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White Rabbit技术研究进展
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作者 齐苗苗 王剑 +1 位作者 林平卫 梁坤 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第6期1-10,共10页
光纤时频同步技术的需求逐渐向远距离、多节点、高精度的方向发展。白兔(WR)技术作为光纤时频传递的重要实现方案,在精确时间协议(PTP)的基础上进行了创新性扩展,通过引入同步以太网和数字双混频时差测量(DDMTD)技术,实现了主、从时钟... 光纤时频同步技术的需求逐渐向远距离、多节点、高精度的方向发展。白兔(WR)技术作为光纤时频传递的重要实现方案,在精确时间协议(PTP)的基础上进行了创新性扩展,通过引入同步以太网和数字双混频时差测量(DDMTD)技术,实现了主、从时钟之间亚纳秒级的时间偏差和纳秒量级的同步不确定度,更在标准化、通用化以及便捷组网等方面展现出显著优势。系统性阐述了WR技术的同步原理及其性能优势,深入分析了影响系统同步性能的关键因素,并对现有研究方法的优缺点进行了对比,最后进一步探讨了该技术当前面临的技术挑战与未来发展方向。研究表明,WR技术在分布式系统中具有广阔的应用前景,但要满足多样化应用场景的需求,仍需在多个关键技术领域取得突破,具体包括高精度绝对校准技术、远距离光纤传输的温度补偿、级联系统的噪声累积抑制以及基于无线链路的时频传递实现等。 展开更多
关键词 光纤 White Rabbit 时间同步 频率同步 分布式系统
原文传递
光纤网时间同步性能计量校准装置研制 被引量:4
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作者 林平卫 齐苗苗 宋振飞 《计测技术》 2023年第2期82-90,共9页
为解决光纤时间传递系统中存在的远距离传递准确度低的问题,分析了环回法、双纤双向时间同步、双向波分复用、双向时分复用四种主流的高精度光纤时间传递方法的基本原理和技术特点,在此基础上研制了单信道时频传递装置。该装置采用电学... 为解决光纤时间传递系统中存在的远距离传递准确度低的问题,分析了环回法、双纤双向时间同步、双向波分复用、双向时分复用四种主流的高精度光纤时间传递方法的基本原理和技术特点,在此基础上研制了单信道时频传递装置。该装置采用电学相位补偿法实现频率传递同步,采用环回法与时分复用相结合的方法实现时间传递同步;使用1秒脉冲(Pulse Per Second,PPS)和100 MHz共同标记时刻信号,其中1 PPS作为时刻粗标记,100 MHz作为时刻细标记,实现高精度时间同步。经实验证明,单信道时频传递装置的不确定度约为13 ps,能够满足现有光纤时频同步网计量校准的要求。该装置在多级时间传递同步、光纤时频同步网计量校准等领域中具有广阔的应用前景,为建设高稳定性、高可靠性和高精度的授时体系提供了重要技术支撑。 展开更多
关键词 计量学 时间同步 频率同步 时分复用 光纤网络 校准
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氮化硅集成微腔光频梳器件关键制备技术(特邀)
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作者 朱振东 林平卫 +2 位作者 孙朝阳 白本锋 王雪深 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期64-70,共7页
微腔光频梳,又称微腔梳,是通过腔内四波混频过程产生的一种高相干宽谱的集成光源,有着优异的时频特性,可用于超精密分子光谱、相干通信、激光雷达、轻型化装备等测量应用,是基础科学、计量学及军事装备的重要工具,是一项颠覆性的技术。... 微腔光频梳,又称微腔梳,是通过腔内四波混频过程产生的一种高相干宽谱的集成光源,有着优异的时频特性,可用于超精密分子光谱、相干通信、激光雷达、轻型化装备等测量应用,是基础科学、计量学及军事装备的重要工具,是一项颠覆性的技术。报道了一种集成氮化硅(Si_(3)N_(4))微腔光频梳器件制备的关键技术,提出了一种方法平衡Si_(3)N_(4)的应力、厚度和化学计量之间的矛盾,以满足反常色散和减少双光子吸收的要求。利用这种改进的大马士革工艺微结构降低Si_(3)N_(4)厚膜的应力,减少应力缺陷对器件性能的影响,实现高品质Si_(3)N_(4)薄膜的可控制备。在微腔刻蚀工艺中,采用30 nm氧化铝牺牲层补偿掩模抗刻蚀能力,实现微环和波导侧壁粗糙度小于15 nm,满足了微腔高Q值的要求。经双光泵浦测量得到1480~1640 nm波段内的宽光谱高相干克尔光频梳。 展开更多
关键词 集成微腔光梳 氮化硅 大马士革工艺 器件
原文传递
基于拍频法的激光器数字化频率跟踪 被引量:2
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作者 程晋亮 林平卫 +3 位作者 齐苗苗 王海龙 石浩 陈华才 《现代电子技术》 2023年第24期115-120,共6页
