[發明專利]被動相位補償光學頻率傳遞鏈路的中繼裝置和方法

有效

• 申請號: 202010786516.9
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112019275B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 胡亮;吳龜靈;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B10/2543
• 分類號: H04B10/2543;H04B10/29;H04B10/50;H04B10/58
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種在被動相位補償光學頻率傳遞鏈路的中繼裝置，其特征在于，包括接收部分和發送部分；

所述的接收部分包括激光器(1)、第一Y型分束器(2)、第一聲光移頻器(3)、第二聲光移頻器(4)、第一X型分束器(5)、第一法拉第旋轉鏡(6)、第二Y型分束器(7)、第三Y型分束器(8)、第二法拉第旋轉鏡(9)、第四Y型分束器(10)、第一光電探測器(11)、第一伺服控制器(12)、第二伺服控制器(13)、第一壓控振蕩器(14)、第三伺服控制器(15)、第二壓控振蕩器(16)、第四伺服控制器(17)、和電控偏振控制器(18)，所述的激光器(1)輸出端與所述的第一Y型分束器(2)第1端口相連；所述的第一Y型分束器(2)第2端口與所述的第一聲光移頻器(3)的第1端口相連，所述的第一Y型分束器(2)第3端口和所述的第二聲光移頻器(4)的第1端口相連，所述的第一聲光移頻器(3)第2端口與所述的第一X型分束器(5)第1端口相連，所述的第一X型分束器(5)第2、3、4端口分別與所述的第四Y型分束器(10)第2端口、所述的電控偏振控制器(18)第2端口以及所述的第一法拉第旋轉鏡(6)相連，所述的第二聲光移頻器(4)的第2端口與所述的第二Y型分束器(7)第1端口相連，所述的第二Y型分束器(7)第2端口與所述的第三Y型分束器(8)第1端口相連，所述的第三Y型分束器(8)第2、3端口分別與所述的第二法拉第旋轉鏡(9)、所述的第四Y型分束器(10)第3端口相連，所述的第四Y型分束器(10)第1端口與所述的第一光電探測器(11)光口輸入端相連，所述的第一光電探測器(11)輸出端分別與所述的第一伺服控制器(12)、所述的第二伺服控制器(13)、所述的第三伺服控制器(15)、所述的第四伺服控制器(17)輸入端相連，所述的第一伺服控制器(12)與所述的激光器(1)控制端口相連，所述的第二伺服控制器(13)與所述的第一壓控振蕩器(14)壓控端相連，所述的第一壓控振蕩器(14)射頻輸出端與第二聲光移頻器(4)的射頻端相連，所述的第三伺服控制器(15)與所述的第二壓控振蕩器(16)壓控端相連，所述的第二壓控振蕩器(16)射頻輸出端與第一聲光移頻器(3)的射頻端相連，所述的第四伺服控制器(17)與所述的電控偏振控制器(18)相連，所述的電控偏振控制器(18)第1端口與鏈路N相連；

所述的發送部分包括第二X型分束器(19)、第三法拉第旋轉鏡(20)、第三聲光移頻器(21)、第二光電探測器(22)、射頻混頻器(23)、射頻分頻器(24)、射頻信號源(25)和射頻功分器(26)，所述的第二Y型分束器(7)第3端口與所述的第二X型分束器(19)的第1端口相連，所述的第二X型分束器(19)的第2、3、4端口分別與所述的第二光電探測器(22)、所述的第三法拉第旋轉鏡(20)、所述的第三聲光移頻器(21)第1光端口連接，所述的第三聲光移頻器(21)第2光端口與鏈路N+1連接，所述的第二光電探測器(22)輸出端與所述的射頻混頻器(23)輸入端相連，所述的射頻混頻器(23)與所述的射頻分頻器(24)相連，所述的射頻分頻器(24)輸出端與所述的射頻功分器(26)第1端口相連，所述的射頻信號源(25)輸出端與所述的射頻功分器(26)第2端口相連，所述的射頻功分器(26)第3端口與所述的第三聲光移頻器(21)射頻輸入端相連。

2.利用權利要求1所述的被動相位補償光學頻率傳遞鏈路的中繼裝置的中繼方法，其特征在于，該方法具體步驟如下：

接收部分：從鏈路N接收到兩路光學頻率信號cos(νt)和cos[(v+ω₀)t+φ_p]，其中，v、ω₀和φ_p分別為光載波頻率、兩路光信號的頻率差以及光纖鏈路N引入的相位噪聲，接收端通過將激光器分別鎖定到cos(vt)和cos[(v+ω₀)t+φ_p]上，實現信號的再生放大，具體步驟包括探測光信號再生和放大以及補償光信號再生和放大：

1)探測光信號再生和放大：接收端將接收到信號經過所述的第一X型分束器(5)和所述的激光器(1)輸出光經過所述的第一Y型分束器(2)、所述的第一聲光移頻器(3)、所述的第一X型分束器(5)、所述的第一法拉第旋轉鏡(6)和所述的第四Y型分束器(10)在所述的第一光電探測器(11)上拍頻，拍頻信號ω_b1通過所述的第三伺服控制器(15)控制驅動所述的第二壓控振蕩器(16)的頻率，將所述第一聲光移頻器(3)輸出光信號鎖定到接收到的探測光頻率上；

2)補償光信號再生和放大：接收端將接收到信號經過所述的第一X型分束器(5)和所述的激光器(1)輸出光經過所述的第一Y型分束器(2)、所述的第二聲光移頻器(4)、所述的第二Y型分束器(7)、所述第二法拉第旋轉鏡(9)、所述的第三Y型分束器(8)和所述的第四Y型分束器(10)在所述的第一光電探測器(11)上拍頻，拍頻信號ω_b2通過所述的第二伺服控制器(13)控制驅動所述的第一壓控振蕩器(14)的頻率，將所述第二聲光移頻器(4)輸出光信號鎖定到接收到的補償后的光頻率上；

發送部分：將鎖定到接收到的補償后光頻率上的光學頻率信號通過被動相位補償方式傳遞到下一段光纖鏈路N+1，具體步驟：

在本地端經過傳遞鏈路N+1將光學頻率信號發送到用戶端，用戶端經過光移頻返回到本地端，返回的光學頻率信號經過所述的第三聲光移頻器(21)、所述的第二X型分束器(19)與本地輸入光學頻率在所述的第二光電探測器(22)上拍頻后濾出下邊帶信號獲得傳遞鏈路引入的相位噪聲，濾出的下邊帶信號經過所述的射頻混頻器(23)和所述的射頻分頻器(24)后，分頻后的信號驅動所述第三聲光移頻器(21)產生與傳遞鏈路引入相位噪聲相位共軛的光學頻率信號，將該信號通過傳遞鏈路發送到用戶端即可獲得相位穩定的光學頻率信號，實現光學頻率的穩相傳遞。