光钟绝对频率的测量方法与系统与流程

本发明涉及原子钟技术领域，特别是涉及一种光钟绝对频率的测量方法与系统。

背景技术：

光钟实现闭环锁定之后，往往需要测量其原子或离子不受干扰的跃迁频率的绝对值，也称为测量光钟的绝对频率，以实现向国际单位制秒的溯源。

相关技术中，主要是通过将光钟与本地的一台激光冷却铯原子喷泉钟的进行比对，以获取到光钟的绝对频率，进而实现向国际单位制秒的溯源。但目前测量光钟的绝对频率的方法无法实现在异地对光钟的绝对频率进行检测。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提供一种光钟绝对频率的测量方法，能够在异地检测到待测光钟的绝对频率，实现向国际单位制秒的溯源。

本发明的第二个目的在于提出一种光钟绝对频率的测量系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提供了一种光钟绝对频率的测量方法，所述方法包括：

获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据；

获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，其中，所述第一时间传递装置与所述待测光钟处于同一区域；

根据所述第一比对数据和所述第二比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一比对数据和所述第二比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率，包括：

获取目标实验室保持的本地协调时与协调世界时之间时间频率的第三比对数据，其中，所述目标实验室与所述第二时间传递装置处于同一区域；

获取所述协调世界时与国际单位制秒之间时间频率的第四比对数据；

根据所述第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一比对数据和所述第二比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率，包括：

获取目标实验室的本地协调时与第二参考钟之间时间频率的第五比对数据；

获取对照钟与所述第二参考钟之间时间频率的第六比对数据，其中，所述目标实验室、所述对照钟和所述第二参考钟均与所述第二时间传递装置处于同一区域；

根据所述第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率。

根据本发明的一个实施例，所述获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据，包括：

利用光学频率梳将所述待测光钟和所述第一参考钟相连；

基于所述光学频率梳，分别对所述待测光钟和所述第一参考钟进行测试，以获取到所述第一比对数据。

根据本发明的一个实施例，所述获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，包括：

构建所述第一时间传递装置与所述第二时间传递装置之间的时间频率传递链路；

基于目标时间频率传递法，获取所述第二比对数据，其中，所述目标时间频率传递法包括：全球卫星导航系统(gnss)载波相位时间频率传递法、卫星双向时间频率传递法和光纤时间频率传递法中的至少一种。

本发明实施例提供的光钟绝对频率的测量方法，能够获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据，以及获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，其中，第一时间传递装置与待测光钟处于同一区域；然后，根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率，使得第一比对数据、第二比对数据和待测光钟的绝对频率相匹配，从而可以在异地检测到待测光钟的绝对频率，实现向国际单位制秒的溯源。

本发明第二方面实施例提供了一种光钟绝对频率的测量系统，包括：

待测光钟；

第一参考钟；

第一时间传递装置，与所述第一参考钟相连；

第二时间传递装置，与所述第一时间传递装置相连；

终端设备，分别与所述待测光钟、所述第一参考钟和所述第二时间传递装置相连，

其中，所述终端设备用于根据所述待测光钟与所述第一参考钟之间时间频率的第一比对数据，以及所述第一时间传递装置与所述第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率；

所述待测光钟、所述第一参考钟和所述第一时间传递装置均处于同一区域，所述第二时间传递装置与所述第一时间传递装置处于不同区域。

根据本发明的一个实施例，还包括：国际计量局中的第一时间服务系统，第一时间服务系统与所述终端设备相连；

其中，所述终端设备用于从所述第一时间服务系统中获取目标实验室的本地协调时与协调世界时之间时间频率的第三比对数据；以及获取所述协调世界时与国际单位制秒之间时间频率的第四比对数据；并根据所述第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率。

根据本发明的一个实施例，还包括：对照钟、第二参考钟、相位获取装置和目标实验室的第二时间服务系统，所述对照钟和所述第二参考钟均与所述终端设备相连，所述相位获取装置分别与所述第二时间服务系统、所述第二参考钟和所述终端设备相连；

