异地光频梳校准方法实验研究

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作者 席文飞 孟飞 +8 位作者 林百科 苏亚北 薛潇博 赵耀 高业胜 曹士英 林弋戈 郎利影 方占军 《计量学报》 北大核心 2025年第2期259-266,共8页

为实现异地校准光频梳,提出了利用1台稳频激光器作为传递标准器的校准方法并进行了实验研究。实验首先利用中国计量科学研究院的标准光频梳,标定了传递激光器的频率均值为194369489387885 Hz,相对扩展不确定度为1.03×10^(-13)(k=2)... 为实现异地校准光频梳,提出了利用1台稳频激光器作为传递标准器的校准方法并进行了实验研究。实验首先利用中国计量科学研究院的标准光频梳,标定了传递激光器的频率均值为194369489387885 Hz,相对扩展不确定度为1.03×10^(-13)(k=2),平均秒级稳定度为1.7×10^(-13)。该实验持续一年半时间,并经过数次长途搬运。在此基础上,实验通过传递激光器分别对2台异地光频梳进行了校准,其中使用参考到氢钟的光频梳测量均值为194369489387827 Hz,相对扩展不确定度为3.2×10^(-13)(k=2),校准值为+58 Hz,平均秒级稳定度为2.0×10^(-13);使用参考至铷钟的光频梳测量均值为194369489388579 Hz,相对扩展不确定度为5.8×10^(-11)(k=2),校准值为-694 Hz,平均秒级稳定度为4.5×10^(-12)。此研究为参考到微波频率标准上的光频梳远程校准提供了新的途径。 展开更多

关键词 计量学 绝对频率测量 光频梳 远程校准 稳频激光器 光频标

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基于光纤网络的异地光梳校准技术研究

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作者 麻静 孟飞 陈亮 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期209-218,共10页

光学频率频梳作为一种精密光学频率计量设备,在高精度光谱分析、精密绝对距离测量以及高准确度频率标准建立等领域有着非常重要的应用。为了满足对光频梳测量能力准确评价与验证的切实需求,提出了一种基于光纤网络实现光梳异地比对及校... 光学频率频梳作为一种精密光学频率计量设备,在高精度光谱分析、精密绝对距离测量以及高准确度频率标准建立等领域有着非常重要的应用。为了满足对光频梳测量能力准确评价与验证的切实需求,提出了一种基于光纤网络实现光梳异地比对及校准的方法。实验使用一台波长为1542 nm的超稳激光器作为被测对象,该激光器发出的光信号通过中国计量科学研究院园区内的光纤网络,被分别传送到设置于不同网络节点的标准光梳和待校准光梳处。通过这两者对被测激光进行同步的绝对频率测量及数据处理,实现了校准过程。文中还对校准过程中由光频传递及远程同步计数等因素带来的影响进行了研究,通过搭建链路噪声测试装置及不同模式的计数方式比对,分别给出了量化的校准误差。在校准过程中,标准光梳使用氢钟信号作为频率参考,待校准光梳使用铷钟信号作为频率参考,得到的频率校准相对偏差为2.08×10^(-10),不确定度为3.16×10^(-13),平均秒级相对稳定度为8.09×10^(-12),均与铷钟指标相符。该方法为实际开展异地光梳比对及校准工作提供了新的方法和实验研究依据。 展开更多

关键词 光频梳 光梳校准 远程校准 绝对频率测量 光频传递

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铁路时间同步网溯源及同步性能研究 被引量：3

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作者 梁坤 余沺 +5 位作者 杨志强 程华 何之煜 王子鉴 王剑 程进 《中国铁路》 2023年第8期43-51,共9页

铁路时间同步网是为铁路各通信子系统提供精确时间的重要支撑系统,其运行性能非常重要。针对铁路时间同步网及其3层固定结构以及移动列车时间同步节点,分析铁路时间同步网4种不同的溯源参考,并基于经过校准的全球导航卫星系统(GNSS)时... 铁路时间同步网是为铁路各通信子系统提供精确时间的重要支撑系统,其运行性能非常重要。针对铁路时间同步网及其3层固定结构以及移动列车时间同步节点,分析铁路时间同步网4种不同的溯源参考,并基于经过校准的全球导航卫星系统(GNSS)时间频率传递装置,设计了铁路时间同步网溯源监测方法,评估了铁路时间同步网中不同溯源源头可能造成的时间同步性能差异。针对铁路时间同步网现状,测量分析其现有性能能否对未来5G-R提供有效支撑具有重要意义。 展开更多