为了在光纤双向时频传递系统往返链路中实现同波长传输,提出一种基于拍频法的激光器数字化频率跟踪技术,用于锁定系统中主、从两台分布式反馈激光器的频率。首先,采用光耦合器对两路激光信号进行合束,耦合后的合成光经拍频探测得到10 MH... 为了在光纤双向时频传递系统往返链路中实现同波长传输,提出一种基于拍频法的激光器数字化频率跟踪技术,用于锁定系统中主、从两台分布式反馈激光器的频率。首先,采用光耦合器对两路激光信号进行合束,耦合后的合成光经拍频探测得到10 MHz的光学拍频信号;其次,将该信号和10 MHz正弦波信号进行混频并滤波后得到电学拍频信号,再对该电信号进行采样并由算法处理得到反馈电压值;最后以电流调谐的方式调节从激光器的波长,使其与主激光器的波长保持一致。实验结果表明:实验室50 km光纤时频传递系统连续运行60 h后时间同步百秒时差优于8 ps,相比未使用该技术的系统时间同步精度提高约36 ps。所提方案能够实现低成本激光器的频率跟踪,跟踪效果满足往返链路双向时延对称性要求。 展开更多
关键词 分布式反馈激光器 激光拍频技术 频率算法 波长调谐 同波长传输 拍频效果
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用于守时系统的小型铯原子喷泉钟 被引量:1
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作者 金双浩 林平卫 +3 位作者 茹宁 马彦宁 江文松 罗哉 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1885-1891,共7页
小型铯原子喷泉钟由于具有优异的长期稳定度性能,同时具有高可靠、自动化、小型化、可移动的优点,有潜力通过车载形式实现移动式的守时钟,作为守时原子钟组的节点钟,保证准确的频率信号和时间信号。经研制,小型铯原子喷泉钟NIM-TF3的频... 小型铯原子喷泉钟由于具有优异的长期稳定度性能,同时具有高可靠、自动化、小型化、可移动的优点,有潜力通过车载形式实现移动式的守时钟,作为守时原子钟组的节点钟,保证准确的频率信号和时间信号。经研制,小型铯原子喷泉钟NIM-TF3的频率稳定度为2.7×10^(-13)@s,5.3×10^(-15)@天。NIM-TF3采用了集成式激光系统和一体化电控系统,能够实现长期自动连续运转,并将研制的小型微波频率综合器和物理系统集成,显著减小了系统体积,增强了整体稳定性与可靠性。此外,通过评估发现其C场分布不均引起的二阶塞曼相对频移为7.3×10^(-14),不确定度为0.2×10^(-15)。NIM-TF3整体体积小于0.7 m^(3),具有成为车载喷泉钟的潜力。 展开更多
关键词 时间频率计量 铯喷泉钟 守时系统 小型化 频率稳定度 不确定度
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无主钟的自适应时频实时综合系统研究
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作者 姜雪 林平卫 +3 位作者 茹宁 马彦宁 郭仁春 屈继峰 《海军航空大学学报》 2024年第5期615-621,共7页
海上卫星导航系统对于保障海上安全、提高航行效率、促进海洋经济发展以及提升国家海洋战略地位具有重要意义。海上卫星导航对高精度时间频率信号的需求非常高。基于氢钟和铯钟,研制了1套用于独立守时的时频综合系统。通过搭建实验系统... 海上卫星导航系统对于保障海上安全、提高航行效率、促进海洋经济发展以及提升国家海洋战略地位具有重要意义。海上卫星导航对高精度时间频率信号的需求非常高。基于氢钟和铯钟,研制了1套用于独立守时的时频综合系统。通过搭建实验系统,对原子时算法进行了检验。系统由本地综合装置与相位微跃计组成,改变了传统硬件结构,使用微跃计内高稳晶振作为参考源,可靠性得到了提高;系统实时观测并动态赋权重,无需人为干预信号频率,实现了自动化独立守时。采用自适应加权平均算法,使综合原子时兼顾钟组信号的频率稳定度和频率准确度,从而获得稳定可靠的高精度时间基准。实验结果表明:系统输出信号的秒稳定度达到4.41×10^(-13),天稳定度为4.33×10^(-16),自适应时频综合系统的可行性和可靠性得到了有效验证。 展开更多
关键词 系统守时 综合原子时 自适应加权平均算法 频率稳定度 无主钟
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Improvements and New Evaluation of NIM4 Cesium Fountain Clock and Construction of NIM5 Clock in 2006 被引量:1
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作者 Li Tianchu Li Mingshou +4 位作者 lin pingwei Wang Ping Chen Weiliang Liu Nianfen lin Yige 《工程科学(英文版)》 2007年第2期124-128,共5页
