光纤时间频率传递研究发展态势的文献计量分析

1 引言

近年来,随着社会经济和科学技术的高速发展,特别是现代高精度原子钟的飞速发展,频率稳定度在10^-16/s量级的频率振荡器及频率不确定度在10^-18量级的光钟相继出现,现有的时间频率传输和同步技术已无法满足此类高精度原子钟时间频率比对的需求,亟需发展具有更高精度的时间频率传输与同步方法^[1,2,3]。超高精度时间频率同步的重要性不仅体现在导航领域,在基础科学、深空探测、大地测量、国防安全、现代通信、金融和自动控制等领域也有着广泛而重要的应用。如在信息时代的现代化战争中,只有保证高精密、高准确的时间频率系统,才能实现体系内各兵种以及高精度武器设备的协同作战,否则就会影响通信、导航、雷达和电子对抗等高技术电子设备的有效性^[4]。此外,在电离层特性研究、时频测控、校准及高精度的时间戳等很多科学研究领域,高精度时间传递都发挥着极其重要的作用。

发展独立自主的时间频率系统是我国建设独立强国的政治抉择,有无时间频率系统及其性能高低,体现了一个国家的科技综合实力、一种大国地位的竞争、一种战略制高点的争夺^[5]。基于光纤链路的时频同步技术以其具有的低损耗、高稳定度优势而逐渐发展成为一种新型同步技术,世界各国均已开展此项技术的研究^[6,7,8,9]。特别是天基时间同步网络的精度限制以及天基时同网络存在着体系复杂、实现周期长和安全方面的隐患,使得用光纤来进行时间信号的传递和检测成为高精度时间同步的主要方案之一^[10,11]。

从文献计量角度探讨科学研究布局和发展态势是一种有效的途径和方法。为明确光纤时间频率传递研究在世界范围的研究布局和发展态势,本文基于Web of Knowledge平台的INSPEC数据库对该领域有关的文献进行计量学统计,探讨该领域的研究现状、研究重点及发展趋势,以期为时间频率科研工作者、决策者以及我国时间频率系统的发展、研究布局的规划等提供科学参考。

2 数据获取及方法

本工作选择Web of Knowledge平台的INSPEC数据库作为文献样本数据来源,利用光纤时间频率传递研究主题词构建检索策略,将检索结果进行人工判读并严格筛选,最终获得1976–2015年间（Inspect数据库最早索引至1969年）世界各国在光纤时间频率传递方面公开发表的论文共计1 320条（文献类型为journal paper和conference paper,检索时间为2016年1月18日）。以这些文献作为分析的数据集,借助美国汤森路透公司（科睿唯安）开发的Thomson Data Analyzer（TDA）分析工具进行文献数据挖掘,并结合Excel、Origin等工具进行统计和分析。

3 结果分析

3.1 全球论文数量变化趋势

图1给出全球光纤时间频率传递研究论文数量的变化趋势,可以看出,论文整体上呈稳态增长趋势。国际上自1970年代末就开展了利用光纤进行时间频率传递的研究,到1980年代末论文数量一直处于较少状态;从1990年代初起,光纤时间频率传递研究呈现逐步发展态势,全球范围内其受关注程度日益增加。特别是进入21世纪后,随着离子光频标、飞秒激光器、频率合成器、激光控制器、光频测量技术的快速发展^[2],掀起了利用光纤进行时间频率传递研究的热潮。论文数量虽处于波动状态但总体增速较快,2013年达到峰值（137篇）。中国虽在此研究领域起步较晚,但近几年的发展尤为迅速。

图1

全球及中国论文数量年度变化趋势

3.2 主要研究力量发展趋势

按照发文总量统计,图2给出全球范围内从事光纤时间频率传递研究的前10个主要国家的发文总量及其近3年发文量占其发文总量的百分比情况。可以看出,目前在该技术领域走在世界前列的主要有美国、日本和欧洲等国家或地区,中国位列第5,在发文总量上与德国接近。发达国家在高精度光纤时间频率传递的理论、实验研究以及实际的工程应用起步较早。如从1980年代后期开始,美国就已开始研究设计利用光缆网进行高等级时钟和频率的传递,用于构建NASA的航天测控导航网络,并于2001年率先实现了实际链路的应用,在深空探测领域发挥了巨大的作用;2012年,由欧盟9国（德国、法国、英国、奥地利、意大利、荷兰、瑞典、芬兰、捷克）共同出资合作开展的联合研究项目NEAT-FT正式启动,旨在建设一个频率传输稳定度优于10^-17/天,时间同步精度优于100 ps的欧洲时频光纤同步网络^[2]。

