Professor Pan Jianwei och hans kollegor från University of Science and Technology of China vid Chinese Academy of Sciences undersökte det lediga utrymmet med hög förlust, högprecisions tidsfrekvens spridning mellan avlägsna platser, simulera högprecisions tidsfrekventa högbana satellitjordslänkar i kanalförlusten, atmosfäriskt buller, och överföringsfördröjningseffekter.

Detta länkexperiment visar att instabiliteten av tidsfrekvensöverföringen via en satellit i banor med medelhög jord kan nå 10 ^-18 klockan 10, 000 s, möjliggör potentiella prestanda för optiska atomur och interkontinentala jämförelser av markklockor. Studien publicerades i tidskriften Optica .

Högprecisionstekniker för spridning och jämförelse gäller i alla typer av storskaliga precisionsmätningssystem. För närvarande, de internationella metrologiska standardsystemen befinner sig i kvantiseringsstadiet. Frekvensstandarden är kärnan i precisionsmätningen och internationella metrologisystem. Andra fysiska grundmängder förutom mängden materia (mol) spåras direkt eller indirekt till frekvensen. Å andra sidan, den nya tekniken för optisk frekvensstandard utvecklas snabbt, vars noggrannhet är två storleksordningar bättre än den för den ursprungliga andra definitionens frekvensstandard.

Den viktigaste delen av den tekniska färdplanen för ändringen av den andra definitionen är att ställa den interkontinentala tidsfrekvensjämförelsen med den optiska frekvensstandarden på 10 ^-18 nivå. Att ha en ultralångdistans högprecisionstidsfrekvensjämförelse eller spridning är ett olöst problem, medan satellit-jordlänken erkänns som den mest genomförbara lösningen.

I den här studien, forskarna använde en dubbelkam linjär optisk provtagningstid mätmetod. Jämfört med metoden för kontinuerlig våg eller enkelfotonlänk, denna komplexa länk har fördelen med hög tidsupplösning och det stora tvetydiga intervallet.

Forskarna analyserade först omfattande parametrar som förlust av satellit-marklänk, Dopplereffekt, länktid asymmetri, och atmosfärsljud, och fann att höghastighetslänkar möjliggör mer stabil tidsfrekvensjämförelse eller spridning genom att dra fördel av den långa varaktigheten, ett stort gemensamt synintervall, och de lägre relativistiska effekterna.

Sedan, de utförde ett högbana satellitjordfrekvensöverföringsexperiment för att simulera länkar med länkförlusten, atmosfär buller, och fördröja effekter.

Genom lågbrus optisk kamförstärkning, lågförlust högstabilitet dubbelkamstörning optisk väg, och hög precision högkänslig linjär provtagning, forskarna byggde ett 16 kilometer horisontellt atmosfäriskt ledigt utrymme och hög precision dubbelkamms tidsfrekvensöverföringslänk i Shanghai. Frekvensöverföringslänken insåg en instabilitet på 4 10 ^-18 vid 3, 000 s med en genomsnittlig förlust på 72 dB och en fördröjning på 1 s länk.

Baserat på dessa resultat, de förväntade sig att instabiliteten av tidsfrekvensöverföringen via en högbana satellitjordslänk kan nå 10 ^-18 klockan 10, 000 s.