近日，电子学院郭弘教授领导的北京大学-北京邮电大学联合研究团队在高精度超远距时间频率传递方面取得标志性进展，针对超长跨距时间频率信号传递中的噪声抑制等难题提出系统性解决方案，利用高信噪比的光学频率梳实现实验室光纤3000公里无电再生的时频信号低损传递，成功实现了对高精度铷原子钟的频率稳定度远端复现。相关成果以“Microwave frequency transfer over 3000-km fiber based on optical frequency combs and active noise cancellation”为题，在线发表于《物理评论研究》（Physical Review Research）^[1]。

论文网页截图

通过光学手段实现对高精度原子钟产生的量子频率标准进行无损传递，可以为基本物理常数测量、暗物质探测、秒定义修订、导航定位、高精度传感网络等领域提供重要研究手段和基本技术支撑。目前，超远距光纤频率传递面临诸多技术挑战。首先，相对于短距离链路，千公里级链路衰减及沿途放大不可避免导致信号信噪比大幅恶化；其次，超长跨距光纤对温度变化、震动等外部环境极其敏感，传递信号相位的大动态、高精度探测及高效补偿难度增加；同时，精密光源，即光学频率梳在复杂环境下的鲁棒性也成为整个系统稳定运行的关键制约因素。

基于光学频率梳的超远距时频传递系统

在该工作中，郭弘团队提出利用超高信噪比光学频率梳，通过超低噪声光放大技术、高精度幅相转换噪声测量与抑制技术、光源腔长热反馈等技术，实现在全光中继条件下3000公里的频率传递，稳定度达到秒稳7.5E-14，万秒稳1.0E-16，结果足够支撑微波钟信号的高精度跨域传递。该工作为高精度频率传递的远距离实现提供了新的思路和可行的研究方法，为未来在相关精密测量领域的应用奠定重要基础。

该论文的第一作者为北京大学电子学院2019级博士研究生于东睿。共同通讯作者为郭弘和陈子扬助理研究员。北京大学电子学院博士研究生张宇飞，北京邮电大学喻松教授、罗斌教授以及硕士研究生金子弋共同完成该工作。该项工作是区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室北京实验区（依托北京大学）和信息光子学与光通信国家重点实验室（依托北京邮电大学）合作完成的重要成果。

自2023年8月以来，联合研究团队在光纤光学时频传递领域还取得了其他多项重要进展，这些进展包括高精度光纤延时变化测量能力提升^[2] 【Rev. Sci. Instrum. 94, 085105（2023）】，高精度电学信号时间差测量精度提升^[3] 【Photon. Res. 11, 2222（2023）】，以及网络化节点频率随遇下载方案设计^[4] 【Opt. Express 31, 39681（2023）】。

上述成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等支持。