍵一環。
近日，電子學院郭弘教授帶領的北京大學-北京郵電大學聯合研究團隊在上述瓶頸問題上取得突破。團隊提出一種基于雙光梳增強微波鐘時間同步能力的方法，并在205.86公里的商用光纖上進行了演示(如圖1所示)。該方法通過高精度光學鎖定、線性光學采樣、高魯棒的定時信息鑒別、高效數據處理等方法，將兩地微波鐘的同步殘余時間偏差壓低至6.23飛秒(時間偏差1秒的平均時間下，如圖2所示)，接近使用光鐘做參考源的同步水平。這項工作不僅克服了高相位噪聲參考源對時鐘同步的影響，還解決了長距離光纖傳輸導致光頻梳信號損傷，進而影響同步精度的問題。該工作的結果使得光頻梳的高時間分辨特性可以更大程度被現有的光纖基礎設施兼容，促進了基于光纖體系的時頻網絡的應用。
相關成果以“Dual-comb-enhanced microwave clock synchronization over commercial fiber”為題，以封面文章(圖3)的形式在線發表于美國光學學會旗下頂刊《光學》(Optica，11卷，9期，1268—1276頁)。
圖3：Optica2024年9月封面
北京大學電子學院助理研究員陳子揚為論文第一作者，郭弘與北京郵電大學羅斌教授為論文共同通信作者，其他論文作者包括北京大學電子學院博士研究生于東睿(已畢業)、張宇飛，以及北京郵電大學喻松教授、碩士研究生盧干斌。該項工作由區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室北京實驗區(依托北京大學)和信息光子學與光通信國家重點實驗室(依托北京郵電大學)合作完成。該項工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃(H863計劃)以及國家重點實驗室基金等項目支持。
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