[發明專利]硅基集成光子毫米波和太赫茲的傳遞系統

有效

• 申請號: 202210137119.8
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114567383B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 胡亮;仇子昂;吳龜靈;周林杰;陸梁軍;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04B10/90
• 分類號: H04B10/90;H04J14/02;H04J14/06;H04B10/80
• 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

一種硅基集成光子毫米波/太赫茲傳遞系統，本地端將具有太赫茲間隔的兩路波分復用光信號經過波分解復用器、雙平行馬赫增德爾調制器構成的移頻器、偏振控制器后由傳遞鏈路傳遞至用戶端。本地端探測往返光學頻率信號與本地光學頻率之間的相位差，通過控制其中一路雙平行馬赫增德爾調制器構成的移頻器的工作頻率，補償傳遞鏈路在前向傳遞光學頻率信號中引入的相位噪聲，使得用戶端獲得相位穩定的光學頻率信號。本發明利用硅基光電子集成芯片實現光子毫米波/太赫茲傳遞系統，具有系統結構簡單、整體噪聲低、結構緊湊、封裝簡單和可靠性高的優點。

技術領域

本發明涉及光纖時間與頻率傳遞，特別是一種硅基集成的光子毫米波和太赫茲的傳遞系統。

背景技術

毫米波信號的帶寬資源豐富，能夠適應無線通信技術帶寬快速增長的需求。毫米波信號質量的好壞很大程度上取決于毫米波信號的相位穩定程度，如何穩定傳輸毫米波信號在通信系統中尤為重要。

在高精度遠程時間頻率傳遞方面，目前廣泛采用的方法主要有GPS共視法以及利用GPS衛星雙向時間傳遞比對的方法，其中前者的穩定度為10^-13～10^-14/天，后者的穩定度為10^-14～10^-15/天，但采用這種自由空間微波的方式進行頻率傳遞，其精度已經不能較好的滿足高精度的原子鐘性能評估以及應用對傳遞的要求?；诠饫w的毫米波傳輸技術被多次證明是突破現有技術限制、實現長距離傳遞的一種有效解決方案。而Williams等人分析了光纖光學頻率傳遞的性能很大程度上受制于系統帶外噪聲的影響包括環境溫度的變化、用于光學頻率傳遞的光纖器件引入的噪聲等。[參見Williams P.A.,Swann W.C.,andNewbury N.R.,2008.High-stability transfer of an optical frequency over longfiber-optic links.Opt.Soc.Am.B 25,1284-1293]。為了克服上述問題，Stefani等人利用溫控的方式降低環境溫度引入的帶外噪聲[參見Stefani,F.,Lopez,O.,Bercy,A.,Lee,W.K.,Chardonnet,C.,Santarelli,G.,Pottie,P.E.and Amy-Klein,A.,2015.Tacklingthe limits of optical fiber links.JOSA B,32(5),pp.787-797.]，但其系統復雜，且受制于主從端的頻率一致性。

利用光子集成技術將頻率傳遞系統集成到片上似乎可以減小帶外噪聲帶來的影響，Akatsuka等人將激光中繼站集成在了PLC芯片上，但是由于PLC的折射率差較大，導致集成在芯片上的光器件尺寸較大，對于COMS兼容的光電集成有一定限制。[參見Akatsuka,T.,Goh,T.,Imai,H.,Oguri,K.,Ishizawa,A.,Ushijima,I.,Ohmae,N.,Takamoto,M.,Katori,H.,Hashimoto,T.and Gotoh,H.,2020.Optical frequency distribution using laserrepeater stations with planar lightwave circuits.Optics express,28(7),pp.9186-9197.]

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種硅基集成光子毫米波和太赫茲的傳遞系統及方法。具有尺寸小、噪聲低、結構緊湊、封裝簡單和可靠性高的優點。

為達到上述目的，本發明的技術解決方案如下：