基于单光子探测的高精度长距离光纤双向时间比对

在长距离光纤时间传递链路中，为了避免使用中继放大导致双向传输时延不对称以及引入附加的噪声，提出一种基于单光子探测的长距离光纤时间传递方案。将经过主端（从端）1 pulse/s时间信号控制的激光脉冲序列作为发送信号，利用从端（主端）具有极高探测灵敏度的单光子探测器接收到达信号，并基于双向时分复用同纤同波时间比对方案得到双向光纤链路传输时延变化，进而根据时间相关单光子计数和高斯拟合的数据处理方式得到两端之间钟差的时间稳定度。为了实现单光子探测器在门控模式下对长距离光纤实验系统的长期测试，设计并实现了外部触发门控工作方式下动态调整的触发控制系统。通过利用光纤链路传输时延变化量，实现对门控触发信号的控制。350 km单模光纤和对应长度的色散补偿光纤（链路总损耗约为100 dB）的时间传递系统实验结果表明，时间传递稳定度优于1.5 ps@1 s和0.4 ps@8192 s。所提方法为长距离高精度光纤时间传递提供了一种有效的解决方案。