精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法 編制說明

20221282 (一)任務(wù)來源及協(xié)作單位 3(二)制訂背景 3(三)主要工作過程 4(四)國家標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作 6 (一)標(biāo)準(zhǔn)編制原則 8(二)確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù) 8(三)標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容說明 9 123《精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法》(征一、工作簡況(一)任務(wù)來源及協(xié)作單位性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃的通知》(國標(biāo)委發(fā)〔2021〕23號(hào))，下達(dá)了員會(huì)(SAC/TC578)提出并歸口，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、濟(jì)南量子技術(shù)研究院、中國國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所等單位共同負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起草。其中，標(biāo)準(zhǔn)起草工作的牽頭單位。(二)制訂背景2018年，第26屆國際計(jì)量大會(huì)通過了關(guān)于用量子化方法定義國際單位制的重大決議，最早的7個(gè)基本計(jì)量單位的測量，除了摩爾外均依賴于復(fù)現(xiàn)不確定度最優(yōu)的量子頻標(biāo)。另一方面，隨著光頻標(biāo)技術(shù)的快速發(fā)展，其頻率不確定度已經(jīng)進(jìn)入E-19量級(jí)，比目前的秒定義基準(zhǔn)銫頻標(biāo)好約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，國際計(jì)量組織已經(jīng)推出“秒”定義改為光頻標(biāo)的路線圖，并計(jì)劃于2026年正式討論光頻標(biāo)“秒”定義變更事宜。光頻標(biāo)的測量和應(yīng)用具有緊迫的時(shí)代意義，而光學(xué)頻率梳是研究超高精密量子頻率測量技術(shù)的核心技術(shù)之一，其關(guān)鍵參數(shù)的測量方法的規(guī)范統(tǒng)一對量子測量領(lǐng)域具有重要意義。此外，光學(xué)頻率梳在授時(shí)、導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)檢測、乃至包括引力波探測在內(nèi)的基礎(chǔ)物理研究方面已經(jīng)展示了重要的應(yīng)用價(jià)值，基于此，部分國內(nèi)企業(yè)開始了光學(xué)頻率梳在商業(yè)推廣。光學(xué)頻率梳標(biāo)準(zhǔn)化不僅有利于行業(yè)應(yīng)用，也有利于科研發(fā)展。4在精密光頻測量中光學(xué)頻率梳通常采用一些關(guān)鍵參數(shù)來表征其性能，如重復(fù)頻載波包絡(luò)相移頻率的不穩(wěn)定度以及光學(xué)頻率梳的梳齒線寬。制訂精密光頻測量中光學(xué)頻率梳的性能參數(shù)和測試方法標(biāo)準(zhǔn)，將規(guī)范光學(xué)頻率梳的性能參數(shù)測試方法。(三)主要工作過程2021年1月8日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、濟(jì)南量子技術(shù)研究院、中國科學(xué)院物理研究所、中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國信息通信研究院、華東師范大學(xué)、中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所七家單位，共同提出了制訂《精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)建議。2021年8月24日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)申請，正式下達(dá)《精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)的制定任務(wù)，計(jì)劃號(hào)：20213258-T-469，任務(wù)周期24個(gè)月。任務(wù)下達(dá)后，技術(shù)歸口單位全國量子計(jì)算與測量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC578)會(huì)同項(xiàng)目主辦單位中國科技大學(xué)，面向領(lǐng)域內(nèi)工作。準(zhǔn)編寫工作組正式成立。起草工作組由來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、濟(jì)南量子技術(shù)研究院、中國科學(xué)院物理研究所、中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國信息通信研究院、華東師范大學(xué)、中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所，共7個(gè)單位的11名專家構(gòu)成。姜海峰任組長，組員有張強(qiáng)、侯磊、王明磊、陳法喜、韓海年、曹士英、沈奇、管建宇、蔣燕義、武騰飛，繆新育。2021年11月5日，工作組成立大會(huì)暨第一次工作組會(huì)議召開，為線上會(huì)議方技術(shù)研究院、中國科學(xué)院物理研究所、中國計(jì)量科學(xué)研究院、中國信息通信研究院、華東師范大學(xué)和中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所等7家單位的5形成工作組討論稿(第二稿)。2022年8月9日，工作組召開第二次工作組會(huì)議，為線上會(huì)議方式。會(huì)議由會(huì)議在聽取由濟(jì)南量子技術(shù)研究院作出的《關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)方法測試驗(yàn)證問題的說明》之后，對工作組討論稿(第二稿)的內(nèi)容進(jìn)行了逐條討論。會(huì)議共收到中國計(jì)量科學(xué)成工作組討論稿(第三稿)和標(biāo)準(zhǔn)編制說明。