近日，中国科学院国家授时中心张首刚、董瑞芳和刘涛与团队在高精度光纤光频传递研究领域取得了重要进展。研究人员成功实现了500km光纤光学频率10^-21量级的传递。研究成果以《Robust Transfer of Optical Frequency over 500km Fiber Linkwith Instability of 10⁻²¹》为题发表在Chinese Physics Letters。

研究人员通过缩短干涉仪的长度来减轻温度波动对光频率传输系统的不利影响。优化后，光学系统的相位温度系数降低到大约1.35fs/K。通过对剩余的“回路外”光纤进行复杂的温度控制，系统的本底噪声已有效地降低到10^-21水平。基于这种性能增强的传输系统，演示了通过500公里实验室光纤链路的光频率相干传输。经过主动补偿后，传递稳定度达到4.5×10^-16/1s， 5.6×10-21/10000s。远站接收光相对于本地站源光的频率准确度为1.15×10⁻¹⁹。这种增强的系统配置特别适合于未来的长距离频率传输和最先进的光时钟信号的比较。

图1. 基于500km 实验室光纤实现高精度的光学频率传递