其中，所述相位获取装置用于从所述第二时间服务系统中获取所述目标实验室的本地协调时，以及获取所述目标实验室的本地协调时与所述第二参考钟之间时间频率的第五比对数据；

所述终端设备用于获取所述对照钟与所述第二参考钟之间时间频率的第六比对数据；以及根据所述第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据，确定所述待测光钟的绝对频率。

根据本发明的一个实施例，所述第二参考钟通过所述对照钟连接至所述终端设备。

根据本发明的一个实施例，所述待测光钟和所述第一参考钟均通过光学频率梳连接至所述终端设备。

本发明实施例提供的光钟绝对频率的测量装置，能够获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据，以及获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，其中，第一时间传递装置与待测光钟处于同一区域；然后，根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率，使得第一比对数据、第二比对数据和待测光钟的绝对频率相匹配，从而可以在异地检测到待测光钟的绝对频率，实现向国际单位制秒的溯源。

附图说明

图1是本发明公开的一个实施例中光钟绝对频率的测量方法的流程示意图；

图2是本发明公开的一个实施例中光钟绝对频率的测量方法中根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率的步骤示意图；

图3是本发明公开的另一个实施例中光钟绝对频率的测量方法中根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率的步骤示意图；

图4是本发明公开的一个实施例中光钟绝对频率的测量系统的系统架构图；

图5是本发明公开的另一个实施例中光钟绝对频率的测量系统的系统架构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的光钟绝对频率的测量方法与系统。

图1是本发明公开的一个实施例中光钟绝对频率的测量方法的流程示意图。如图1所示，本实施例中的光钟绝对频率的测量方法，包括以下步骤：

s101、获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据。

具体地，待测光钟和第一参考钟可以直接或间接与终端设备相连，以使得终端设备能够获取到待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据。

其中，本实施例中是利用光学频率梳将待测光钟和第一参考钟相连，然后，在基于光学频率梳分别对待测光钟和第一参考钟进行测试，从而获取到待测光钟的时间频率和第一参考钟的时间频率。进一步地，光学频率梳可以利用有线网络或者无线网络将其获取到的时间频率传输至终端设备，使得终端设备获取到待测光钟的时间频率和第一参考钟的时间频率；然后，终端设备通过对获取到的时间频率进行数学运算等方式，即可以获取到第一比对数据。

此外，也可以在光学频率梳侧进行数学运算，以获取到第一比对数据；然后，光学频率梳再将第一比对数据传输至终端设备，具体可根据实际情况而定，在此不做限定。

需要说明的是，本实施例中，待测光钟与第一参考钟处于同一区域；第一参考钟可以但不限于为氢钟；终端设备可以但不限于为移动终端、固定终端等，如笔记本电脑、台式电脑等。

s102、获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，其中，第一时间传递装置与待测光钟处于同一区域。

具体地，第一时间传递装置与待测光钟处于同一区域，其可以但不限于与第一参考钟相连；第二时间传递装置与第一时间传递装置处于不同的区域，例如，当第一时间传递装置处于巴黎时，第二时间传递装置可以处于上海。本实施例中，可以构建第一时间传递装置与第二时间传递装置之间的时间频率传递链路；然后，再基于目标时间频率传递法，获取第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据。可选地，目标时间频率传递法包括：全球卫星导航系统(gnss)载波相位时间频率传递法、卫星双向时间频率传递法和光纤时间频率传递法中的至少一种。

可选地，第一时间传递装置与第二时间传递装置之间通过全球导航卫星系统相连。终端设备与第二时间传递装置通过有线网络或无线网络相连，以使得终端设备获取到第二比对数据。

需要说明的是，本实施例中，第一时间传递装置和第二时间传递装置均可以但不限于为北斗时间传递装置。

s103、根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率。

具体地，获取到第一比对数据和第二比对数据后，就可以根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率，使得第一比对数据、第二比对数据和待测光钟的绝对频率相匹配，从而可以在异地检测到待测光钟的绝对频率，实现向国际单位制秒的溯源。