关键词 铁路时间同步网 授时 同步性能 溯源 GNSS 5G-R

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基于NIM-Sr1光晶格钟驾驭氢钟产生本地时标的研究

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作者 朱琳 王强 +2 位作者 王玉琢 林弋戈 方占军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期137-144,共8页

光钟在生成高性能原子时标方面有很大的潜力。本文介绍了以中国计量科学研究院(NIM)的NIM-Sr1光晶格钟为参考生成本地时标的基本思路,评估了实验室目前用作飞轮振荡器的HM57氢钟的噪声参数。针对NIM-Sr1光晶格钟作为基准钟长期间歇运行... 光钟在生成高性能原子时标方面有很大的潜力。本文介绍了以中国计量科学研究院(NIM)的NIM-Sr1光晶格钟为参考生成本地时标的基本思路,评估了实验室目前用作飞轮振荡器的HM57氢钟的噪声参数。针对NIM-Sr1光晶格钟作为基准钟长期间歇运行时的运行率和时间分布,设计了对测量数据的分段处理方式。通过对2022年9月和10月NIM-Sr1光晶格钟与HM57氢钟比对数据的后处理,生成了光钟驾驭的纸面时标TS(P),其在60天内相对于TT(BIPM22)的最大时间偏差为0.7 ns,验证了驾驭方法的可靠性。搭建了以NIM-Sr1光晶格钟为参考驾驭HM57氢钟生成本地实时物理时标的实验系统,并评估了2023年4月生成的实时物理时标TS(R)的性能,其在30天内相对于UTC的最大时间偏差为0.89 ns。 展开更多

关键词 时标 光钟 驾驭 氢钟

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NIM-Sr2锶原子光晶格钟物理系统研究

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作者 卢炳坤 廖堂银 +2 位作者 杨涛 林弋戈 方占军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期87-94,共8页

锶原子光晶格钟在基础物理研究和时间频率精密测量领域中占有重要的地位。中国计量科学研究院在第1套锶原子光晶格钟NIM-Sr1的基础上,开展了进一步提升光钟性能的研究,研制出了第2套锶原子光晶格钟NIM-Sr2。NIM-Sr2的物理系统在量子参... 锶原子光晶格钟在基础物理研究和时间频率精密测量领域中占有重要的地位。中国计量科学研究院在第1套锶原子光晶格钟NIM-Sr1的基础上,开展了进一步提升光钟性能的研究,研制出了第2套锶原子光晶格钟NIM-Sr2。NIM-Sr2的物理系统在量子参考体系制备、钟激光探寻及系统频移评估等方面进行了重新设计。在原子炉和磁光阱之间新增真空差分结构,使原子炉的运行对磁光阱区域真空压力的影响降低到1×10^(-8) Pa;将塞曼减速器中的通电线圈替换为永磁铁,优化了水冷反亥姆霍兹线圈的缠绕方式,并向外延伸塞曼减速器通光窗口,把磁光阱区域环境温度的不均匀性降低到了0.166 K。系统频移评估表明,这些物理系统的改进显著减小了NIM-Sr2的系统频移不确定度,达到了7.2×10^(-18)。 展开更多

关键词 光钟 光晶格 系统频移评估 物理系统

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光纤长度标准装置及其结果修正研究

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作者 袁伟炳 孟飞 +3 位作者 林百科 杨凯 陈亮 方占军 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1745-1752,共8页