图2

光纤时间频率传递主要研究国家发文情况

近3年发文量占比一定程度上反映了某研究领域科研力量近些年的活跃度和发展势头。从近3年发文量占比来看,波兰、中国、捷克和意大利虽在发文总量上落后,但近3年发文量占比较高,均超过美国、日本、法国和德国等国家,展现出强劲的发展势头,说明这些国家在该领域已占有一席之地。

表1给出光纤时间频率传递研究前10国家的主要研究机构发文情况。单从发文量来看,目前位居世界前列的主要研究机构依次为美国国家标准技术研究院（NIST）、日本国家计量院（NMIJ/AIST）、日本电报电话公司（NTT）、法国巴黎天文台（LNE-SYRTE）、德国联邦物理技术研究院（PTB）、英国国家物理实验室（NPL）、美国喷气推进实验室（JPL）、德国马克斯普朗克量子光学研究所（MPQ）、美国天体物理联合实验室（JILA）、波兰克拉科夫理工大学（AGH-UST）、捷克教育科研网络（CESNET）等。上海交通大学、捷克教育科研网络、清华大学和波兰克拉科夫理工大学近3年的发文量占比超过70%,有着很强劲的研究势头。图3进一步描绘了发文10篇以上机构近15年的发展趋势气泡图。

国家/地区	2005–2009
排序	主要国家	主要研究机构
发文量	近3年发文量占比
1	美国	美国国家标准技术研究院 [64] 美国喷气推进实验室 [34] 美国天体物理联合实验室 [27]	14% of 64 15% of 34 11% of 27
2	日本	日本国家计量院 [53] 日本电报电话公司 [44] 日本情报通信研究机构 [18]	15% of 53 5% of 44 17% of 18
3	法国	巴黎天文台 [41] 巴黎第十三大学 [17] 法国国家空间研究中心 [11]	32% of 41 18% of 17 27% of 11
4	德国	德国联邦物理技术研究院 [40] 马克斯普朗克量子光学研究所 [31] 纽伦堡大学 [6]	32% of 40 12% of 31 -
5	中国	清华大学 [16] 中国计量科学研究院 [14] 上海交通大学 [11] 解放军理工大学 [7] 中科院国家授时中心 [6]	75% of 16 43% of 14 82% of 11 -
6	英国	英国国家物理实验室 [39] 巴斯大学 [9] 南安普顿大学 [8]	8% of 39 - -
7	意大利	意大利国家标准计量院 [15] 佛罗伦萨大学 [9] 米兰理工大学 [4]	60% of 15 -
8	加拿大	加拿大国家研究委员会 [17] 拉瓦尔大学 [7] 渥太华大学 [6]	6% of 17 -
9	波兰	波兰克拉科夫理工大学 [23] 华沙大学 [6]	70% of 23 -
10	捷克	捷克教育科研网络 [20] 捷克科学院 [10] 捷克科技大学 [6]	75% of 20 20% of 10 -

