日本的一個學(xué)術(shù)工業(yè)團(tuán)隊已經(jīng)將一個100公里長的區(qū)域中的三個實驗室與一個光纖電信網(wǎng)絡(luò)連接起來，該網(wǎng)絡(luò)足夠穩(wěn)定，還可以遠(yuǎn)程詢問光學(xué)原子鐘。這種類型的光纖鏈路有望通過創(chuàng)建可用于各種應(yīng)用（例如通信和導(dǎo)航系統(tǒng)）的基礎(chǔ)架構(gòu)來擴(kuò)展這些極其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(xué)時鐘的激光系統(tǒng)非常復(fù)雜，因此無法在多個位置構(gòu)建。通過我們的網(wǎng)絡(luò)方案，共享激光器將使光學(xué)時鐘能夠使用簡單得多的激光系統(tǒng)來操作遠(yuǎn)程時鐘。”

在日本光學(xué)學(xué)會（OSA）的《Optics Express》上，來自NTT、東京大學(xué)、理研大學(xué)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(jīng)達(dá)到可以實際使用的階段。我們的系統(tǒng)與現(xiàn)有的光通信系統(tǒng)兼容，將有助于加速實際應(yīng)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(xué)時鐘具有極高的精度，因此在通過長光纖鏈路鏈接光學(xué)時鐘時，噪聲是一個關(guān)鍵問題。即使是很小的震動或溫度變化，也會將噪聲引入網(wǎng)絡(luò)，使激光信號產(chǎn)生偏差無法反映最初來自光學(xué)時鐘的信號。

Akatsuka說：“盡管在歐洲已經(jīng)證明了簡單地連接遠(yuǎn)距離時鐘的光學(xué)時鐘網(wǎng)絡(luò)，但是我們的方案更具挑戰(zhàn)性，因為要使用傳輸?shù)墓鈦聿僮鬟h(yuǎn)程時鐘需要更穩(wěn)定的光纖鏈路。此外，日本的城市環(huán)境往往會給日本的光纖網(wǎng)絡(luò)帶來更多的噪聲。為應(yīng)對這種噪聲，我們使用了級聯(lián)鏈路，將長光纖分為較短的跨度，并通過結(jié)合了平面光波的超低噪聲激光轉(zhuǎn)發(fā)器站進(jìn)行連接電路（PLC）。”

在小型PLC芯片上制造的光學(xué)干涉儀是實現(xiàn)具有極低噪聲的光纖鏈路的關(guān)鍵。這些干涉儀用于激光轉(zhuǎn)發(fā)器站，該轉(zhuǎn)發(fā)器將接收到的光學(xué)相位復(fù)制到轉(zhuǎn)發(fā)器激光器，該轉(zhuǎn)發(fā)器通過光纖噪聲補償發(fā)送到下一個站。對每個短跨度應(yīng)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(wěn)定。

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

為了演示該系統(tǒng)，研究人員通過RIKEN的光纖向東京大學(xué)和NTT發(fā)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(xué)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(huán)路的鏈路穩(wěn)定性。正如預(yù)期的那樣，結(jié)果顯示級聯(lián)鏈接比非級聯(lián)鏈接更好。

激光器的1397納米波長是用于創(chuàng)建最穩(wěn)定的光學(xué)時鐘（稱為鍶光學(xué)晶格時鐘）的激光器的兩倍。這意味著該光纖網(wǎng)絡(luò)可用于通過共享激光器操作許多遙遠(yuǎn)的鍶光學(xué)晶格時鐘。

研究人員現(xiàn)在正在準(zhǔn)備光學(xué)晶格時鐘，以演示使用此光纖鏈路的時鐘網(wǎng)絡(luò)，并致力于使系統(tǒng)的電氣組件更加實用。