Le professeur Pan Jianwei et ses collègues de l'Université des sciences et technologies de Chine de l'Académie chinoise des sciences ont enquêté sur l'espace libre à pertes élevées, diffusion temps-fréquence de haute précision entre des sites distants, simuler des liaisons satellite-sol en orbite haute fréquence temps-fréquence de haute précision dans la perte de canal, bruit atmosphérique, et les effets de retard de transmission.

Cette expérience de liaison montre que l'instabilité du transfert temps-fréquence via un satellite en orbite terrestre moyenne-haute pourrait atteindre 10 ^-18 à 10, 000 s, permettant la performance potentielle des horloges atomiques optiques et la comparaison intercontinentale des horloges au sol. L'étude a été publiée dans la revue Optique .

Des techniques de diffusion et de comparaison temps-fréquence de haute précision s'appliquent à toutes sortes de systèmes de mesure de précision à grande échelle. Maintenant, les systèmes de normes internationales de métrologie sont au stade de la quantification. L'étalon de fréquence est au cœur des systèmes de mesure de précision et de métrologie internationale. D'autres quantités physiques de base, à l'exception de la quantité de matière (mol), sont directement ou indirectement liées à la fréquence. D'autre part, les nouvelles technologies de standard de fréquence optique se développent rapidement, dont la précision est supérieure de deux ordres de grandeur à celle de l'étalon de fréquence de deuxième définition d'origine.

La partie la plus importante de la feuille de route technique du changement de la deuxième définition est de fixer la comparaison temps-fréquence intercontinentale avec l'étalon de fréquence optique au 10 ^-18 niveau. Disposer d'une comparaison ou diffusion temps-fréquence ultra-longue distance de haute précision est un problème non résolu, tandis que la liaison satellite-sol est reconnue comme la solution la plus réalisable.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé une méthode de mesure du temps d'échantillonnage optique linéaire à double peigne. Par rapport à la méthode de liaison à onde continue ou à photon unique, ce lien complexe a l'avantage de la haute résolution temporelle et de la grande plage ambiguë.

Les chercheurs ont d'abord analysé de manière approfondie des paramètres tels que la perte de liaison satellite-sol, Effet Doppler, asymétrie du temps de liaison, et le bruit de l'atmosphère, et a constaté que les liaisons en orbite haute permettent une comparaison ou une diffusion temps-fréquence plus stable en tirant parti de la longue durée, un large champ de vision commun, et les effets relativistes inférieurs.

Puis, ils ont réalisé une expérience de transmission temps-fréquence satellite-sol en orbite haute pour simuler des liaisons avec la perte de liaison, bruit d'ambiance, et les effets de retard.

Grâce à l'amplification en peigne optique à faible bruit, chemin optique d'interférence à double peigne à faible perte et haute stabilité, et échantillonnage linéaire de haute précision et haute sensibilité, les chercheurs ont construit un espace libre atmosphérique horizontal de 16 kilomètres et une liaison de transmission temps-fréquence à double peigne de haute précision à Shanghai. La liaison de transmission de fréquence a réalisé une instabilité de 4 10 ^-18 à 3, 000 s avec une perte moyenne de 72 dB et un délai de liaison de 1 s.

Sur la base de ces résultats, ils s'attendaient à ce que l'instabilité du transfert temps-fréquence via une liaison satellite-sol en orbite haute puisse atteindre 10 ^-18 à 10, 000 s.