精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法 编制说明

20221282 (一)任务来源及协作单位 3(二)制订背景 3(三)主要工作过程 4(四)国家标准主要起草人及其所做的工作 6 (一)标准编制原则 8(二)确定标准主要内容的依据 8(三)标准主要技术内容说明 9 123《精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法》(征一、工作简况(一)任务来源及协作单位性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》(国标委发〔2021〕23号)，下达了员会(SAC/TC578)提出并归口，由中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中国国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所等单位共同负责标准起草。其中，标准起草工作的牵头单位。(二)制订背景2018年，第26届国际计量大会通过了关于用量子化方法定义国际单位制的重大决议，最早的7个基本计量单位的测量，除了摩尔外均依赖于复现不确定度最优的量子频标。另一方面，随着光频标技术的快速发展，其频率不确定度已经进入E-19量级，比目前的秒定义基准铯频标好约两个数量级，国际计量组织已经推出“秒”定义改为光频标的路线图，并计划于2026年正式讨论光频标“秒”定义变更事宜。光频标的测量和应用具有紧迫的时代意义，而光学频率梳是研究超高精密量子频率测量技术的核心技术之一，其关键参数的测量方法的规范统一对量子测量领域具有重要意义。此外，光学频率梳在授时、导航、医学检测、乃至包括引力波探测在内的基础物理研究方面已经展示了重要的应用价值，基于此，部分国内企业开始了光学频率梳在商业推广。光学频率梳标准化不仅有利于行业应用，也有利于科研发展。4在精密光频测量中光学频率梳通常采用一些关键参数来表征其性能，如重复频载波包络相移频率的不稳定度以及光学频率梳的梳齿线宽。制订精密光频测量中光学频率梳的性能参数和测试方法标准，将规范光学频率梳的性能参数测试方法。(三)主要工作过程2021年1月8日，中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中国科学院物理研究所、中国计量科学研究院、中国信息通信研究院、华东师范大学、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所七家单位，共同提出了制订《精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法》推荐性国家标准的立项建议。2021年8月24日，国家标准化管理委员会批准立项申请，正式下达《精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法》推荐性国家标准的制定任务，计划号：20213258-T-469，任务周期24个月。任务下达后，技术归口单位全国量子计算与测量标准化技术委员会(SAC/TC578)会同项目主办单位中国科技大学，面向领域内工作。准编写工作组正式成立。起草工作组由来自中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中国科学院物理研究所、中国计量科学研究院、中国信息通信研究院、华东师范大学、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，共7个单位的11名专家构成。姜海峰任组长，组员有张强、侯磊、王明磊、陈法喜、韩海年、曹士英、沈奇、管建宇、蒋燕义、武腾飞，缪新育。2021年11月5日，工作组成立大会暨第一次工作组会议召开，为线上会议方技术研究院、中国科学院物理研究所、中国计量科学研究院、中国信息通信研究院、华东师范大学和中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所等7家单位的5形成工作组讨论稿(第二稿)。2022年8月9日，工作组召开第二次工作组会议，为线上会议方式。会议由会议在听取由济南量子技术研究院作出的《关于标准方法测试验证问题的说明》之后，对工作组讨论稿(第二稿)的内容进行了逐条讨论。会议共收到中国计量科学成工作组讨论稿(第三稿)和标准编制说明。讨论稿发送给工作组全体成员单位，征2023年1月5日，工作组召开第二次工作组会议，为线上会议方式。会议由出席。会议对本标准工作组讨论稿(第三稿)的内容进行了逐条讨论，对征集的修改意见和会上提出的修改意见进行了处理，完成本标准的征求意见稿和征求意见稿编制说明。最后，由参会人员代表所属单位投票表决，一致同意对工作组讨论稿(第三稿)修改完善后，形成征求意见稿和征求意见稿编制说明，向TC578标委会秘书处提交。投票情况：应参加投票单位7家，实际参加投票单位7家，同意7家，反6(四)国家标准主要起草人及其所做的工作本标准由中国科学技术大学作为牵头单位，由中国科学技术大学、济南量子技姓名职称/职务联系方式主要工作姜海峰研究员中国科学技术大学hjiang1@ustc.