高精度頻率傳遞在時間頻率計量、基礎物理研究、衛星導航定位和射電天文觀測等領域有著重要且廣泛的應用，而傳統的基于衛星鏈路的頻率傳遞（包括衛星雙向時間頻率傳遞和GPS載波相位觀測）穩定度只能達到10^-15@ 1d，無法滿足現代原子鐘的傳遞比對需求，且也無法為有頻率同步需求的應用提供短期穩定度。以光纖為媒介的頻率傳遞具有損耗低、可靠性高和噪聲可主動補償等優點，是目前精度最高的頻率傳遞手段。

近年來，中國科學院國家授時中心科研人員對光纖微波頻率傳遞開展了全面深入的研究，改進了典型的電相位補償方案，克服光纖寄生反射的影響，簡化系統結構，設計了光纖微波頻率傳遞方案授權發明專利《變頻補償微波頻率傳遞系統及方法》（ZL201711216363.9）。其中，在112km實地光纖上的傳遞穩定度為4.2×10^-15@ 1s和1.6×10^-18@ 1d，利用三套傳遞系統，在300km光纖上實現了頻率級聯傳遞，傳遞穩定度為1.1×10^-14@ 1s和6.8×10^-18@ 10⁵s。該研究表明授時中心已完全掌握光纖微波頻率承擔的關鍵技術，為國家重大科技基礎設施“高精度地基授時系統/光纖微波分系統”的建設奠定了必要技術基礎。

研究工作得到“高精度地基授時系統國家重大科技基礎設施關鍵技術研究”和中科院西部青年學者項目“超高精度微波頻率傳遞技術”的支持。部分研究成果發表在Chinese Physics B和Remote Sensing上。

圖1. 光纖微頻率傳遞方案

圖2. 112km實地光纖傳遞結果

圖3. 300km光纖級聯傳遞結果