作为一种可能的实现方式，如图2所示，包括以下步骤：

s201、获取目标实验室的本地协调时与协调世界时之间时间频率的第三比对数据，其中，目标实验室与第二时间传递装置处于同一区域。

具体地，可以通过国际计量局发布的月际时间公报，获取目标实验室的本地协调时与协调世界时之间时间频率的第三比对数据。其中，终端设备可以与国际计量局中的第一时间服务系统相连，如通过有线网络或无线网络相连，从而使得终端设备可以从第一时间服务系统中，获取到第三比对数据。

应当理解的是，目标实验室的本地协调时可以但不限于为目标实验室所在地的原子时标国家计量基准。

s202、获取协调世界时与国际单位制秒之间时间频率的第四比对数据。

具体地，可以通过国际计量局发布的月际时间公报，获取协调世界时与国际单位制秒之间时间频率的第四比对数据。

s203、根据第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据，确定待测光钟的绝对频率。

具体地，获取到第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据后，就可以对第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据进行数学计算，确定出待测光钟的绝对频率。例如，将第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据相加所得到的结果，即可以为待测光钟的绝对频率。

应当理解的是，比对数据可以但不限于为两个数据之间的偏差值，如和值、比值、差值等，具体可根据实际情况而定，在此不做限定。

作为另一种可能的实现方式，如图3所示，包括以下步骤：

s301、获取目标实验室的本地协调时与第二参考钟之间时间频率的第五比对数据。

具体地，可以利用相位获取装置(如比相仪等)从目标实验室中的第二时间服务系统获取到目标实验室的本地协调时的时间频率；以及利用相位获取装置获取第二参考钟的时间频率。进一步地，相位获取装置即可以获取到目标实验室的本地协调时与第二参考钟之间时间频率的第五比对数据；然后相位获取装置即可以利用有线网络或无线网络将第五比对数据传输至终端设备，从而使得，终端设备获取到第五比对数据。

可选地，第二时间传递装置连接至目标实验室中的第二时间服务系统，相位获取装置分别与第二时间服务系统和第二参考钟相连。其中，目标实验室、第二参考钟和第二时间传递装置均处于同一区域。此外，第二参考钟可以但不限于为氢钟。

应当理解的是，相位获取装置也可以将获取到的时间频率直接传输至终端设备，再由终端设备对获取到的时间频率进行分析处理，以获取到第五比对数据。

s302、获取对照钟与第二参考钟之间时间频率的第六比对数据，其中，目标实验室、对照钟和第二参考钟均与第二时间传递装置处于同一区域。

具体地，将对照钟和第二参考钟分别与终端设备相连；然后，三者之间进行数据传输，终端设备即可以获取到对照钟与第二参考钟之间时间频率的第六比对数据。

可选地，第二参考钟通过对照钟与终端设备相连。其中，对照钟可以但不限于为喷泉钟。对照钟与第二参考钟处于同一区域。

s303、根据第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据，确定待测光钟的绝对频率。

具体地，获取到第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据后，就可以对第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据进行数学计算，确定出待测光钟的绝对频率。例如，将第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据相加所得到的结果，即可以为待测光钟的绝对频率。

综上所述，本实施例中提供的光钟绝对频率的测量方法，能够获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据，以及获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，其中，第一时间传递装置与待测光钟处于同一区域；然后，根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率，使得第一比对数据、第二比对数据和待测光钟的绝对频率相匹配，从而可以在异地检测到待测光钟的绝对频率，实现向国际单位制秒的溯源。

为了实现上述实施例的方法，本发明还提供了一种光钟绝对频率的测量系统。

图4是本发明公开的一个实施例中光钟绝对频率的测量系统的系统架构图。如图4所示，该光钟绝对频率的测量系统，包括：待测光钟101、第一参考钟102、第一时间传递装置103、第二时间传递装置104和终端设备105。其中，第一时间传递装置103与第一参考钟102相连；第二时间传递装置104与第一时间传递装置103相连；终端设备105分别与待测光钟101、第一参考钟102和第二时间传递装置104相连。此外，待测光钟101、第一参考钟102和第一时间传递装置103均处于同一区域，第二时间传递装置104与第一时间传递装置103处于不同区域。可选地，第二时间传递装置104与第一时间传递装置103之间通过全球导航卫星系统相连。