牵头标准预研，负责标准制定全面工作，包括制定和推进工作计划、文件收集、提出标准整体框架和提供意见建议中国科学技术大学qiangzh@ust参与标准预研，提供标准工作指导，标准专业技术内容审核侯磊副研究员中国科学技术大学lhou@ustc.ed参与标准预研，起草标准与编制说明，组织标准关键技术验证，参与讨论、提供意见和建议，重点对7王明磊程师济南量子技术研wangminglei@参与标准预研，参与起草标准与编制说明，提供标准工作指导，参与讨论、提供意见和建议，重点对副研究员济南量子技术研chenfaxi@jiq提供意见和建议，参与标准关键技术验证，重点对韩海年副研究员中国科学院物理研究所hnhan@iphy.参与讨论、提供意见和建议，重点负责标准术语修改曹士英研究员中国计量科学研caoshiying@参与讨论、提供意见和建议，重点确定测试仪器指标要求奇副研究员中国科学技术大学shenqi@ustc.参与讨论、提供意见和建议，重点对测试方法进行管建宇副研究员中国科学技术大学gjy@参与讨论、提供意见和建议8蒋燕义华东师范大学yyjiang@phy.参与讨论、提供意见和建议，重点负责标准术语修改武腾飞研究员中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所tengfei.wu@.com参与讨论、提供意见和建议，重点对测试方法进行缪新育师中国信息通信研miaoxinyu@参与讨论、提供意见和建议，重点确定测试仪器指标要求二、编制原则和主要内容(一)标准编制原则GBT1部分：标准化文件的结构和起草规则》和GB/T20001.4《标准编写规则第4部分：试验方法标准》的规则起草。(1)在国内当前的技术条件下实现标准化目标具有完全可能性。(2)本项目的技术与主流技术发展方向相符合。(3)当前技术条件下标准可实现(二)确定标准主要内容的依据目前国际上尚未有对精密光频测量中光学频率梳性能参数测量方法。为规范相关定义及检测，本标准在光学频率梳性能指标的选取上，重点对精密光频测量中所关注的光学频率性能进行选取。在测试方法的选择上，本标准方法建立过程中尽量9采用实验室普遍采用的分析技术及仪器，选择准确、可行、便于操作的分析条件，保证检测方法的可操作性和可重复性(三)标准主要技术内容说明本标准规定了应用于精密光频测量任务的光学频率梳的关键性能参数测试方法。适用于精密光频测量中光学频率梳的性能参数测试。本标准的主要技术内容包括：1范围、2规范性引用文件、3术语和定义、4符号、5测试环境要求、6仪器测试配置要求、7测试方法。三、主要试验(或验证)的分析本标准中涉及的验证实验数据见标准文档的附件及测试报告所示。1)主要试验的分析分别对光学频率梳测试指标：重复频率调谐范围、载波包络相移频率调谐范围、单梳齿平均功率、重复频率的不稳定度、载波包络相移频率的不稳定度、光学频率梳梳齿线宽。2)主要试验(或验证)的分析、综述报告本项目使用的方法，经过精密光频测量广泛应用，其有效性得到了充分的验证，基本可以统一精密光频测量任务的光学频率梳的关键性能参数测试方法，为行业推荐可操作的统一检测方法奠定基础。3)试验方案设计试验对象准备：精密光频测量任务的光学频率梳实验效果图见试验验证报告。4)试验结果基于上述标准验证试验数据的对比分析，可以得出结论：依据国内现有硬件条件，本项目在国内可以有效实施。四、采用国际标准和国外先进标准的程度五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系经查，本标准与现有标准及制定中的标准无交叉重复，不涉及国内外专利，与有关的现行法律、法规和强制性国家标准无冲突。六、标准中涉及专利的情况未发现涉及相关专利。七、国家标准性质的建议鉴于本标准规定内容不涉及人身健康和生命财产安全、国家安全、生态环境安全等内容，属于基础性标准。根据标准化法及有关规定，建议本标准作为推荐性国家标准。八、贯彻国家标准的要求和措施建议本标准的实施，为我国精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法提供了规范，不仅有助于协助规范精密光频测量中光学频率梳的使用，更为我国光学频率梳的研发和生产提供了有力支持，对我国的经济起到一定的促进作用。建议保证标准文本的充足供应，使各相关方能够及时获取标准文本。对于标准使用过程中容易出现的疑问，工作组做好必要、及时地解释工作。针对不同的使用对象，有侧重点地进行标准培训和宣贯，以保证标准的贯彻实施。九、替代或废止现行有关标准的建议。十、其他应予说明的事项。《精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法》国家标准编写工作组精密光频测量中光学频率梳性能参数测试方法》.被测光学频率梳被测光学频率梳的实物照片2.测试设备12PM0D/S401C34N9030A56MenloSystem3.测试过程：23-01：中国科学技术大学对光学频率梳进行测试，测试获得数据。4.测试结果：4.1.重复频率调谐范围frmaxi(kHz)frmini(kHz)10020.140024.0120020.140024.0130020.140024.0140020.140024.0150020.140024.010020.140024.01kHz4.2.载波包络相移频率调谐范围根据标准文档7.2节，在保证光学频率梳正常工作条件下，改变光学频率梳的种子源激光的，对载波包络相移频率调谐范围进行测量。f0maxi(MHz)f0mini(MHz)102030405040MHz注：f0maxi是相对f0min的最大调整范围4.3.单梳齿平均功率nm数据见附件12345率μW4.4.重复频率的不稳定度AllenDeviationAllenDeviation1E-10 Fr1E-111