“時(shí)間折疊”技術(shù)使皮秒級(jí)任意序列發(fā)生器成為現(xiàn)實(shí)

“時(shí)間折疊”使皮秒級(jí)任意序列發(fā)生器成為現(xiàn)實(shí)

記者從中國科大獲悉，該校杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)，提出并實(shí)現(xiàn)了一種可以突破時(shí)鐘速度極限的時(shí)序發(fā)生方法，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間分辨率達(dá)5皮秒的任意序列發(fā)生器，將高精度時(shí)間序列發(fā)生功能的時(shí)間精度首次提升至皮秒量級(jí)。該成果作為頭條文章日前發(fā)表在《科學(xué)儀器評(píng)論》上。

高精度的序列發(fā)生器廣泛應(yīng)用于高端儀器、測試測量、前沿科學(xué)研究等重要領(lǐng)域，其可用于產(chǎn)生高時(shí)間分辨率的控制脈沖序列，對(duì)各分系統(tǒng)進(jìn)行高精度同步控制。目前，高精度序列發(fā)生器在量子計(jì)算、量子精密測量、自動(dòng)化控制與測量、脈沖成像技術(shù)、醫(yī)學(xué)診療等諸多方向得到廣泛應(yīng)用。在過去的數(shù)十年中，序列發(fā)生技術(shù)絕大部分采用高速時(shí)鐘法，這種方法中序列的時(shí)間精度依賴于時(shí)鐘速度(1 GHz頻率的時(shí)鐘即等同于1 ns的時(shí)間分辨率)，提高序列時(shí)間精度即需提高時(shí)鐘速度。然而，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)10 GHz以上速度的時(shí)鐘難度很大，利用現(xiàn)有技術(shù)得到皮秒量級(jí)的時(shí)序發(fā)生功能是極其困難的。

杜江峰團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出一種稱之為“時(shí)間折疊”的高時(shí)間精度序列發(fā)生方法，與“時(shí)間內(nèi)插”法相結(jié)合，不僅突破了傳統(tǒng)的高速時(shí)鐘法實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生的時(shí)間精度的上限，得到皮秒量級(jí)的序列發(fā)生功能，還同時(shí)在皮秒尺度改善序列發(fā)生的時(shí)間線性，保障高質(zhì)量、高穩(wěn)定度的序列發(fā)生功能。測試表明，新的序列發(fā)生技術(shù)可實(shí)現(xiàn)時(shí)間分辨率為5皮秒、動(dòng)態(tài)范圍為5納秒至10秒的序列發(fā)生功能。新提出的“時(shí)間折疊”技術(shù)還提供了進(jìn)一步提升時(shí)間性能的潛力。

這一技術(shù)可以廣泛應(yīng)用到各類需求高時(shí)間精度序列發(fā)生功能場合，對(duì)前沿科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。(吳長鋒)