表1

光纤时间频率传递研究前10国家的主要研究机构发文情况

图3

主要研究机构近15年的发展趋势气泡图

图4

光纤时间频率传递主要研究领域分布雷达图

近些年来,在美、日、法、德等国的研究带动下,其他各国的研究小组也都开展了高精度光纤频率传递研究并取得了长足的进步,时间同步的精度由百纳秒级到纳秒级甚至亚纳秒级,传递的距离从几十米到上百千米甚至近千千米,其成果在世界上处于领先水平。如捷克教育科研网联合瑞典国家技术研究所完成了基于双向时间比对方案的744 km和560 km光纤时间传递实验^[12];波兰克拉科夫理工大学（AGH-UST）联合法国激光物理实验室完成了基于环回法方案的420 km和540 km光纤时间频率传递实验^[13]。国内,2012年清华大学-计量院联合实验小组在往返80 km的商用光纤链路上首次演示了时标脉冲、微波频率的同时传输与同步实验^[14];2015年上海交通大学提出一种通过波分复用将基于光学相位噪声补偿的频率传递与基于时分复用的时间传递结合在一起的光纤时间和频率同时传递方案,在100 km的光纤链路上进行了时间和频率同时传递实验^[9];2015年中国科学院国家授时中心用线绕光纤进行光频传递实验,在国内首次实现了100 km级的光学频率传递^[3]。

3.3 主要研究热点及学科分布情况

3.3.1 基于词频的研究热点分析

通过TDA文献数据挖掘工具对INSPEC数据库中光纤时间频率传递研究领域的非控制词索引进行清理统计,表2按近3年发文量占比排名前15的非受控词（共涉及文献1 207篇,占文献总量91.4%）列出该领域的研究热点、最相关术语及优势国家。可以看出,近3年发文量占比较高的热点词为“频率传递”、“阿伦方差”、“光纤时间传递”、“单模光纤链路”、“相位噪声”、“光链路”、“光晶格钟”、“掺铒光纤放大器”、“飞秒光频梳”等,此研究热点发文较多的国家主要集中在美国、中国、法国、德国和日本。

表2 基于非受控词的研究热点分析

国家/地区	2005–2009
国家/地区	合作论文数/篇	国际合作率
排名	研究热点（非受控词）	近3年发文量占比	与此热点最相关的术语	此热点发文较多的国家
1	frequency transfer (频率传递)	50% of 78	optical fiber link [37] fiber optic time transfer [17] atomic clocks [11]	法国 [15] 中国/德国 [12] -
2	allan deviation (阿伦方差)	48% of 31	optical fiber link [10] atomic clocks/ frequency transfer [6] optical frequency references [6]	中国 [7] 波兰 [6] 法国/德国 [4]
3	fiber optic time transfer (光纤时间传输)	47% of 58	optical fiber link [23] frequency transfer [17] atomic clocks [7]	法国 [13] 捷克 [8] 中国 [7]
4	single mode optical fiber link (单模光纤链路)	39% of 46	optical fiber link [7] frequency transfer/ frequency stability [5]	美国 [8] 中国 [6] 德国 [5]
5	phase noise (相位噪声)	38% of 29	optical frequency comb/ optical fiber link [7] atomic clocks [6]	美国 [8] 日本/法国 [5]
6	optical fiber link (光链路)	36% of 235	atomic clocks [42] frequency transfer [37] optical frequency standard [25]	法国 [40] 美国 [35] 德国 [28]
7	optical lattice clock (光晶格钟)	35% of 40	optical frequency comb [19] atomic clocks [17] optical fiber link [10]	日本 [27] 法国/中国 [5] 意大利 [3]
8	optical fiber networks (光纤网络)	32% of 47	atomic clocks [13] optical frequency standard [8] frequency transfer/ mode-locked laser [7]	美国 [10] 日本 [8] 波兰 [6]
9	time synchronization (时间同步)	30% of 53	optical fiber link [11] frequency stability [4] synchronous digital hierarchy/ [4]	美国 [11] 中国 [9] 日本 [6]
10	erbium doped fiber amplifier (掺铒光纤放大器)	29% of 35	optical fiber link [7] atomic clocks/ frequency stability [5] frequency metrology [5]	日本 [8] 法国/中国 [5] 美国 [4]
10	gps (全球定位系统)	29% of 34	atomic clocks/ twstft [8] optical fiber link [7]	美国/中国 [6] 法国 [5]
11	atomic clocks (原子钟)	27% of 204	optical frequency comb [61] optical frequency standard [45] optical fiber link [42]	日本 [38] 美国 [30] 德国 [28]
12	optical frequency measurement (光学频率测量)	22% of 81	optical frequency comb [34] optical frequency standard [15] atomic clocks [13]	日本 [25] 美国 [13] 中国 [11]
12	optical frequency comb (光学频率梳)	22% of 247	atomic clocks [61] optical frequency standard [51] optical frequency references [35]	日本 [71] 美国 [45] 德国 [23]
13	time domain (时间域)	20% of 45	frequency domain [43] soliton transmission control [7] erbium-doped fiber amplifier [4]	- 美国/日本 [9] 加拿大 [6]
14	frequency domain (频率域)	17% of 46	time domain [43] soliton transmission control [7] erbium-doped fiber amplifier [4]	美国/日本 [9] 加拿大 [5] -
15	femtosecond optical frequency comb (飞秒光频梳)	11% of 34	atomic clocks [11] optical frequency standard [9] optical frequency references [8]	英国 [9] 美国 [8] 德国 [5]

