适用场景：光纤双向回溯时频同步、光钟异地比对、星地 / 分布式雷达、量子通信时钟组网
前言
高精度时间频率是计量基准、深空探测、通信组网、量子信息、国防雷达的底层核心支撑。传统微波时频分发、单波长双向脉冲回溯方案受光电探测带宽、光纤色散不对称、机械扫描误差制约，百公里链路时间同步精度仅数十皮秒，万秒频率稳定度难以突破 10⁻¹⁷量级，无法满足新一代光钟、6G 基站、引力波观测、长距离量子密钥分发的飞秒级同步需求。
双光梳异步光学采样（ASOPS）技术凭借两台全锁定飞秒光梳微小重频差实现无机械扫描、飞秒级时延分辨、线性时间放大，结合双向回溯光路、双波长色散补偿架构，成为当前远距离高精度时频传递的最优技术路线。
浩敏光电深耕 1550nm 全保偏光纤飞秒光梳研发，自研双全锁定光梳异步采样平台，原生兼容光纤双向回溯时频传递系统，一套设备同时覆盖精密分子光谱检测与城域 / 城际千公里光纤时频同步两大场景，实现国产商用化、一体化、便携化双光梳时频解决方案，打破海外高端光梳设备垄断。
一、行业技术痛点：传统时频传递方案局限
1. 微波射频时频分发
相位噪声高，长距离传输受色散、电磁干扰严重；
时间同步精度仅 ns 级，无法支撑光钟、超精密雷达阵列；
多节点组网时分发链路相互串扰，长期稳定度差。
2. 单波长脉冲双向回溯（单光回溯）
仅抵消光纤互易噪声，色散带来的单程时延不对称无法消除；
脉冲时延读取依赖高速光电采集，测量分辨率上限数十 ps；
长距离温漂、振动引发色散漂移，同步误差随距离累积。
3. 机械扫描干涉仪比对方案
位移台存在回程非线性、蠕变、机械磨损；
扫描刷新率低（Hz 级），无法实时监测链路动态时延波动；
环境抗震性差，仅适用于恒温实验室，无法野外 / 机载部署。
4. 普通分立双光梳系统短板
两套光梳独立锁定，相位相干性差，断光后重锁时间长；
无配套双向回溯、DWDM 色散补偿集成光路，现场集成成本高；
体积庞大，仅台式实验室机型，缺少便携化现场部署产品。
二、双光梳异步光学采样核心原理（适配时频传递链路测量）
2.1 光学频率梳基础公式
单台全锁定飞秒光梳所有梳齿频率满足：
fn=fceo+n⋅frepfrep：脉冲重复频率；fceo：载波包络偏移频率；浩敏光电整机通过 1f-2f 自参考实现双参数闭环全锁定，梳齿溯源至外部氢钟 / 铷钟基准，具备计量级精度。
2.2 异步光学采样（ASOPS）时域机理
系统配置两套相位相干全锁定光梳：
- 远端信号光梳：经光纤双向回溯链路传输，携带异地站点时钟脉冲时延信息；
- 本地采样光梳：重复频率与信号梳存在稳定微小差值Δfr（kHz 量级）。
每一个脉冲周期，采样脉冲相对信号脉冲自动累进亚飞秒～飞秒级固定延时步长，步长直接决定系统时延测量分辨率；脉冲持续干涉遍历完整时域波形，单次采样窗口周期T=1/Δfr（毫秒级）。
依靠重频差实现线性时间放大效应，放大倍率M=fr/Δfr，将光纤链路 fs 级瞬态时延波动拉伸为低速可采集射频信号，无需高速示波器、高速时间间隔计数器，低速 ADC 即可完成高精度解算。
2.3 通俗模型（光纤时频链路场景）
环形跑道模型适配跨站点光纤同步场景：
选手 A（远端信号梳）：沿光纤链路往返传输，携带异地标准时钟脉冲，光纤温度、振动会改变其跑动光程（链路时延漂移）；
选手 B（本地采样梳）：本地基准光梳，奔跑速度略快，速度差对应Δfr；