为了更好地满足国内光时域反射计(OTDR)的长度量值计量需求,研制了一套基于调制相移法原理的光纤长度标准。装置采用模块化设计,实现了激光器驱动、信号调制、光电转换及频率变换等主要系统单元,并增加了1550 nm窗口的长度测量能力。通... 为了更好地满足国内光时域反射计(OTDR)的长度量值计量需求,研制了一套基于调制相移法原理的光纤长度标准。装置采用模块化设计,实现了激光器驱动、信号调制、光电转换及频率变换等主要系统单元,并增加了1550 nm窗口的长度测量能力。通过独立测量光纤温度修正系数及波长修正系数,在国内已报道的光纤长度标准研究结果中实现对温度及通信窗口测试光源波长不同而引起长度量值变化的归一化修正,并给出完整的不确定度评估结果,为面向OTDR检定领域的光纤长度量值溯源提供了实验依据及新的思路和方法。实验结果表明,光纤长度测量结果不确定度在1310 nm窗口和1550 nm窗口下分别为U=(0.016+7.2×10^(-6)L)m(k=2)和U=(0.028+7.2×10^(-6)L)m(k=2)。使用该标准标定OTDR传递标准用14 km光纤,不确定度为0.13 m(k=2),相较于现行标准指标提升近1倍。 展开更多

关键词 几何量计量 光纤长度 光时域反射计 温度修正 波长修正

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相位锁定至超窄线宽激光的高相干性双光梳研究 被引量：6

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作者 崔佳华 林百科 +6 位作者 孟飞 曹士英 杨明哲 林弋戈 宋有建 胡明列 方占军 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期25-31,共7页

研究并实现了一种相位锁定至超窄线宽激光的双光梳系统。实验通过将两台重复频率约为200MHz、重复频率差约为17 kHz的掺铒锁模激光器的对应梳齿,同时分别锁定到两台不同波长(1542 nm和1560 nm)的窄线宽连续激光器上,实现了相位相干且稳... 研究并实现了一种相位锁定至超窄线宽激光的双光梳系统。实验通过将两台重复频率约为200MHz、重复频率差约为17 kHz的掺铒锁模激光器的对应梳齿,同时分别锁定到两台不同波长(1542 nm和1560 nm)的窄线宽连续激光器上,实现了相位相干且稳定度高的双光梳。锁定后单台光梳的梳齿线宽均低于5Hz(受限测试条件),两台光梳的相对线宽小于0.35Hz。该双光梳系统对于高精度光谱分析、时频传递,尤其是绝对距离测量等领域具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 窄线宽光频梳 双光梳 相位锁定 相干性

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基于实时性和数据使用率改进的CGGTTS算法研究

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作者 郝爽雨 毕红军 梁坤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期547-553,共7页

对GNSS时间频率传递数据标准格式CGGTTS进行改进,包括:将数据周期内全部测量数据用于计算时差值,提高测量数据使用率;为满足时间传递用户对于数据实时性的更高要求,缩短CGGTTS数据周期以提高数据实时性。实验结果表明将数据使用率提高到... 对GNSS时间频率传递数据标准格式CGGTTS进行改进,包括:将数据周期内全部测量数据用于计算时差值,提高测量数据使用率;为满足时间传递用户对于数据实时性的更高要求,缩短CGGTTS数据周期以提高数据实时性。实验结果表明将数据使用率提高到100%后,可以降低比对结果噪声,噪声性能最大可改善6%。当将数据间隔缩短至5 min后,数据实时性最大提高至69%,噪声性能恶化17%以上。分析不同间隔文件的实时性、标准差、数据量及运算量情况,得到当数据间隔在8至13 min时,改进的CGGTTS算法共钟差实验噪声水平保持在(0.70~0.80)ns,长基线实验噪声水平保持在(0.75~0.83)ns,是一种折中选择。 展开更多

关键词 计量学 CGGTTS 时间传递 数据间隔 实时性

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用于激光频率参数测量的飞秒光学频率梳 被引量：1

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作者 韩羿 曹士英 +2 位作者 宋文霞 左娅妮 房芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期31-46,共16页

近年来随着光纤制造技术和飞秒激光技术的成熟,以掺铒(Er)光纤光学频率梳为代表的频率梳技术,逐步突破了光学频率测量领域,在长度测量、精密光谱分析、超低相位噪声微波频率产生、精密时间频率传递、温度测量等领域发挥出越来越重要的作... 近年来随着光纤制造技术和飞秒激光技术的成熟,以掺铒(Er)光纤光学频率梳为代表的频率梳技术,逐步突破了光学频率测量领域,在长度测量、精密光谱分析、超低相位噪声微波频率产生、精密时间频率传递、温度测量等领域发挥出越来越重要的作用,已成为许多高端科研领域的基础性工具。但飞秒光学频率梳所解决的重要问题是对激光频率进行测量。本文主要面向激光频率参数测量的需求,研制基于掺Er光纤飞秒激光器的光学频率梳,在实现光学频率梳稳定运转的前提下,通过非线性光学频率变换技术,实现光谱范围从掺Er光纤光学频率梳的中心波长向各个待测激光波长的转换,并完成与多个不同波长激光的拍频信号探测。目前已验证的飞秒光梳可测频率范围为500~2000 nm;频率稳定度和准确度为10^(-16)量级;线宽为Hz量级。该指标满足了激光频率特性参数测量的需求,为激光绝对频率、频率漂移、线宽等参数的测量提供了基础性的测量工具。 展开更多