表2

基于非受控词的研究热点分析

3.3.2 主要机构研究热点分析

基于非受控词的词频分析,表3给出光纤时间频率传递领域主要研究机构近期出现的技术热点词。对这些技术热点词进行统计分析,发现目前国际上利用光纤传输高稳时频信号主要集中在光纤微波频率传递、光纤光学频率传递、光纤光学频率梳信号传递技术等方面。

表3 光纤时间频率传递主要研究机构热点分析

序号	主要研究机构	机构近期出现技术热点词
序号	主要研究机构	机构近期出现技术热点词
1	上海交通大学	time division multiplexing/ optical fibre dispersion [3] fully stabilized dualcomb spectrometer [2] midIR quantum-cascade-laser frequency comb [2] roto-vibrational bands [2]
2	捷克教育科研网络	dense wavelength division multiplexing（DWDM）[4] all optical two way time transfer [3] C band / L band system [2] embedded interpolating time interval counter [2]
3	清华大学	fiber based frequency dissemination schemes [2] frequency traceable length measurement [2] two color optical path difference measurement [2] ultra-high precision length metrology [2] ultra-precision optical metrology [2]
4	波兰克拉科夫理工大学	electronically stabilized time-frequency distribution [2] field-deployed optical cable [2] propagation delay stabilization/ RF frequency [2]
5	意大利国家标准计量院	dense wavelength division multiplexing（DWDM）[2] frequency dissemination/ solid state lasers [2]
6	中国计量科学研究院	Fiber based multiple access ultrastable frequency dissemination channel [2] disseminated radiofrequency modulation signa [2]
7	法国巴黎天文台	quantum cascade laser/all fiber based interferometer [3] bidirectional optical add-drop multiplexer [2]
8	德国联邦物理技术研究院	spectral noise distribution/Brillouin fiber amplifier [3] frequency counter/GPS carrier phase link [2] hydrogen maser/single span stabilization [2]
9	法国国家空间研究中心	remote ultrastable clock synchronization [2] intercontinental distances/ fiber optic time transfer [2] optical time transfer project T2L2 [2]
10	捷克科学院	H-maser/ optical frequency synthesizers [2] Rb clock/ femtosecond comb/ phase locked loops [2]
11	巴黎第十三大学	frequency discriminating elements [2] fiber noise cancellation technique [2] light wave information [2]
12	日本情报通信研究机构	broadband optical frequency comb [2] fractional frequency instability [2]
13	美国喷气推进实验室	ravity recovery and interior laboratory [3] fiber optic frequency distribution system [2] H₂ maser frequency standard [2] microwave generation/ LGRS [2]
14	日本国家计量院	atomic frequency standards [2] equidistant laser modes [2] laser frequency comb calibration system [2]
15	美国国家标准技术研究院	Free space optical link [3] Microwave based time frequency transfer [2] time deviation/Cr: forsterite laser [2]
16	马克斯普朗克量子光学研究所	optical atomic clocks/ photonic crystal fiber [3] long distance optical carrier transmission [2] Time Transfer Through Optical Fibers(TTTOF) [2]
17	美国天体物理联合实验室	passively mode locked erbium doped fiber lase [4] femtosecond fiber lasers/Ti: sapphire lase [2] quantum mechanical duality [2]
18	英国国家物理实验室	passive optical frequency comb generator [3] femtosecond optical frequency comb [3] microwave primary frequency standards [2]
19	加拿大国家研究委员会	microwave frequency measurement [2] analog optical link simulation [2] analog optical transmission performance limitations [2] relaxation oscillation peak frequency [2]