每次交会完成一次时延采样，逐帧捕获光纤往返微小时间偏移；
无任何机械运动部件，依靠光脉冲时序差自动完成全域时延扫描，实时解算链路色散、时钟偏差，闭环修正两端时频相位。
2.4 双光梳 + 双向回溯时频传递完整链路逻辑
- 本地端双光梳输出两路不同波长信号，经 DWDM 分束、环形器送入单模光纤传输至远端站点；
- 远端配置法拉第回射镜构建回溯光路，信号原路反向传回本地；
- 双光梳异步采样系统同时采集正向、反向两路脉冲干涉信号，自动抵消光纤温度、振动带来的互易噪声；
- 搭配浩敏光电自研 PPLN 温控非线性模块，测算双波长群速度差，实时修正色散不对称误差；
- FPGA 伺服单元实时解算两地时钟偏差，输出闭环控制信号同步两端光梳重频与相位，实现长期稳定时频同步。
三、浩敏光电双光梳时频传递方案五大核心技术优势
3.1 飞秒级极限时延分辨，计量级溯源能力
采样步进由光梳重频、原子钟基准共同锁定，消除机械非线性误差；百公里商用光纤链路 1s 时间偏差低至 6 fs，万秒频率不稳定度优于6×10−18，可直接用于计量院光钟异地比对、守时基准组网。
3.2 全固态无机械扫描，毫秒级实时监测
无位移台、电机等运动部件，采样刷新速率覆盖 kHz~MHz；可 7×24 小时不间断采集光纤链路动态时延波动，实时补偿昼夜温漂、车辆振动引发的同步误差，适配 5G/6G 基站集群、分布式雷达实时同步需求。
3.3 原生兼容双波长双向回溯，色散误差主动补偿
整机集成 DWDM 波分光路、PPLN 温控色散补偿模块，同步输出两路传输波长；通过双光梳并行测算光纤群速度色散，彻底解决单波长双向链路长距离色散不对称痛点，千公里光纤同步稳定度提升一个数量级。
3.4 全保偏光纤集成，台式 / 便携双形态，恶劣环境适配
全系采用全保偏 9 字腔 NALM 锁模光路，无自由空间精密调整组件，抗震、抗温漂、免光路校准；
- 标准台式机型：一体化集成锁定、干涉、探测、时频伺服单元，实验室长期稳定运行；
- 掌上便携式机型：306×240×100mm 紧凑体积，内置减震温控，可野外光纤站点、机载 / 星载部署。
3.5 一机双功能：时频同步 + 宽光谱分子检测并行
双光梳宽带梳齿具备并行光谱采集能力，一套硬件可分时完成：
- 光纤链路时频时延精准比对；
- 大气痕量气体、电力 SF₆分解产物高分辨分子指纹探测； 降低多场景设备采购、运维成本。
四、浩敏光电双光梳系统核心产品参数（时频传递专用版）
4.1 基础光梳核心指标
表格
参数项 | 技术指标 |
中心工作波段 | 1550nm 通信波段 |
标准重复频率fr | 100MHz（可定制 50MHz~1GHz） |
脉冲宽度 | ≤90 fs |
全锁定模式 | 1f-2f 自参考，frep、fceo双闭环锁定 |
梳齿线宽 | Hz 级，光谱分辨率可达 kHz 量级 |
重频锁定秒稳定度 | ≤4×10−14（参考氢钟 / 铷钟） |
万秒频率稳定度 | ≤2×10−17 |
输出偏振 | 全保偏线偏振，消光比≥20dB |
4.2 异步采样与时频传递性能
表格
参数项 | 技术指标 |
重频差可调范围Δfr | 1~20 kHz 连续可调 |
单次完整采样耗时 | ms 级 |
时延测量分辨率 | 飞秒级 |