討論稿發(fā)送給工作組全體成員單位，征2023年1月5日，工作組召開第二次工作組會(huì)議，為線上會(huì)議方式。會(huì)議由出席。會(huì)議對本標(biāo)準(zhǔn)工作組討論稿(第三稿)的內(nèi)容進(jìn)行了逐條討論，對征集的修改意見和會(huì)上提出的修改意見進(jìn)行了處理，完成本標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿和征求意見稿編制說明。最后，由參會(huì)人員代表所屬單位投票表決，一致同意對工作組討論稿(第三稿)修改完善后，形成征求意見稿和征求意見稿編制說明，向TC578標(biāo)委會(huì)秘書處提交。投票情況：應(yīng)參加投票單位7家，實(shí)際參加投票單位7家，同意7家，反6(四)國家標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作本標(biāo)準(zhǔn)由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)作為牽頭單位，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、濟(jì)南量子技姓名職稱/職務(wù)聯(lián)系方式主要工作姜海峰研究員中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)hjiang1@ustc.牽頭標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定全面工作，包括制定和推進(jìn)工作計(jì)劃、文件收集、提出標(biāo)準(zhǔn)整體框架和提供意見建議中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)qiangzh@ust參與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，提供標(biāo)準(zhǔn)工作指導(dǎo)，標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)技術(shù)內(nèi)容審核侯磊副研究員中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)lhou@ustc.ed參與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，起草標(biāo)準(zhǔn)與編制說明，組織標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)對7王明磊程師濟(jì)南量子技術(shù)研wangminglei@參與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，參與起草標(biāo)準(zhǔn)與編制說明，提供標(biāo)準(zhǔn)工作指導(dǎo)，參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)對副研究員濟(jì)南量子技術(shù)研chenfaxi@jiq提供意見和建議，參與標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，重點(diǎn)對韓海年副研究員中國科學(xué)院物理研究所hnhan@iphy.參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語修改曹士英研究員中國計(jì)量科學(xué)研caoshiying@參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)確定測試儀器指標(biāo)要求奇副研究員中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)shenqi@ustc.參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)對測試方法進(jìn)行管建宇副研究員中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)gjy@參與討論、提供意見和建議8蔣燕義華東師范大學(xué)yyjiang@phy.參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語修改武騰飛研究員中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所tengfei.wu@.com參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)對測試方法進(jìn)行繆新育師中國信息通信研miaoxinyu@參與討論、提供意見和建議，重點(diǎn)確定測試儀器指標(biāo)要求二、編制原則和主要內(nèi)容(一)標(biāo)準(zhǔn)編制原則GBT1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》和GB/T20001.4《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)則起草。(1)在國內(nèi)當(dāng)前的技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)具有完全可能性。(2)本項(xiàng)目的技術(shù)與主流技術(shù)發(fā)展方向相符合。(3)當(dāng)前技術(shù)條件下標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)(二)確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)目前國際上尚未有對精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測量方法。為規(guī)范相關(guān)定義及檢測，本標(biāo)準(zhǔn)在光學(xué)頻率梳性能指標(biāo)的選取上，重點(diǎn)對精密光頻測量中所關(guān)注的光學(xué)頻率性能進(jìn)行選取。在測試方法的選擇上，本標(biāo)準(zhǔn)方法建立過程中盡量9采用實(shí)驗(yàn)室普遍采用的分析技術(shù)及儀器，選擇準(zhǔn)確、可行、便于操作的分析條件，保證檢測方法的可操作性和可重復(fù)性(三)標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容說明本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了應(yīng)用于精密光頻測量任務(wù)的光學(xué)頻率梳的關(guān)鍵性能參數(shù)測試方法。