表3

光纤时间频率传递主要研究机构热点分析

在光纤微波频率传递方面,目前国际上主要包括法国巴黎第十三大学、巴黎天文台、日本通信研究机构、美国家标准技术研究院、捷克教育科研网络、清华大学、加拿大国家研究委员会等利用微波频率级联传输、密集波分复用、双色光程差测定、频谱噪声分布、被动噪声消除等技术方法;在光纤光学频率传递方面,目前国际上主要包括美国家标准技术研究院、美国天体物理联合实验室、法国国家空间研究中心、巴黎天文台、德国联邦物理技术研究院、意大利国家标准计量院等利用相位噪声补偿(多普勒消除技术)、超窄线宽激光、光学频率合成器、量子级联激光器、掺铒光纤放大器、布里渊光纤放大器等技术方法;在光纤光学频率梳信号传递方面,目前国际上主要包括英国国家物理实验室、上海交通大学、波兰克拉科夫理工大学等利用飞秒光学频率梳、中红外量子级联激光频率梳、宽带光学频率梳、传播延迟稳定等技术方法。

4 结论

通过对光纤时间频率传递相关论文的文献计量学分析发现：光纤时间频率传递领域论文数量整体上呈稳态增长趋势,特别是2000年以后,掀起了利用光纤进行时间频率传递研究的热潮,论文总量增长较快;美国、日本、法国是目前该研究领域论文产出大国,但近几年捷克、中国、波兰和意大利在此研究领域已占有一席之地。主要研究机构中,上海交通大学、捷克教育科研网络、清华大学和波兰克拉科夫理工大学近3年的发文量占比均超过70%,发展势头强劲。基于机构近期出现的技术热点词的统计分析,目前国际上各研究小组利用光纤传输高稳时频信号技术主要集中在光纤微波频率传递、光纤光学频率传递、光纤光学频率梳信号传递等方面。

附录

光纤时间频率传递主题检索策略：

TS=("Atomic clock*" or "Lattice clock*" or "Optical clocks" or "Time and frequency*" or "Frequency transfer*" or "Frequency standard*" or "Frequency metrology" or "Trequency referen*" or "Frequency instabi*" or "Frequency disseminat*" or "Time transfer*" or "Time metrology" or "Time synchron*" or "Time referen*" or "Time interval measurement*" or "Precise time*" or "Accurate time*" or "Ultrastable frequecy*" or "Ultrastable signa*" or "Optical frequency distribution*" or "Optical coherence transfer*" or "Optical frequency comb*" or "optical frequency standard*") AND TS=("Optical link*" or "Optical fibre*" or "Fiber optic link*" or "Optical network*" or "Fiber network*" or "Fiber link*" or "Optical soliton*" or "Satellite links" or "Synchronous Digital Hierarchy" or SDH or "Synchronous Optical Network" or SONET or "Wavelength Division Multiplexing" or DWDM or OTDM or "Telecommunication fiber*" or "Telecommunication link*" or "Fiber dissminat*" or "Single mode* Fiber*" or "spooled fiber*")。

The authors have declared that no competing interests exist.

