[發明專利]一種基于飛秒激光雙向比對的光纖同步系統

在審

• 申請號: 202010501918.X
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111510279A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 侯冬;曾迎春;劉文鋒;劉波
• 申請（專利權）人: 成都金諾信高科技有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L7/033;H04B10/25;H04B10/50
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹玉

本發明公開了一種基于飛秒激光雙向比對的光纖同步系統，包括結構相同的A站和B站，所述A站和B站分別采用飛秒激光器進行光纖雙向比對傳遞，將解調出來的脈沖信號與調制前的基準脈沖信號進行時間間隔測量，以輸出誤差信號并反饋至時延器，以調節輸出時延，最終實現A、B兩站間的同步。本發明利用被動飛秒激光器時域脈沖極窄（，進而減小光電探測所解調出來的同步脈沖的寬度，使其上升沿更陡，達到亞百皮秒量級。本發明將解調出來的脈沖與調制前的基準脈沖信號進行時間間隔測量，其測量的精量也可優于百皮秒。

技術領域

本發明屬于光纖通信及信號同步的技術領域，具體涉及一種基于飛秒激光雙向比對的光纖同步系統。

背景技術

隨著科技的發展，各行各業對時間同步的要求越來越高，高精度的時間同步為航空航天、雷達同步、尖端武器操控、高速通信、深空探測等領域提供了安全可靠的保障。利用光纖進行同步的研究自產生至今仍是國際研究熱點。光纖同步技術具有安全、可靠、穩定等諸多優勢，它除了具有高精度高穩定性能外，由于以地面光纖為承載網絡，通信資源豐富，通信能力較強，用于構建時間同步管理系統具有天然的優勢。利用光纖時間同步方法可以達到百皮秒的同步精度，其精度遠高于GPS授時和衛星雙向比對法，因此光纖時間傳遞技術已成為授時同步技術領域中熱門的研究方向，廣泛用于需要高精度授時的場合。

然而，現有光纖時間傳遞技術均采用連續激光作為光源，通過將時鐘脈沖信息調制到連續激光上在雙站之間進行雙向傳遞，經過雙向比對獲得雙站間的時延差，進而調節時延器實現同步。在該同步系統的調制方式中，同步脈沖調制得到的光脈沖其時域寬度通常為微秒和納秒級，以此進行光電探測所解調出來的同步脈沖，其上升沿受限于光脈沖的寬度，通常為百皮秒量級。在此條件下，將解調出來的脈沖與調制前的基準脈沖信號進行時間間隔測量，其測量的精量也不優于百皮秒。因此，以連續激光為載波所實現的同步系統其同步精度受時間間隔測量的限制，很難優于百皮秒。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于飛秒激光雙向比對的光纖同步系統，旨在解決現有光纖同步技術中同步精度較難突破白皮秒的問題。

本發明主要通過以下技術方案實現：一種基于飛秒激光雙向比對的光纖同步系統，包括結構相同的A站和B站，所述A站和B站分別采用飛秒激光器進行光纖雙向比對傳遞，將解調出來的脈沖信號與調制前的基準脈沖信號進行時間間隔測量，以輸出誤差信號并反饋至時延器，以調節輸出時延，最終實現A、B兩站間的同步。

所述A站和B站包括飛秒激光器、時間間隔測量器、時延器，所述A站和B站分別采用飛秒激光器進行光纖雙向比對傳遞，并通過時間間隔測量器對解調出來的脈沖信號與調制前的基準脈沖信號進行時間間隔測量，以輸出誤差信號并反饋至時延器，以調節輸出時延，最終實現A、B兩站間的同步。

本發明首先采用飛秒激光器提高同步精度，本發明采用被動低噪聲飛秒激光進行光纖雙向比對傳遞，利用被動飛秒激光器時域脈沖極窄（可達到幾百飛秒），進而減小光電探測所解調出來的同步脈沖的寬度，使其上升沿更陡，達到亞百皮秒量級。

其次本發明結合雙向比對的方案進一步的實現雙站間的任意同步?，F有飛秒激光器同步技術大多采用單向往返傳輸，只能實現主站到從站的同步，無法實現雙站間的任意同步。而本發明采用飛秒激光的雙向同步，可以實現雙站間的任意同步。本發明突破現有基于連續激光器的光纖雙向同步系統在時間間隔測量精度上百皮秒的限制，可將原同步精度由百皮秒提升至幾十皮秒。

為了更好地實現本發明，進一步的，所述A站和B站分別包括時鐘源以及依次連接的飛秒激光器、分束器、高速光電管、數字鎖相環，且數字鎖相環與飛秒激光器連接；所述時鐘源與數字鎖相環連接，所述數字鎖相環將飛秒激光器與時鐘源進行鎖相；所述飛秒激光器通過分束器輸出一路激光信號，并通過一支高速光電管獲得電脈沖信號，所述數字鎖相環將電脈沖信號鎖定到時鐘源。