適用于精密光頻測量中光學(xué)頻率梳的性能參數(shù)測試。本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容包括：1范圍、2規(guī)范性引用文件、3術(shù)語和定義、4符號(hào)、5測試環(huán)境要求、6儀器測試配置要求、7測試方法。三、主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證)的分析本標(biāo)準(zhǔn)中涉及的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見標(biāo)準(zhǔn)文檔的附件及測試報(bào)告所示。1)主要試驗(yàn)的分析分別對光學(xué)頻率梳測試指標(biāo)：重復(fù)頻率調(diào)諧范圍、載波包絡(luò)相移頻率調(diào)諧范圍、單梳齒平均功率、重復(fù)頻率的不穩(wěn)定度、載波包絡(luò)相移頻率的不穩(wěn)定度、光學(xué)頻率梳梳齒線寬。2)主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證)的分析、綜述報(bào)告本項(xiàng)目使用的方法，經(jīng)過精密光頻測量廣泛應(yīng)用，其有效性得到了充分的驗(yàn)證，基本可以統(tǒng)一精密光頻測量任務(wù)的光學(xué)頻率梳的關(guān)鍵性能參數(shù)測試方法，為行業(yè)推薦可操作的統(tǒng)一檢測方法奠定基礎(chǔ)。3)試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)試驗(yàn)對象準(zhǔn)備：精密光頻測量任務(wù)的光學(xué)頻率梳實(shí)驗(yàn)效果圖見試驗(yàn)驗(yàn)證報(bào)告。4)試驗(yàn)結(jié)果基于上述標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比分析，可以得出結(jié)論：依據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有硬件條件，本項(xiàng)目在國內(nèi)可以有效實(shí)施。四、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系經(jīng)查，本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及制定中的標(biāo)準(zhǔn)無交叉重復(fù)，不涉及國內(nèi)外專利，與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)無沖突。六、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況未發(fā)現(xiàn)涉及相關(guān)專利。七、國家標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議鑒于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)容不涉及人身健康和生命財(cái)產(chǎn)安全、國家安全、生態(tài)環(huán)境安全等內(nèi)容，屬于基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化法及有關(guān)規(guī)定，建議本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)。八、貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，為我國精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法提供了規(guī)范，不僅有助于協(xié)助規(guī)范精密光頻測量中光學(xué)頻率梳的使用，更為我國光學(xué)頻率梳的研發(fā)和生產(chǎn)提供了有力支持，對我國的經(jīng)濟(jì)起到一定的促進(jìn)作用。建議保證標(biāo)準(zhǔn)文本的充足供應(yīng)，使各相關(guān)方能夠及時(shí)獲取標(biāo)準(zhǔn)文本。對于標(biāo)準(zhǔn)使用過程中容易出現(xiàn)的疑問，工作組做好必要、及時(shí)地解釋工作。針對不同的使用對象，有側(cè)重點(diǎn)地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)和宣貫，以保證標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施。九、替代或廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議。十、其他應(yīng)予說明的事項(xiàng)?！毒芄忸l測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法》國家標(biāo)準(zhǔn)編寫工作組精密光頻測量中光學(xué)頻率梳性能參數(shù)測試方法》.被測光學(xué)頻率梳被測光學(xué)頻率梳的實(shí)物照片2.測試設(shè)備12PM0D/S401C34N9030A56MenloSystem3.測試過程：23-01：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)對光學(xué)頻率梳進(jìn)行測試，測試獲得數(shù)據(jù)。4.測試結(jié)果：4.1.重復(fù)頻率調(diào)諧范圍frmaxi(kHz)frmini(kHz)10020.140024.0120020.140024.0130020.140024.0140020.140024.0150020.140024.010020.140024.01kHz4.2.載波包絡(luò)相移頻率調(diào)諧范圍根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文檔7.2節(jié)，在保證光學(xué)頻率梳正常工作條件下，改變光學(xué)頻率梳的種子源激光的，對載波包絡(luò)相移頻率調(diào)諧范圍進(jìn)行測量。f0maxi(MHz)f0mini(MHz)102030405040MHz注：f0maxi是相對f0min的最大調(diào)整范圍4.3.單梳齒平均功率nm數(shù)據(jù)見附件12345率μW4.4.重復(fù)頻率的不穩(wěn)定度AllenDeviationAllenDeviation1E-10 Fr1E-111