長距離光纖鏈路有望創建強大的光學時鐘網絡

日本的一個學術工業團隊已經將一個100公里長的區域中的三個實驗室與一個光纖電信網絡連接起來，該網絡足夠穩定，還可以遠程詢問光學原子鐘。這種類型的光纖鏈路有望通過創建可用于各種應用（例如通信和導航系統）的基礎架構來擴展這些**精確的計時器的使用。

日本電報電話公司（NTT）研究小組成員Tomoya Akatsuka說：“用于光學時鐘的激光系統非常復雜，因此無法在多個位置構建。通過我們的網絡方案，共享激光器將使光學時鐘能夠使用簡單得多的激光系統來操作遠程時鐘。”

在日本光學學會（OSA）的《Optics Express》上，來自NTT、東京大學、理研大學和NTT East Corporation（NTT East）的研究人員都在日本報告了這種新的低噪聲光纖鏈路。

Akatsuka說：“光鐘和光纖鏈路已經達到可以實際使用的階段。我們的系統與現有的光通信系統兼容，將有助于加速實際應用。例如，由于光鐘對重力很敏感，因此可以將鏈接鐘用于地震早期跡象的高靈敏度檢測。”

由于光學時鐘具有**的精度，因此在通過長光纖鏈路鏈接光學時鐘時，噪聲是一個關鍵問題。即使是很小的震動或溫度變化，也會將噪聲引入網絡，使激光信號產生偏差無法反映最初來自光學時鐘的信號。

Akatsuka說：“盡管在歐洲已經證明了簡單地連接遠距離時鐘的光學時鐘網絡，但是我們的方案更具挑戰性，因為要使用傳輸的光來操作遠程時鐘需要更穩定的光纖鏈路。此外，日本的城市環境往往會給日本的光纖網絡帶來更多的噪聲。為應對這種噪聲，我們使用了級聯鏈路，將長光纖分為較短的跨度，并通過結合了平面光波的超低噪聲激光轉發器站進行連接電路（PLC）。”

在小型PLC芯片上制造的光學干涉儀是實現具有極低噪聲的光纖鏈路的關鍵。這些干涉儀用于激光轉發器站，該轉發器將接收到的光學相位復制到轉發器激光器，該轉發器通過光纖噪聲補償發送到下一個站。對每個短跨度應用噪聲補償可使激光信號更不易受到噪聲影響，因此更加穩定。

Akatsuka說：“在PLC芯片上制造的光學干涉儀具有空前的穩定性，并提供緊湊、堅固且超低噪聲的光學系統。在嘈雜的環境中構建級聯光纖鏈路時，這是非常有用的。”

為了演示該系統，研究人員通過RIKEN的光纖向東京大學和NTT發送了波長為1397納米的激光。他們使用另一條光纖鏈路，在東京大學和NTT的共享激光器之間測量了拍信號，以評估一條240公里長的光纖環路的鏈路穩定性。正如預期的那樣，結果顯示級聯鏈接比非級聯鏈接更好。

激光器的1397納米波長是用于創建最穩定的光學時鐘（稱為鍶光學晶格時鐘）的激光器的兩倍。這意味著該光纖網絡可用于通過共享激光器操作許多遙遠的鍶光學晶格時鐘。

研究人員現在正在準備光學晶格時鐘，以演示使用此光纖鏈路的時鐘網絡，并致力于使系統的電氣組件更加實用。