关键词 光学频率梳 频率测量 拍频 稳定度 线宽 绝对频率

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基于光纤双向时间传递实时驯服铷钟的远程时间溯源 被引量：7

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作者 方维 金尚忠 +1 位作者 陈德好 梁坤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期542-546,共5页

为了提高铷原子钟的远程时间溯源性能,在中国计量科学研究院TWOTFT链路的基础上,实施了对铷原子钟的高精密准实时驯服实验,驯服间隔分别为16,5,1 min,实现了基于TWOTFT的远程时间溯源原理验证。实验结果表明:在远程时间溯源中,TWOTFT相... 为了提高铷原子钟的远程时间溯源性能,在中国计量科学研究院TWOTFT链路的基础上,实施了对铷原子钟的高精密准实时驯服实验,驯服间隔分别为16,5,1 min,实现了基于TWOTFT的远程时间溯源原理验证。实验结果表明:在远程时间溯源中,TWOTFT相比GNSS时间频率传递效果更优,且1 min TWOTFT远程时间溯源效果最优,98.67%的时差绝对值在0.5 ns内,时间稳定度和频率稳定度分别为2.5×10^(-11)s·d^(-1)和5.0×10^(-16)d^(-1)。 展开更多

关键词 计量学 铷原子钟 远程时间溯源 光纤双向时间频率传递

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重频可调谐U波段被动谐波锁模光纤激光器

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作者 王明娇 黄千千 +3 位作者 李卫淅 田昊晨 黄梓楠 牟成博 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期40-48,共9页

U波段(1 625~1 675 nm)高重频锁模光纤激光器在甲烷气体检测、扩展通信波段、光子显微镜、眼部手术等领域有广泛的应用前景。基于被动谐波锁模(Harmonic Mode-Locking, HML)的孤子自频移(Soliton Self-Frequency Shift, SSFS)技术是一... U波段(1 625~1 675 nm)高重频锁模光纤激光器在甲烷气体检测、扩展通信波段、光子显微镜、眼部手术等领域有广泛的应用前景。基于被动谐波锁模(Harmonic Mode-Locking, HML)的孤子自频移(Soliton Self-Frequency Shift, SSFS)技术是一种实现高重频U波段激光输出的有效方式。首先搭建了基于非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation, NPR)的被动HML光纤激光器,并以此为种子源,通过级联的放大系统将输出功率最高放大至1.7 W。而后将放大的脉冲输入到一段反常色散的色散位移光纤(Dispersion-Shifted Fiber, DSF)中,利用SSFS效应将其中心波长频移至U波段。研究了其中三个重复频率(722.0、941.7、1 224.2 MHz)状态,系统地探究了脉冲重复频率对SSFS的影响。首次使用NPR被动HML光纤激光器作为SSFS效应种子源,实现了波长可覆盖整个U波段范围的GHz脉冲输出。 展开更多

关键词 谐波锁模光纤激光器 U波段 孤子自频移 非线性偏振旋转

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可时序控制的激光功率稳定系统 被引量：5

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作者 张枢 金尚忠 +4 位作者 范夏雷 李烨 林百科 林弋戈 方占军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期461-465,共5页

在锶原子光晶格钟实验中,为了应对多变的实验环境和复杂的实验需求,使得某些光路中的激光不仅能够保证功率稳定,还可以进行时序性调控,采用了声光调制的方法,基于声光晶体的衍射效率随加载于其上的射频功率变化而变化这一原理,建立了一... 在锶原子光晶格钟实验中,为了应对多变的实验环境和复杂的实验需求,使得某些光路中的激光不仅能够保证功率稳定,还可以进行时序性调控,采用了声光调制的方法,基于声光晶体的衍射效率随加载于其上的射频功率变化而变化这一原理,建立了一套反馈控制系统,实现了激光功率的主动稳定以及功率设定值的时序性可控。结果表明,在该系统中激光会根据时序控制信号稳定地工作在控制范围内的任意功率强度上,与无功率稳定的状态相比,激光功率的稳定度从10-2量级提高到了10-4量级。该系统的特点在于能够对功率进行稳定的时序控制。 展开更多