References

View Option

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[11]	Robert C, Conan JM, Wolf P.Impact of turbulence on high-precision ground-satellite frequency transfer with two-way coherent optical links[J]. Physical Review A, 2016, 93(3): 033860. DOI:10.1103/PhysRevA.93.033860 URL Bidirectional ground-satellite laser links suffer from turbulence-induced scintillation and phase distortion. We study the impact of turbulence on coherent detection and the related phase noise that restricts time and frequency transfer precision. We evaluate the capacity to obtain a two-way cancellation of atmospheric effects despite the asymmetry between up- and downlink that limits the link reciprocity. For ground-satellite links, the asymmetry is induced by point-ahead angle and possibly the use, for the ground terminal, of different transceiver diameters, in reception and emission. The quantitative analysis is obtained thanks to refined end-to-end simulations under realistic turbulence and wind conditions as well as satellite kinematics. These temporally resolved simulations allow characterizing the coherent detection in terms of time series of heterodyne efficiency and phase noise for different system parameters. We show that tip-tilt correction on ground is mandatory at reception for the downlink and as a pre-compensation of the uplink. Besides, thanks to the large tilt angular correlation, the correction is shown to be efficient on uplink despite the point-ahead angle. Very good two-way compensation of turbulent effects is obtained even with the asymmetries. The two-way differential phase noise is reduced to 1 rad, with the best fractional frequency stability below 2 脳10after 1-s averaging time. [Cite within: 1]
[12]	Ebenhag SC, Hedekvist PO, Jarlemark P, et al.Measurements and error sources in time transfer using asynchronous fiber network[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2010, 59(7): 1918-1924. DOI:10.1109/TIM.2009.2028214 URL We have performed time transfer experiments based on passive listening in fiber optical networks using Packet over synchronous optical networking (SONET)/synchronous digital hierarchy (SDH). The experiments have been performed with different complexity and over different distances. For assessment of the results, we have used a GPS link based on carrier-phase observations. On a 560-km link, precision that is relative to the GPS link of <; 1 ns has been obtained over several months. In this paper, we describe and quantify the different error sources influencing the fiber time transfer measurements. We show that the temperature dependence of the optical fiber is the major contribution to the error budget, and, thus, reducing this effect should be the best way of improving the results. [Cite within: 1]
[13]	Sliwczy ń ski L, Krehlik P, Czubla A, et al. Dissemination of time and RF frequency via a stabilized fibre optic link over a distance of 420 km[J]. Metrologia, 2013, 50(2): 133-145. DOI:10.1088/0026-1394/50/2/133 URL In this paper we present the results of our work concerning the long-distance fibre optic dissemination of time (1 PPS) and frequency (10 MHz) signals generated by atomic sources, such as caesium clocks, hydrogen masers or caesium fountains. For these purposes we developed dedicated hardware (a fibre optic system with active stabilization of the propagation delay and bidirectional fibre optic amplifiers) together with a procedure to enable calibration of the time transfer. Our laboratory measurements performed over fibre lengths of up to 480 km showed an Allan deviation of the order of 4 x 10(-17), time deviation below 1 ps (both at one-day averaging) and the possibility of calibration with picosecond accuracy even for the longest from evaluated links. After successful laboratory evaluation the system was next installed on a 421.4 km long route between the Central Office of Measures (GUM) in Warsaw, Poland, and the Astrogeodynamic Observatory (AOS) in Borowiec near Poznan, Poland. Experiments comparing the UTC(PL) and UTC(AOS) atomic timescales using the fibre optic link and TTS-4 dual-frequency GNSS time transfer receivers showed that the consistency of the results is within the calibration accuracy of the GPS receivers and with much better noise performance. The field operation of the system proved its full functionality and confirmed our previous laboratory evaluation to the maximum extent possible using the methods for comparing distant clocks available at GUM and AOS. [Cite within: 1]
[14]	Wang B, Gao C, Chen WL, et al.Precise and Continuous Time and Frequency Synchronisation at the 5x10(-19) Accuracy Level[J]. Scientific Reports, 2012, 2(556): 1-5. DOI:10.1038/srep00556 PMID:22870385 URL The synchronisation of time and frequency between remote locations is crucial for many important applications. [Cite within: 1]

基于光纤链路的高精度时间频率传输与同步

2014

... 近年来,随着社会经济和科学技术的高速发展,特别是现代高精度原子钟的飞速发展,频率稳定度在10^-16/s量级的频率振荡器及频率不确定度在10^-18量级的光钟相继出现,现有的时间频率传输和同步技术已无法满足此类高精度原子钟时间频率比对的需求,亟需发展具有更高精度的时间频率传输与同步方法^[1,2,3].超高精度时间频率同步的重要性不仅体现在导航领域,在基础科学、深空探测、大地测量、国防安全、现代通信、金融和自动控制等领域也有着广泛而重要的应用.如在信息时代的现代化战争中,只有保证高精密、高准确的时间频率系统,才能实现体系内各兵种以及高精度武器设备的协同作战,否则就会影响通信、导航、雷达和电子对抗等高技术电子设备的有效性^[4].此外,在电离层特性研究、时频测控、校准及高精度的时间戳等很多科学研究领域,高精度时间传递都发挥着极其重要的作用. ...