The NIM4 cesium fountain clock has been operating stably and sub-continually since Aug.2003.In this paper we present improvements on NIM4 in 2005-2006 and the most recent evaluation for its frequency shifts with an un... The NIM4 cesium fountain clock has been operating stably and sub-continually since Aug.2003.In this paper we present improvements on NIM4 in 2005-2006 and the most recent evaluation for its frequency shifts with an uncertainty of 5E-15.A 220 days comparison between NIM4 and GPS showed an agreement of 2E-14.Finally the construction of a NIM5 transportable cesium fountain clock is briefly reported. 展开更多
关键词 METROLOGY time and frequency standards cesium fountain clock
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微腔孤子光学频率梳的全锁定技术研究进展
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作者 叶子涵 林平卫 +7 位作者 张诚 王瑾 孟飞 赵环 申彤 薛潇博 潘奕捷 屈继峰 《计量科学与技术》 2025年第5期5-14,共10页
高集成度的全锁定微腔光学频率梳因其可扩展特性、高稳定特性,将广泛应用于芯片级量子计量标准。近年来基于耗散克尔孤子的微腔光频梳已被证明可应用于时间频率计量、长度计量、精密光谱测量等领域。然而自由运转状态的微腔孤子光频梳... 高集成度的全锁定微腔光学频率梳因其可扩展特性、高稳定特性,将广泛应用于芯片级量子计量标准。近年来基于耗散克尔孤子的微腔光频梳已被证明可应用于时间频率计量、长度计量、精密光谱测量等领域。然而自由运转状态的微腔孤子光频梳在外部扰动下难以长时间稳定工作,限制了系统的实用性与可靠性,因此获得完全相位锁定的微腔孤子光频梳对于芯片级量子计量标准至关重要。首先,概述了微腔孤子光频梳各自由度锁定技术,分别为泵浦锁定、重频锁定、偏频锁定。其次,简单回顾了基于上述三种锁定方法的全锁定技术及其计量应用。最后,对微腔孤子光频梳全锁定技术面临的挑战和未来发展趋势进行了分析和展望。 展开更多
关键词 计量学 光学微腔 孤子光频梳 全锁定 泵浦频率 重复频率 偏移频率
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用于小型铯原子喷泉钟的紧凑型激光系统 被引量:2
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作者 金双浩 林平卫 +3 位作者 茹宁 马彦宁 江文松 罗哉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期241-247,共7页
紧凑而简单的激光系统对于实现小型铯原子喷泉钟至关重要。本文介绍了一种紧凑型激光系统,提供小型铯原子喷泉钟所需的全部激光,其体积不到0.015 m^(3)。通过开环移频法取代双通声光调制器移频方法,实现了激光频率快速且大范围失谐。实... 紧凑而简单的激光系统对于实现小型铯原子喷泉钟至关重要。本文介绍了一种紧凑型激光系统,提供小型铯原子喷泉钟所需的全部激光,其体积不到0.015 m^(3)。通过开环移频法取代双通声光调制器移频方法,实现了激光频率快速且大范围失谐。实验结果表明,频率锁定运行的激光系统在喷泉钟偏振梯度冷却时序到达的瞬间打开锁频环路,控制电压逐渐升高,进而改变激光注入电流,实现了激光频率在2 ms内约150 MHz的变化,并能够在5 ms短时间内重新锁定。激光系统产生的上抛下落冷原子数信号波动控制在10%,为喷泉钟连续运行提供了稳定的基础。 展开更多
关键词 半导体激光器 激光稳频 激光移频 自动化 小型化
原文传递
倍频信号相位差的皮秒级精度测量
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作者 张杨 林平卫 +1 位作者 茹宁 马彦宁 《计量科学与技术》 2024年第6期11-17,共7页
为满足现代科学对于高精度时刻信号的需求,使用正弦波相位信息作为时刻信号测量的精细标记,有望将时刻信号同步误差精确至皮秒量级。与正弦波信号相位无漂移的倍频信号可以被用作表征正弦波信号一个周期内的精细相位信息,对倍频信号间... 为满足现代科学对于高精度时刻信号的需求,使用正弦波相位信息作为时刻信号测量的精细标记,有望将时刻信号同步误差精确至皮秒量级。与正弦波信号相位无漂移的倍频信号可以被用作表征正弦波信号一个周期内的精细相位信息,对倍频信号间相位漂移量的皮秒级精度测量是校准倍频信号与基频正弦波信号间的相位漂移量的前提。目前尚无一种仪器能对倍频信号间相位差进行皮秒级精度测量,创新性地设计了一种针对倍频信号相位差的皮秒级精度测量电路;并通过分析电路中使用的功分器、放大器、混频器、滤波器、衰减器对信号相位的影响,测量电路自身对待测值影响不超过3 ps且测量结果的秒稳定度在E-13量级,证明测量电路的精度及稳定度均满足皮秒级高精度测量的需求。为更进一步校准信号间相位漂移,精确表征正弦波相位信息从而为实现高精度时刻信号同步创造了条件。 展开更多
关键词 计量学 高精度测量 相位校准 倍频器 不确定度
原文传递
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