[發明專利]直流基準信號的傳輸方法及傳輸系統

有效

• 申請號: 201910055669.3
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109547113B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 李宇懷;梁福田;林金;徐昱;李楊;孫麗華;郭成;印娟;廖勝凱;彭承志;朱曉波;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04B10/54
• 分類號: H04B10/54;H04B10/564;H04J14/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種直流基準信號的傳輸方法及傳輸系統，其中傳輸系統包括：電光轉換模塊，用于將輸入的多路直流基準信號轉換為多路不同波長的直流基準光信號，根據多路直流基準信號的電流或電壓強度，調整輸出的直流基準光信號的光功率，使得該光功率能夠反映輸入直流基準信號的電流或電壓強度；傳輸光纖，其一端與電光轉換模塊相連，用于同時傳輸多路不同波長的直流基準光信號且相互無干擾；以及光電轉換模塊，與傳輸光纖的另一端相連，將多路不同波長的直流基準光信號轉換為光電流進行輸出。在具備向后兼容性、保證信號品質的同時，大幅增加傳輸線集成度，實現多路直流基準信號的高精度、高集成度的傳輸，且傳輸具有很好的穩定性。

技術領域

本公開屬于自動化控制及光通信技術領域，涉及一種直流基準信號的傳輸方法及傳輸系統。

背景技術

直流基準信號是模擬電路中的基本資源。在精密測量等對信號精度、噪聲抑制有嚴格要求的領域，高精度的直流基準信號具有關鍵的作用。在精密測量裝置中，直流基準信號可以在裝置中直接產生，也可以通過外部直流基準信號源輸入。在裝置中直接產生直流基準信號受限于體積、功耗、設計復雜度等原因，往往很難達到高精度。精密測量裝置也可能安裝于低溫腔中、真空腔中等，無法在內部集成直流基準信號源，因此，高精度的直流基準信號需要在獨立設備中產生，并傳輸到使用裝置中。同時，一臺直流基準信號源可以傳輸給多臺精密測量裝置、或分布于不同地點的裝置。因此，有大量需要傳輸高精度直流基準信號的應用場景，比如在自動化控制領域，尤其是在量子通信和量子計算方面，超導量子計算需要使用大量的直流基準信號通道作為偏壓控制，為了控制包含100個量子比特的超導量子計算芯片，將需要超過100個直流基準信號通道來進行傳輸。

現有技術中，當需要在兩臺儀器設備之間傳遞高精度的直流基準信號時，往往使用各種類型的同軸電纜作為傳輸線，以抑制差模噪聲。

但是傳統的直流基準信號傳輸利用電纜實現，易受電磁環境、地磁等干擾，傳輸精度難以提高。

其次，使用同軸電纜很容易實現少量幾路直流基準信號的傳輸，然而，當所需的直流基準信號通道數增大時，同軸電纜方案面臨著很大的局限性。一方面，為了保證有足夠小的電阻，同軸電纜的有效截面積有一定的要求，同時絕緣層也會增加截面積；另一方面，同軸電纜的連接器往往有較大的體積，這些因素限制了同軸電纜方案的集成度。例如，超導量子計算需要超過100個直流基準信號通道來進行傳輸，當使用同軸電纜方案時，這將會占用稀釋制冷機大量的空間，為整個設備的安裝和維護帶來巨大的困難。此外，在一些需要安裝于低溫腔、真空腔中的精密測量裝置與其他裝置進行直流基準信號傳輸時，采用大量同軸電纜作為直流基準電壓的傳輸線，將會為低溫腔帶來一定程度的漏熱。例如，量子計算和量子通信等領域常常需要將樣品放置在低溫下以降低熱噪聲，比如在超導量子計算芯片、超導納米線單光子探測器等應用場景下，若使用大量同軸電纜作為直流基準電壓的傳輸線，將會為低溫腔帶來一定程度的漏熱，引起熱噪聲的升高，甚至影響制冷機或低溫下樣品的正常工作。

因此，針對直流基準信號的傳輸，亟需提出一種高精度、集成化、不易受電磁環境、地磁等干擾，且在低溫腔應用場景能夠降低漏熱的傳輸方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種直流基準信號的傳輸方法及傳輸系統，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種直流基準信號的傳輸系統，包括：電光轉換模塊，用于將輸入的多路直流基準信號轉換為多路不同波長的直流基準光信號，根據多路直流基準信號的電流或電壓強度，調整輸出的直流基準光信號的光功率，使得該光功率能夠反映輸入直流基準信號的電流或電壓強度；傳輸光纖，其一端與電光轉換模塊相連，用于同時傳輸多路不同波長的直流基準光信號且相互無干擾；以及光電轉換模塊，與傳輸光纖的另一端相連，將多路不同波長的直流基準光信號轉換為光電流進行輸出。