通过传统电信技术发送的精确参考信号

       瑞士的一项研究表明通过传统的电信基础设施可以发送高精度参考信号。该项目包含了来自苏黎世联邦理工学院、巴塞尔大学、瑞士联邦计量研究所 (metaS) 和运营瑞士学术数据网络的 SWITCH 基金会的研究人员，它是瑞士国家科学基金会协同项目的一部分。

       巴塞尔大学物理化学教授兼项目协调员 Stefan Willitsch 谈到这项工作时说：“初步结果表明，这使得化学光谱分析的精确度比之前提高了100倍。”

       苏黎世联邦理工学院物理化学教授 Frédéric Merkt 补充说：“凭借这种精确度，自然规律就可以通过对分子的光谱以前所未有的精度进行测量验证。”

       用于稳定红外激光器的光以达到精确参考频率的光学元件的特写。由 metaS 提供。

       该项目建立了一个将瑞士瓦伯恩的metaS 站点与巴塞尔大学和苏黎世联邦理工学院连接起来试验网络。输出信号与 metaS 原子钟同步，并通过 SWITCH 操作的光纤网络传输。信号被发送到巴塞尔和苏黎世，在那里研究人员可以用它来校准他们的测量设备。

       metaS光子学、时间和频率实验室负责人 Jacques Morel 说：“即使是由振动或温度变化引起的光纤电缆长度的最轻微变化也会影响频率。为了确保信号以期望的精度到达研究人员那里，必须不断调整传输装置。”

        为了解决这个问题，信号从巴塞尔和苏黎世反射回伯尔尼，在那里根据需要校正输出信号。

        Jérôme Faist 是苏黎世联邦理工学院量子电子研究所的教授，他被认为是发明量子级联激光器的核心人物，并为该项目贡献了激光专业的知识。他说：“在瑞士，我们现在才刚刚开始建立这种网络，”，“意大利、德国和法国等其他国家已经在这方面领先了一步。” 

       迄今为止，这些国家的参考频率以两种方式之一传输，每种方式都有其特定的缺点。一种使用专用电缆发送信号，这会产生最佳的物理效果，但成本很高。另一种方法通过电信提供商的现有基础设施传输信号，虽然这种方法要便宜得多，但因为用于测量时间的参考信号是在C波段传输，所以在技术上较差。换句话说，它以与数据流量相似的频率传输，使得容易受到潜在干扰并阻塞通常用于数据传输的通道，从而使操作复杂化。

       SWITCH的项目经理Fabian Mauchle 说：“我们现在开发了第三种方式，”，“考虑到成本原因，我们使用现有的SWITCH网络。但不是在物理最佳的C频段内传输参考信号，我们使用L频段，它大部分不拥挤，并且具有不同的基频。”

       结果表明，L波段也是一种可行的选择，可以在不中断数据流量的情况下以出色的质量传输参考信号。但是，这确实需要 SWITCH 对其网络基础设施进行某些修改。

       下一步将进一步扩大该网络以包括其他瑞士机构，并计划通过建立一个能够比较来自各种原子钟信号的跨国网络，将该网络提升到国际水平。这将为更精确地把秒定义为国际单位制单位的时间测量铺平道路。

       为确保在全球范围内进行一致的时间测量，目前将原子钟与千兆赫范围内的卫星信号进行比较。与之前测量到16 位小数相比，使用太赫兹范围内光信号同步的原子钟将允许测量到秒小数点后 18 位。

      唯一可行的方法是将用来比较这些光学时钟的信号以光的形式通过光纤传输。

      该研究发表在《Optics Express》 ( www.doi.org/10.1364/OE.427921 ) 上。