4.4　技术路线图

4.4.1　发展目标与需求

实现高精度秒长复现技术，可改善频率不确定度、频率稳定度，提高系统集成度、可靠度和运行率。建成微波原子喷泉钟驾驭高性能微波氢原子钟守时系统，守时能力将达到5E-16量级。

应对以光频秒长定义为标志的时间频率变革，需要形成技术成熟的光钟技术，具备E-18量级准确度基准光钟复现秒定义的能力和E-18量级稳定度光频守时能力，建成中国独立自主的时间频率标准体系，满足国家战略性需求。针对北斗导航定位系统，需要实现高精度时间频率支撑技术。需要授时能力扩展，实现时间频率在国民经济各个领域，如交通运输、能源电力、金融、通信、网络等领域的推广应用。

4.4.2　重点任务

1. 基础研究方向

主要解决中国原子钟技术基础薄弱、核心技术受制于人的问题。突破光生微波源和低温蓝宝石微波谐振器技术，研究成果用于进一步改善原子喷泉钟的性能，并用作未来E-17量级稳定度微波钟的本振源，在2035年广泛用于原子喷泉钟和光钟研制。超窄线宽激光用作光钟的本振，属于原子钟领域的专业性技术，重点解决激光线宽压窄和工作可靠性问题，力争在2025年前后基本突破这些问题，在2035年前后全面满足应用需求。

超稳微波源用作微波原子钟本振，对改进铯原子喷泉钟、铷原子喷泉钟和超稳微波钟性能作用重大。研究光生微波源技术和低温蓝宝石微波谐振器两项技术。光生微波源采用超稳激光和飞秒光梳技术产生微波信号，低温蓝宝石微波谐振器采用低温蓝宝石腔的高Q值特性产生微波信号，微波信号具有短期稳定度高和相位噪声低的特点。研究工作重点关注稳定度、相位噪声和系统集成化小型化问题，力争在2025年前后基本突破这些问题，在2035年前后实现其在原子钟中的应用。

2. 核心关键共性技术

在光频秒长复现技术方面，开展锶原子光钟、镱原子光钟、镱离子光钟和铝离子光钟等研究工作，重点改进频率不确定度、稳定度性能和提高系统的集成度、可靠度和运行率。发展目标是在下一代秒定义之前获得多种可用的光频秒长复现产品，并力争在2035年用于第三代守时系统。

在高精度时间产生和保持技术方面，开展原子喷泉钟和超稳微波原子钟技术攻关，并利用光频原子钟研究成果，研制第三代守时系统。研究目标是在2025年前后建成原子喷泉钟驾驭氢原子钟守时系统，守时能力达到5E-16量级；在2035年前后，建成光钟驾驭超稳微波守时系统，守时精度达到5E-17量级。

在授时及时间校准技术方面，研究基于GPS共视法、光纤、自由空间和专用卫星等手段的比对与授时技术方案，突破终端抗干扰技术，实现安全监测。研究目标是在2025年前后实现关键技术突破，在2035年前后授时及校准服务能力的大幅度提高。

针对E-18量级不确定度时间频率比对和测量，解决相对论频移修正技术。发展目标是在2025年前后形成完备的理论和区域时变修正技术，服务于光钟驾驭超稳微波守时系统。

3. 前沿研究

原子钟和时间频率传递技术是建立高性能高可靠时标系统的基础，新原理基准钟、新原理守时钟、新原理时间频率传递技术是需要坚持发展的研究方向，主要包括各类高指标的基准钟、守时钟，量子时间同步技术、时间频率信号光纤以及自由空间传输技术等。

4.4.3　技术路线图的制定

面向2035年的中国时间频率体系发展技术路线图如图4-1所示。

图4-1　面向2035年的中国时间频率体系发展技术路线图