时间和频率是许多我们习以为常的日常应用的核心，例如卫星导航和电信。它们在许多研究领域的最精确测量中起着基础性作用，如基础物理、分子光谱学和大地测量学。
时间和频率计量的一个核心挑战是国际单位制（SI）中基于光学频率标准（也称为光学时钟）的秒的重新定义。时间与频率咨询委员会（CCTF）通过的路线图明确指出，最高精度水平的远程国际光学时钟比较对于这一过程至关重要。对于这些比较，所需的精度只有通过长光纤链路才能实现。
近日，欧洲计量组织（EURAMET）完成了EMPIR项目，并通过光通信网络进行高级时间和频率比较与传播（18SIB06，TiFOON），从而解决了关键发展领域中遇到的问题，将欧洲基于光纤的频率传输能力转变为时间和频率计量及其他领域的通用工具。该项目开发了光纤链路上光学时间和频率的准确、可靠和高效的解决方案。到项目结束时，支持时间和频率传播的光纤网络已在几个欧洲国家推出或正在推出。该项目中开发的技术和见解使泛欧光纤网络在时间和频率计量方面更具可行性且更具实用价值。
具体项目成果包括：
1. 世界首创
超稳激光器是光学频率计量中的重要工具，能够实现前所未有的测量精度，对原子计时、基础物理测试和大地测量等领域产生影响。为了表征一台超稳激光器，需要将其与性能相似的激光器进行比较，但合适的系统可能在当地不可用。在该项目中，两台地理上分离的激光器通过当时报告的最长计量光学光纤链路网络进行了比较，该网络长度为2220公里，在30秒到200秒的平均时间内，达到了最先进的分数频率不稳定性7×10-17。这些测量还允许直接观察整个光纤链路网络的短期不稳定性，而无需使用回环光纤。
这项工作在《自然通讯》杂志上发表了一篇文章，题为《通过2220公里光纤网络比较超稳激光器，分数频率不稳定性达7×10-17》。
2. 最佳实践
关于时间和频率服务与数据流量兼容性的最佳实践已传达给网络运营商和设备制造商。这将有助于实施新的光纤链路。与GéANT（欧洲领先的电子基础设施和服务研究与教育合作项目）的合作就是此类活动的一个成功案例。
该项目中制定的《DWDM光纤网络中时间和频率信号与数据流量共存的良好实践指南》已提交给EURAMET，并预计将作为技术指南发布。
3. 新仪器
为提高光纤链路的可靠性和性能，项目开发了一整套技术解决方案。该项目开发的硬件和软件，将被整合到商业产品中，例如自动锁定跟踪滤波器、联合光学相位和偏振跟踪器以及光-电-光再生技术等。由该项目成果产生的商业系统、子系统和组件，将有助于计量学界和更广泛的科学研究领域采用其时间和频率服务。
4. 太空观测站
该项目中识别的基于光纤的同步方案已提供给多个空间大地测量设施，包括马泰拉和梅迪契纳天文台，并在这些地方进行了首次实验演示。这一实验成果在论文《使用相干光纤链路的共用时钟甚长基线干涉测量》中进行了描述。
5. 开源数据
为了促进采用，该项目的三个具体成果被指定为“开源硬件”：
该项目的工作已作为EMPIR项目被纳入 “国际时间尺度的稳态光学时钟”（18SIB05，ROCIT）的国际光学时钟比较系统中。
项目协调员、来自PTB的Jochen Kronjaeger表示：“TiFOON项目及其前身NEAT-FT和OFTEN，为一个独特的、不断发展的基础设施奠定了基础，使得光学时钟比较在规模和精度上达到了世界上其他地方无法实现的水平。在未来，这一基础设施不仅将支持量子技术和基础物理领域的前沿研究，还可能通过提供最高精度的弹性计时，帮助缓解我们对GNSS系统的严重依赖。”
该EMPIR项目由欧盟的Horizon 2020研究与创新计划以及EMPIR参与国共同资助。
