大亚湾反应堆中微子实验分布式时间标记的改进研究

大亚湾反应堆中微子实验的目的是将中微子振荡混合角参数Theta13测量到1％的精度，这对理解反物质消失和新物理现象都有重要意义。.本研究项目在保持该实验现有的时钟和频率分布系统结构设计的前提下，借鉴精密网络时间同步PTP协议的时间戳同步方法，对光纤信号的传播延时进行在线监测和实时校正，并通过基准频率和反馈频率的相位差测量提高光纤延迟的测量精度，使分布式时标达到纳秒级精度，满足大亚湾反应堆中微子实验的需求。该方法易于实施，灵活度高，并能提供额外的数据和控制链路，将时钟频率广播系统和测控系统融合起来，为整个实验提供一个全局同步控制机制。

本研究项目利用网络时间同步技术的原理，改进大亚湾反应堆中微子实验的时间和频率传输系统的设计，实现多个试验厅之间亚纳秒的同步精度，以支持对超新星爆发等新物理现象的研究。按照申请书的研究计划，项目顺利完成了研究计划要点：利用可编程器件和硬件描述语言，实现了基于时间戳的网络定时同步协议，消除了软件方法的延迟和不确定性；利用相位回馈和相位检测，实现对光纤链路延迟的精密测量。项目最终实现了主从节点间约200ps的同步精度，节点时钟抖动好于1ps，能够自动适应不同光纤长度，并能自动测量和补偿光纤延迟的变化，达到申请书提出的指标要求。.大亚湾反应堆中微子实验在2012年取得了重大实验成果，为了积累数据提高统计率，实验一直处于连续物理运行模式，无法为全局关键的时钟系统提供升级时间窗口，因此项目的研究成果尚未在实验现场部署运行。.项目研究过程中和国际开展类似相关研究的机构建立合作关系，在频率广播和相位测量等关键环节进行技术路线的完善改进，并面向新一代宇宙线观测和中微子实验的需求，开展大规模节点同步、数据时钟网络融合、温度效应的测量及补偿等研究内容，实现多节点多拓扑结构复杂网络的百皮秒同步，为数据传输和控制提供900Mbps的网络传输带宽，并能在50度的温度变化范围内维持50ps的同步精度。这些研究工作提升了项目水平，有望在高海拔宇宙线观测及中微子观测实验中进一步推广本项目的研究成果。.