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基础物理研究部

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姓名:董瑞芳

联系邮箱:dongruifang@ntsc.ac.cn

教育经历

2005-2009 德国埃尔兰根-纽伦堡大学,物理学专业,博士

1998-2001 山西大学,光学专业,硕士

1994-1998 山西大学,光电子技术专业,学士

工作经历

2022至今 合肥国家实验室研究员

2010至今 中国科学院国家授时中心,量子频标研究室,研究员

2001-2005 华为技术有限公司,光通信网络传输研发部,工程师

研究简介

聚焦国家高精度安全授时需求,系统开展光纤时间频率传递与同步研究。重点围绕基于频率纠缠光源的量子时间同步研究理论方案和关键技术,高精度、长距离、多用户光纤时间传递和光学频率传递应用技术等核心挑战,取得以下重要成果:

提出量子增强双向时间同步协议及理论模型,提供高精度及安全时间同步的量子方案;突破轻量化全光纤频率纠缠双光子源及波长稳定技术,打通实验室到实地部署的核心技术路径;构建基于频率纠缠双光子量子非定域特性的安全认证,实现欺骗时延攻击的高灵敏检测以及微波频率信号的安全传递。基于上述突破,成功研制首套量子安全时间同步原型样机,在自由空间、百公里级实地光纤等强噪声环境下实现亚皮秒级时间传递,其中50km光纤上实现十飞秒级同步稳定度。研究成果支撑形成量子时间同步“基础理论突破-核心器件研制-多场景实地应用验证”全链条创新体系。

应用模拟-数字混合反馈与时间-频率双环锁相的协同控制,融合光-电-光双向中继级联与密集波分复用方案,克服了高精度光纤时间传递系统面临的噪声抑制与净化再生双重挑战;采用低相噪晶振作为频率参考结合高稳定秒脉冲生成,有效抑制光纤链路噪声对系统短期稳定性的干扰。基于以上技术,建成国际首个十皮秒级千公里实地光纤时间传递系统,并将实地光纤链路拓展至3143.6km,为构建万公里级高精度光纤授时网络奠定关键技术基础。

聚焦长距离实地光纤光频传递系统核心组成—Hz线宽超稳激光源国产化研制,成功研制1.5mm波长亚Hz线宽光腔稳频超稳激光源及低成本、Hz量级光纤稳频激光源工程样机;提出模数混合频率控制方案,实现复杂干扰环境下超稳激光源的秒级自动锁频;突破基于数字化分频和相位延展的大动态鉴相技术、光频传递收发设备共轭设计及精密温控技术,实现国内首个千公里实地光纤光频传递,万秒稳定度达到1.1E-19,满足目前高精度光钟比对需求。

相关成果发表于Sci. Bull.、Laser Photon. Rev.、J. Lightwave Technol.、Photon. Res.、Phys. Rev. Appl.、Opt. Laser Technol.、Opt. Express等期刊。近5年,发表通讯作者SCI论文72篇,授权发明专利37项,2项获实施技术许可(100万)。

核心研究方向:

1.量子时间同步

2.光纤时频传递

3.量子微波光子、量子网络

主要荣誉

2013 “国家万人计划”第一批青年拔尖人才

2015 陕西省第二批中青年科技创新领军人才

2016 中国科学院“西部之光”人才培养计划实施 20 周年优秀入选者

2017 全国时间频率领域优秀青年科技工作者

2019 中国科学院巾帼建功先进个人

2022 中国科学院首届三八红旗手

2022 中国科学院优秀导师(指导学生获 2022 年中国科学院百篇优秀博士论文)

2022 中国科学院区域发展青年学者

2023 第十四届陕西省青年科技奖

2023 中国科学院科技促进发展奖(高精度光纤时间频率传递研究与应用,3/8)

代表性论文

1.Yuting Liu; Runai Quan; Xiao Xiang; Huibo Hong; Mingtao Cao; Tao Liu; Ruifang Dong Ruifang Dong; Shougang Zhang ; Quantum clock synchronization over 20-km multiple segmented fibers with frequency-correlated photon pairs and HOM interference, Applied Physics Letters, 2021, 119(14): 144003 (本人标注: 唯一通讯作者)

2.Ye Yang; Yaqing Jin; Xiao Xiang; Tengfei Hao; Wei Li; Tao Liu; Shougang Zhang; Ninghua Zhu; Ruifang Dong; Ming Li ; Single-photon microwave photonics, Science Bulletin, 2022, 67(7): 700-706 (本人标注: 共同通讯作者)

3.Zhiguang Xia; Xiao Xiang; Runai Quan; Ruifang Dong (期 Ruifang Dong; Tao Liu; Shougang Zhang ; Dispersion broadening of the two-photon quantum interference width due to temporal filtering, Physical Review Applied, 2023, 20(4): 044080 (本人标注: 唯一通讯作者)

4.Xiao Xiang; Bingke Shi; Runai Quan; Yuting Liu; Zhiguang Xia; Huibo Hong; Tao Liu; Jincai Wu; Jia Qiang; Jianjun Jia; Shougang Zhang; Ruifang Dong Ruifang Dong ; Quantum two-way time transfer over a hybrid free-space and fiber link, Quantum Science and Technology, 2023, 8: 045017 (本人标注: 共同通讯作者)

5.Bingke Shi; Xiao Xiang; Huibo Hong; Yuting Liu; Pengfei Zhang; Runai Quan; Mingtao Cao; Tao Liu; Shougang Zhang; Ruifang Dong Ruifang Dong ; Development of prototype system for quantum two-way clock synchronization, Applied Physics Letters, 2024, 124(10): 104001 (本人标注: 唯一通讯作者)

6.Bingke Shi; Huibo Hong; Xiao Xiang; Runai Quan; Yuting Liu; Tao Liu; Shougang Zhang; Ruifang Dong Ruifang Dong; Quantum two-way time transfer over a 250 km direct fiber-optic link, Optics Express, 2024, 32(25): 43805 (本人标注: 共同通讯作者)

7.Xue Deng; Xiang Zhang; Qi Zang; Dong-dong Jiao; Dan Wang; Jie Liu; Jing Gao; Guan-jun Xu; Ruifang Dong Ruifang Dong; Tao Liu; Shou-gang Zhang ; Coherent optical frequency transfer via 972 km fiber link, Chinese Physics B, 2024, 33(2): 020602 (本人标注: 共同通讯作者)

8.Huibo Hong; Runai Quan; Xiao Xiang; Yuting Liu; Tao Liu; Mingtao Cao; Ruifang Dong Ruifang Dong; Shougang Zhang ; Quantum two-way time transfer over a 103 km urban fiber, Journal of Lightwave Technology, 2024, 42(5): 1479-1486 (本人标注: 共同通讯作者)

9.Bo Liu; Xinxing Guo; Jiang Chen; Yanli Zhou; Tao Liu; Ruifang Dong Ruifang Dong; Shougang Zhang ; Report on 3,143.6km Time and Frequency Transfer Fiber Link With Ps-level Stability, Chinese Physics Letters, 2025, 42: 014202 (本人标注: 共同通讯作者)

10.Xinqian Guo; Linbo Zhang; Jun Liu; Long Chen; Le Fan; Guanjun Xu; Tao Liu; Ruifang Dong Ruifang Dong; Shougang Zhang ; An automatic frequency stabilized laser with hertz-level linewidth, Optics & Laser Technology, 2022, 145: 107498 (本人标注: 共同通讯作者)

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