超高精度时间频率同步及其应用

2014

... 图1给出全球光纤时间频率传递研究论文数量的变化趋势,可以看出,论文整体上呈稳态增长趋势.国际上自1970年代末就开展了利用光纤进行时间频率传递的研究,到1980年代末论文数量一直处于较少状态;从1990年代初起,光纤时间频率传递研究呈现逐步发展态势,全球范围内其受关注程度日益增加.特别是进入21世纪后,随着离子光频标、飞秒激光器、频率合成器、激光控制器、光频测量技术的快速发展^[2],掀起了利用光纤进行时间频率传递研究的热潮.论文数量虽处于波动状态但总体增速较快,2013年达到峰值（137篇）.中国虽在此研究领域起步较晚,但近几年的发展尤为迅速. ...

... 按照发文总量统计,图2给出全球范围内从事光纤时间频率传递研究的前10个主要国家的发文总量及其近3年发文量占其发文总量的百分比情况.可以看出,目前在该技术领域走在世界前列的主要有美国、日本和欧洲等国家或地区,中国位列第5,在发文总量上与德国接近.发达国家在高精度光纤时间频率传递的理论、实验研究以及实际的工程应用起步较早.如从1980年代后期开始,美国就已开始研究设计利用光缆网进行高等级时钟和频率的传递,用于构建NASA的航天测控导航网络,并于2001年率先实现了实际链路的应用,在深空探测领域发挥了巨大的作用;2012年,由欧盟9国（德国、法国、英国、奥地利、意大利、荷兰、瑞典、芬兰、捷克）共同出资合作开展的联合研究项目NEAT-FT正式启动,旨在建设一个频率传输稳定度优于10^-17/天,时间同步精度优于100 ps的欧洲时频光纤同步网络^[2]. ...

基于光纤的光学频率传递研究

2015

... 近些年来,在美、日、法、德等国的研究带动下,其他各国的研究小组也都开展了高精度光纤频率传递研究并取得了长足的进步,时间同步的精度由百纳秒级到纳秒级甚至亚纳秒级,传递的距离从几十米到上百千米甚至近千千米,其成果在世界上处于领先水平.如捷克教育科研网联合瑞典国家技术研究所完成了基于双向时间比对方案的744 km和560 km光纤时间传递实验^[12];波兰克拉科夫理工大学（AGH-UST）联合法国激光物理实验室完成了基于环回法方案的420 km和540 km光纤时间频率传递实验^[13].国内,2012年清华大学-计量院联合实验小组在往返80 km的商用光纤链路上首次演示了时标脉冲、微波频率的同时传输与同步实验^[14];2015年上海交通大学提出一种通过波分复用将基于光学相位噪声补偿的频率传递与基于时分复用的时间传递结合在一起的光纤时间和频率同时传递方案,在100 km的光纤链路上进行了时间和频率同时传递实验^[9];2015年中国科学院国家授时中心用线绕光纤进行光频传递实验,在国内首次实现了100 km级的光学频率传递^[3]. ...

高精度光纤时间传递的码型设计与实现

2013

建设我国独立自主时间频率系统的思考

2004

... 发展独立自主的时间频率系统是我国建设独立强国的政治抉择,有无时间频率系统及其性能高低,体现了一个国家的科技综合实力、一种大国地位的竞争、一种战略制高点的争夺^[5].基于光纤链路的时频同步技术以其具有的低损耗、高稳定度优势而逐渐发展成为一种新型同步技术,世界各国均已开展此项技术的研究^[6,7,8,9].特别是天基时间同步网络的精度限制以及天基时同网络存在着体系复杂、实现周期长和安全方面的隐患,使得用光纤来进行时间信号的传递和检测成为高精度时间同步的主要方案之一^[10,11]. ...

2011

2012

光纤传输高精度时频信号在长波授时中的应用

2015

基于100km光纤链路的时间和频率同时传递

2015

2012

2016

2010

2013

2012

观宇宙之博大 察万物之精微

观宇宙之博大察万物之精微