2067 公里噪声通信基础设施上的 E-21 级不稳定频率扩散

通过光纤网络实现超稳定光频传输对于推动全球光频标准的发展以及实现如在国际单位系统中重新定义秒、地质感知、量子网络构建和基础物理实验等应用至关重要。然而，在距离超过千公里的光链路上实现高可靠性和低不稳定性的光频载波传输仍 technically 挑战性大，这限制了此类网络的可扩展性和可靠性。本研究实验性地展示，光链路中噪声的积累可通过对光信号相位噪声的窄带净化来缓解，从而实现理论上长度无限的光链路。此外，我们实现了数字光相位测量和反馈技术，以校准由圆路光频不一致性导致的噪声补偿偏差，提升链路稳定性。通过采用数字相位测量代替传统相位探测器，我们扩展了光相位锁定环的动态噪声容忍范围，显著提高了系统可靠性。最终，在一条噪声水平超过 5000 rad^2/Hz·km 的 2067 公里电信光纤链路上，我们实现了无光周期滑移、连续运行四天的光频传输，其日不稳定性为 2.9 E-21。本工作为利用现有光纤资源构建全球规模光频标准网络奠定了技术基础。