本实施例中，终端设备105用于根据待测光钟101与第一参考钟102之间时间频率的第一比对数据，以及第一时间传递装置103与第二时间传递装置104之间时间频率的第二比对数据，确定待测光钟101的绝对频率。

在一些实施例中，继续参考图4，该系统还包括：国际计量局中的第一时间服务系统106，第一时间服务系统106与终端设备105相连。

其中，终端设备105用于从第一时间服务系统106中获取目标实验室的本地协调时与协调世界时之间时间频率的第三比对数据；以及获取协调世界时与国际单位制秒之间时间频率的第四比对数据；并根据第一比对数据、第二比对数据、第三比对数据和第四比对数据，确定待测光钟的绝对频率。

可选地，待测光钟101和第一参考钟102均通过光学频率梳107连接至终端设备105。

需要说的是，第一参考钟可以但不限于为氢钟，相位获取装置可以但不限于为比相仪。

图5是本发明公开的另一个实施例中光钟绝对频率的测量系统的系统架构图。如图5所示，该光钟绝对频率的测量系统，包括：待测光钟101、第一参考钟102、第一时间传递装置103、第二时间传递装置104和终端设备105。其中，第一时间传递装置103与第一参考钟102相连；第二时间传递装置104与第一时间传递装置103相连；终端设备105分别与待测光钟101、第一参考钟102和第二时间传递装置104相连。此外，待测光钟101、第一参考钟102和第一时间传递装置103均处于同一区域，第二时间传递装置104与第一时间传递装置103处于不同区域。可选地，第二时间传递装置104与第一时间传递装置103之间通过全球导航卫星系统相连。

本实施例中，终端设备105用于根据待测光钟101与第一参考钟102之间时间频率的第一比对数据，以及第一时间传递装置103与第二时间传递装置104之间时间频率的第二比对数据，确定待测光钟101的绝对频率。

在一些实施例中，继续参考图5，该系统还包括：对照钟108、第二参考钟109、相位获取装置110和目标实验室的第二时间服务系统111，对照钟108和第二参考钟109均与终端设备105相连，相位获取装置1110分别与第二时间服务系统111、第二参考钟109和终端设备105相连。

其中，相位获取装置110用于从第二时间服务系统111中获取目标实验室的本地协调时，以及获取目标实验室的本地协调时与第二参考钟109之间时间频率的第五比对数据。终端设备105用于获取对照钟108与第二参考钟109之间时间频率的第六比对数据；以及根据第一比对数据、第二比对数据、第五比对数据和第六比对数据，确定待测光钟101的绝对频率。

可选地，第二参考钟109通过对照钟108连接至终端设备105。

可选地，待测光钟101和第一参考钟102均通过光学频率梳107连接至终端设备105。

需要说的是，第一参考钟和第二参考钟均可以但不限于为氢钟，相位获取装置可以但不限于为比相仪，对照钟可以但不限于为喷泉钟。

应当理解的是，上述系统用于执行上述实施例中的方法，系统中相应的装置，其实现原理和技术效果与上述方法中的描述类似，该系统的工作过程可参考上述方法中的对应过程，此处不再赘述。

本发明实施例提供的光钟绝对频率的测量系统，能够获取同一区域中待测光钟与第一参考钟之间时间频率的第一比对数据，以及获取不同区域中第一时间传递装置与第二时间传递装置之间时间频率的第二比对数据，其中，第一时间传递装置与待测光钟处于同一区域；然后，根据第一比对数据和第二比对数据，确定待测光钟的绝对频率，使得第一比对数据、第二比对数据和待测光钟的绝对频率相匹配，从而可以在异地检测到待测光钟的绝对频率，实现向国际单位制秒的溯源。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。