Prof. Pan Jianwei en zijn collega's van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China van de Chinese Academie van Wetenschappen onderzochten de verliesvrije vrije ruimte, zeer nauwkeurige tijdfrequentieverspreiding tussen afgelegen locaties, het simuleren van zeer nauwkeurige tijd-frequentie high-orbit satelliet-grondverbindingen in het kanaalverlies, atmosferisch geluid, en transmissievertragingseffecten.

Dit linkexperiment laat zien dat de instabiliteit van de tijd-frequentieoverdracht via een satelliet in middelhoge banen om de aarde 10 ^-18 om 10 uur, 000 s, waardoor de potentiële prestaties van optische atoomklokken en intercontinentale vergelijking van grondklokken mogelijk worden. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift optiek .

Zeer nauwkeurige tijd-frequentie verspreidings- en vergelijkingstechnieken zijn van toepassing in allerlei grootschalige precisiemeetsystemen. Momenteel, de internationale metrologische standaardsystemen bevinden zich in de kwantiseringsfase. De frequentiestandaard vormt de kern van de precisiemeting en internationale metrologiesystemen. Andere fysieke basisgrootheden behalve de hoeveelheid materie (mol) worden direct of indirect herleid tot de frequentie. Anderzijds, de nieuwe optische frequentiestandaardtechnologieën ontwikkelen zich snel, waarvan de nauwkeurigheid twee ordes van grootte beter is dan die van de oorspronkelijke frequentiestandaard van de tweede definitie.

Het belangrijkste onderdeel van de technische routekaart van de wijziging van de tweede definitie is het instellen van de intercontinentale tijd-frequentievergelijking met de optische frequentiestandaard op de 10 ^-18 peil. Het hebben van een ultra-lange afstand hoge precisie tijd-frequentie vergelijking of verspreiding is een onopgelost probleem, terwijl de satelliet-grondverbinding wordt erkend als de meest haalbare oplossing.

In dit onderzoek, de onderzoekers gebruikten een dual-kam lineaire optische bemonsteringstijdmeetmethode. Vergeleken met de continue-golf of de single-photon link-methode, deze complexe koppeling heeft het voordeel van de hoge tijdresolutie en het grote ambigue bereik.

De onderzoekers analyseerden eerst uitgebreid parameters zoals verlies van satelliet-grondverbinding, Doppler effect, link tijd asymmetrie, en sfeergeluid, en ontdekte dat verbindingen met een hoge baan een stabielere tijd-frequentievergelijking of verspreiding mogelijk maken door te profiteren van de lange duur, een groot gemeenschappelijk zichtbereik, en de lagere relativistische effecten.

Vervolgens, ze voerden een satelliet-grond tijd-frequentie transmissie-experiment in een hoge baan uit om verbindingen met het verbindingsverlies te simuleren, sfeergeluid, en vertragingseffecten.

Door geluidsarme optische kamversterking, verliesarm, zeer stabiel optisch pad met dubbele kam, en uiterst nauwkeurige lineaire bemonstering met hoge gevoeligheid, de onderzoekers bouwden een 16 kilometer lange horizontale atmosferische vrije ruimte en een zeer nauwkeurige dual-kam tijd-frequentie transmissieverbinding in Shanghai. De frequentietransmissieverbinding realiseerde een instabiliteit van 4 10 ^-18 om 3 uur, 000 s met een gemiddeld verlies van 72 dB en een verbindingsvertraging van 1 s.

Op basis van deze resultaten, ze verwachtten dat de instabiliteit van de tijd-frequentieoverdracht via een satelliet-grondverbinding met een hoge baan 10 zou kunnen bereiken ^-18 om 10 uur, 000 s.