【摘 要】
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近年来原子钟和超稳激光的频率稳定度越来越高,超稳激光的频率稳定度进入了10-1 ~6量级,而光钟的准确度甚至达到了10-19量级,如何实现频率高精度的传递成为如今一个亟需解决的问题。光纤通信具有低损耗、低噪声的特点,因此光纤链路非常适合用于传递超稳频率信号。此外,相比于传输微波频率信号,光频信号的传输具有更高的频率稳定性,利用光纤链路传递光频信号具有很好的应用前景。本文主要围绕华中科技大学精密重力
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近年来原子钟和超稳激光的频率稳定度越来越高,超稳激光的频率稳定度进入了10-1 ~6量级,而光钟的准确度甚至达到了10-19量级,如何实现频率高精度的传递成为如今一个亟需解决的问题。光纤通信具有低损耗、低噪声的特点,因此光纤链路非常适合用于传递超稳频率信号。此外,相比于传输微波频率信号,光频信号的传输具有更高的频率稳定性,利用光纤链路传递光频信号具有很好的应用前景。本文主要围绕华中科技大学精密重力测量国家重大科技基础设施项目（PGMF）来开展光频光纤超稳激光长距离传递研究,研究的主要内容如下:设计并搭建了自由空间光路1070 nm光频传递噪声补偿系统,通过优化内外环干涉臂的不对称性、采用多层密封设计,获得的内外环锁定噪声本底的频率稳定度曲线基本一致,近似都以3.5?10-1 ~8/?线性斜率下降。此外,为验证该系统实际应用效果,在华中科技大学引力中心大楼与山洞实验室之间约1 km级实地光纤链路上进行光频传输实验。经过噪声补偿后,获得的内环的频率稳定度为3.1?10-18@1s和1.0?10-1 ~9@1000s,外环的频率稳定度为4.2?10-18@1s和3.1?10-19@1000s,满足将10-16量级频率稳定超稳激光传递至引力中心不同实验室的需求。为构建实用化且易于搬运的集成化的光频远距离传递系统,研究并设计了工作于1070 nm基于全光纤形式的光频传递噪声补偿系统,尺寸为33 cm×25 cm×5 cm。使用该系统在1 km实地光纤链路上进行光频传输实验,经过噪声补偿后,内环频率稳定度为2.9?10-18@1s和1.1?10-19@1000s,外环频率稳定度为6.8?10-17@1s和2.3?10-1 ~8@1000s,该指标能满足PGMF项目中超稳激光高精度传输需求。
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