1 中国科学院国家授时中心中国科学院时间频率基准重点实验室，陕西 西安 710600
2 中国科学院大学，北京 100049
3 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
本文提出一种多址光纤微波频率传递技术，可以实现一个主端到多个从端的系统构架，并且支持信号中途下载功能，增强了光纤微波频率传递技术的应用范围。本文系统方案主从端采用不同的激光波长，消除了信号光寄生反射和背向散射的影响。经实验验证，多址光纤微波传递系统稳定度分别达到3.5×10-14/s和1.2×10-17/105 s；中途下载端的稳定度分别为4.1×10-14/s和6.5×10-17/105 s。多址光纤微波频率传递系统所实现的指标能够满足目前各种应用对微波原子频标的远距离传输需求，具有广阔的应用前景。
光纤微波 频率传递 微波频率 锁相技术
为了满足原子钟时频比对的工程应用需求，研究了基于波分复用的光纤时频传递方法，时间传递采用双波长双向比对远程端补偿的方法，频率传递采用单波长前置补偿的方法，实现了1PPS时间信号和10 MHz频率信号的高精度同纤传递。分析了光纤时间传递原理和光纤频率传递原理，进行了设备本底噪声测试，并在102 km长的实地光纤链路上进行了时频同传测试，实现了稳定度为@1 s、@104 s的10 MHz频率传递。通过设备时延和色散的校准，实现了稳定度为15.7 ps@1 s和3.9 ps@1000 s，不确定度为25.3 ps的时间传递，满足了以氢原子钟为守时时钟的时频基准间的长距离比对需求。
光通信 时间传递 频率传递 波分复用 自动补偿
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
2 School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We report an all-fiber telecom-band energy-time entangled biphoton source with all physical elements integrated into a compact cabinet. At a pump power of 800 µW, the photon pairs generation rate reaches 6.9 MHz with the coincidence-to-accidental ratio (CAR) better than 1150. The long-term stability of the biphoton source is characterized by measuring the Hong–Ou–Mandel interference visibility and CAR within a continuous operation period of more than 10 h. Benefiting from the advantages of compact size, light weight, and high stability, this device provides a convenient resource for various field turnkey quantum communication and metrology applications.
energy–time entanglement all-fiber biphoton source Hong–Ou–Mandel interference Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 032701
1 西安石油大学理学院, 陕西 西安710065
2 中国科学院国家授时中心量子频标研究室, 陕西 西安710600
3 湖南二零八先进科技有限公司, 湖南 长沙410006
大型激光陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性传感器。随着尺寸的增加, 基模运转和增益成为重要参数。针对镜片匹配、放电电流大小及腔长等, 计算了ABCD矩阵与高斯光束的特征参数, 验证了不同边长下环形谐振腔腰斑位置及放电电流对光阑的影响。实验结果表明, 出光阈值处光斑质量最优, 光斑最为平整, 比值接近于1且对称结构有利于高效读取信号。这对大型激光陀螺腔体设计具有一定的参考意义。
激光陀螺 谐振腔 腰斑半径 光学矩阵 高斯光束 laser gyroscope resonant cavity waist spot radius optical matrix Gaussian beam
1 西安石油大学 理学院, 西安
2 中国科学院 国家授时中心, 中科院时间频率基准重点实验室, 西安
3 湖南二零八先进科技有限公司, 长沙
基于Sagnac原理的环形激光陀螺仪的灵敏度随着陀螺尺寸增大而增大, 直接和地球固连, 能精确监测地球自转角速度, 在世界时精密测量、地震波检测、大地测量学、基础物理等领域有广泛应用。由于灵敏度随着陀螺尺寸增大而增大, 故测地激光陀螺尺寸往往较大。但尺寸变大, 腔的自由光谱范围变小, 单纵模的获得变得困难。激光陀螺往往工作在基模下, 针对激光陀螺模式问题, 报道了国内首个主动式测地激光陀螺的模式实验结果, 采用管道光阑实现单横模, 临界增益方法使激光陀螺单纵模运行变得可能。通过光强反馈控制提高激光陀螺信号的稳定性, 有助于地球自转角速度精确测量。
激光陀螺 测地 模式 世界时 稳频 laser gyrosope geodesy model universal time frequency stabilization
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Photoelectric Engineering, Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, Key Laboratory of Gravitational Wave Precision Measurement of Zhejiang Province, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
2 Key Laboratory of Space Active Opto-Electronics Technology, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, China
3 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710600, China
4 School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A hertz-linewidth ultra-stable laser (USL), which will be used to detect the clock transition line, in a strontium optical clock will be launched into the China Space Station (CSS) in late 2022. As the core of the USL, an interference-filter-based external-cavity diode laser (IF-ECDL) was developed. The IF-ECDL has a compact, stable, and environmentally insensitive design. Performances of the IF-ECDL are presented. The developed IF-ECDL can pass the aerospace environmental tests, indicating that the IF-ECDL can be suitable for space missions in the CSS.
external-cavity diode laser interference filter space application Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021407
光子学报
2021, 50(11): 1114001
1 西安科技大学理学院, 陕西 西安 710054
2 中国科学院国家授时中心中国科学院时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
准相位匹配有利于实现高效的自发参量下转换, 它由非线性晶体的极化周期和依赖于温度的折射率决定。为了确定特定波长处所需的晶体温度,需要测量相位匹配波长随晶体温度的变化关系。单色仪的传统测量方法具有测量精度较低且耗时长等缺点。提出了一种实验方法,该方法能快速准确测量纠缠光子相位匹配波长随晶体温度变化的关系。在信号和闲置光路中先后加入色散元件, 通过测量纠缠光子对到达时间关联峰值处的时间延迟随晶体温度的变化关系, 利用波长到时间的映射关系将其转化为波长随晶体温度的变化关系。给出了周期极化铌酸锂(PPLN)波导和周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体的实验测量结果,测量精度优于0.1 nm, 测量时间约为几分钟。测量精度受限于单光子探测器的抖动时间和色散元件色散量的大小。原则上,抖动时间越小,色散量越大,测量精度越高。最后讨论了Sellmeier方程计算的结果与实验结果存在差异的可能原因。所提方法可以用来校准相位匹配波长与晶体温度的关系及极化周期,并有望实现温度依赖的Sellmeier方程的修正或改进。
量子光学 纠缠光子 相位匹配波长 晶体温度 波长到时间映射