关键词 激光技术 激光功率稳定 声光调制 时序控制 伺服反馈

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应用于铯喷泉钟的磁屏蔽系统的设计 被引量：4

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作者 刘昆 螽着 +3 位作者 陈伟亮 刘年丰 所睿 李天初 《计量学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期281-285,共5页

高质量磁屏蔽系统是铯喷泉钟的重要部件之一。首先给出评定磁屏蔽效果的3个指标，即磁场均匀区长度、磁场均匀区起点位置和磁屏蔽效率。在此基础上，讨论了利用有限元计算3层磁屏蔽系统的层间径向间距、轴向间距、端盖孔套管长度和端盖... 高质量磁屏蔽系统是铯喷泉钟的重要部件之一。首先给出评定磁屏蔽效果的3个指标，即磁场均匀区长度、磁场均匀区起点位置和磁屏蔽效率。在此基础上，讨论了利用有限元计算3层磁屏蔽系统的层间径向间距、轴向间距、端盖孔套管长度和端盖连接方式对磁屏蔽的影响，给出了相应的优化参数，并对比了按优化参数设计的3层磁屏蔽与原有4层磁屏蔽系统用有限元计算的磁屏蔽效果。有限元计算结果为中国计量科学研究院新铯喷泉钟磁屏蔽系统的技术设计提供了理论指导。 展开更多

关键词 计量学 磁屏蔽 有限元计算 铯喷泉钟

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应用于边带调制PDH激光稳频的信号源设计 被引量：5

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作者 李超 陈华才 +3 位作者 林弋戈 王强 李烨 方占军 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期401-404,共4页

基于直接数字频率合成芯片AD9959、锁相环芯片ADF4351,结合开源电子平台Arduino(基于微处理器ATmega328),建立参考到同一个外部频率参考的多路信号源,能够输出频率为0 Hz^4.4 GHz的正弦波,频率、相位、幅度可以通过USB端口和控制面板灵... 基于直接数字频率合成芯片AD9959、锁相环芯片ADF4351,结合开源电子平台Arduino(基于微处理器ATmega328),建立参考到同一个外部频率参考的多路信号源,能够输出频率为0 Hz^4.4 GHz的正弦波,频率、相位、幅度可以通过USB端口和控制面板灵活控制,通过混频和叠加等手段,产生边带调制PDH激光稳频需要的调制信号和解调信号。该信号源集成度高、成本低且能在实验室条件下替代商品仪器应用于边带调制PDH激光稳频等实验,解决了限制边带调制PDH激光稳频推广应用的一个重要障碍。 展开更多

关键词 计量学 PDH稳频 边带调制 剩余幅度调制 直接数字频率合成

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基于北斗短报文通信的NIMDO方案设计与实现 被引量：6

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作者 顾杨义 陈亮 +1 位作者 梁坤 杨志强 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期662-666,共5页

作为地面通信手段的备份,也为了提供更可靠的时频传输路径,提出了一种基于北斗短报文通信的NIMDO方案,并设计了一套使用更可靠通信的远程时间溯源装置,利用北斗短报文通信传输参考端的时频数据,客户端解析时频数据并完成对客户端NIMDO... 作为地面通信手段的备份,也为了提供更可靠的时频传输路径,提出了一种基于北斗短报文通信的NIMDO方案,并设计了一套使用更可靠通信的远程时间溯源装置,利用北斗短报文通信传输参考端的时频数据,客户端解析时频数据并完成对客户端NIMDO的驯服。实验结果表明:在短基线条件下,基于北斗短报文通信的NIMDO方案实现了远程时间精确溯源,客户端与参考端间的溯源偏差优于±4 ns,溯源偏差的不确定度为3.6 ns。 展开更多

关键词 计量学 远程时间溯源装置 时频数据传输 北斗短报文

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