光纤链路适配距离 | 0~1000km 商用单模光纤 |
残余时间偏差（200km 光纤） | ≤6.5 fs@1s 平均 |
万秒阿伦方差 | <6×10−18 |
适配链路损耗 | ≤70dB（搭配平衡光电探测器） |
断光重锁时间 | <3s，无脉冲周期模糊 |
4.3 配套拓展模块（时频传递专用）
- 双向回溯光路单元：集成环形器、法拉第回射镜，开箱搭建双向传输链路；
- DWDM 双波长分合束模块：两路独立传输波长输出，用于色散校正；
- PPLN 温控非线性模块：实时测算光纤群速度差，动态补偿色散时延；
- 低噪声平衡光电探测器：抑制光强散粒噪声，适配长距离高损耗链路；
- FPGA 一体化伺服控制器：内置双梳同步、时延解算、时钟闭环算法，支持远程上位机监控。
五、典型工程应用场景
5.1 国家守时与计量标准组网
多地计量院、守时实验室氢钟 / 光钟远距离高精度比对，构建全国统一光频基准网络，替代传统微波比对链路，支撑时间频率国家标准量值传递。
5.2 城域 / 城际通信基站同步
5G 毫米波基站、6G 分布式射频阵列、卫星地面站集群时钟同步，解决大规模基站组网相位噪声、时延漂移问题，提升通信带宽与定位精度。
5.3 雷达阵列与深空探测
地基射电望远镜、分布式相控阵雷达、深空测控站飞秒级时间相干同步，保障干涉成像、目标测距精准度。
5.4 量子通信组网同步
量子密钥分发（QKD）多节点时钟同步，消除光纤链路时延不对称带来的密钥误码，构建全域量子安全通信网络。
5.5 自由空间星地时频传递
搭配大气传输光路，实现星载光梳与地面基准站双向时频比对，支撑下一代卫星导航高精度授时系统。
5.6 工业在线光谱 + 时频监测一体化
电力变电站 SF₆泄漏检测、大气温室气体监测，同步完成厂区光纤通信链路时钟同步，一套设备实现双业务运维。
六、浩敏光电差异化自研核心技术
双全梳同步闭环锁定算法自主 FPGA 伺服控制，两路光梳Δfr长期稳定无漂移，光纤链路中断后快速重锁，内置脉冲周期模糊消除算法，保障时钟不间断同步。
全保偏 9 字腔 NALM 锁模结构无源锁模稳定性强，无需复杂腔内主动稳频，温漂、振动耐受度远高于自由空间飞秒激光器，适配工业现场与移动平台。
双光梳 + 双波长色散联合补偿算法同步采集两路波长干涉信号，实时解算光纤色散引入的单程时延偏差，数字闭环动态修正，千公里链路同步精度提升一个量级。
一体化轻量化整机集成方案自研小型化锁定、干涉、探测集成光路，推出国内商用掌上型双光梳，打破进口设备体积大、部署门槛高的行业现状。
高损耗链路噪声抑制系统标配平衡式光电探测 + 卡尔曼滤波时延解算算法，70dB 高损耗光纤 / 大气链路仍可稳定采集干涉信号，适配远距离空地自由空间时频链路。
七、总结
双光梳异步光学采样技术是下一代远距离高精度时频传递的核心底层方案，彻底解决传统微波、单光回溯、机械扫描方案的精度、速度、环境适应性短板。
浩敏光电依托自主全锁定飞秒光梳核心技术，推出一体化双光梳 ASOPS 时频传递平台，兼顾实验室计量精度与工业现场部署能力，兼容光纤双向回溯、双波长色散补偿架构，覆盖守时计量、通信、雷达、量子信息、大气光谱多领域需求，为国内高精度时频网络国产化提供完整自主可控硬件解决方案。浩敏光电将持续迭代小型化、高稳定、量子增强型双光梳产品，助力我国光学时频基准、精密测量产业自主创新发展
