[发明专利]一种基于数字补偿系统的频率传递系统及其传递方法

说明书

技术领域

本发明涉及频率传递系统，尤其涉及一种基于数字补偿系统的频率传递系统及其传递方法。

背景技术

精密频率传递和时间同步系统，即时频同步系统，在通信、控制、航天和国防领域有着广泛和重要的应用，用于物理基本原理测试、下一代x射线源的发展、长基线相干射电望远镜阵列、地球水平线测绘等。传统的精密频率传递和时间同步方法有微波通信、GPS、双向卫星时间频率传输TWSTFT技术等。GPS需要长时间进行平均，以平均掉传输路径中环境条件的变化，GPS平均一天的精确度能达到10^-15，不能够提供用于时间同步所必须的高精度短稳时间信号，因此基于GPS的授时系统没有能力传递高稳定的新一代光钟。

相比与传统的精密频率传递和时间同步系统，利用与环境隔离的光纤搭建精密频率传递和时间同步系统，具有更大的稳定度，尤其是短期稳定度。采取主动稳定措施后，直接光学频率传输能够达到1秒内的稳定度3x10^-15。光纤通信网，可以利用已经非常成熟的长距离大容量光通讯技术和光网络的灵活组网特点，在长距离或者复杂城域环境下进行时频同步系统的研究。其次，以光频为载体，进行微波频率的播发和时间同步研究，是时频传递领域的技术趋势。现代光学技术对光频信号的振幅、相位以及波形都可以进行高精度的调控，同时，光载波在光纤波导中传播时受环境干扰相对较小，这些都成为以光学手段进行精密频率传递和时间同步系统的重要基础。更为重要的，以光波为载体的时频同步系统使得同一频率源的多点播发成为可能，摒弃了传统的站点间采用不同频率源并进行比对的架构，也减少了对频率源的数量需求，节省了成本，并真正做到了频率相干同步，并在此基础上可以实现精密频率传递和时间同步系统。

现有的精密频率传递系统采用三种方式：(1)直接传递稳定的光学频率，该方式稳定度高，但技术方案灵活性差，基准源需要光钟锁定，系统复杂且成本高；(2)量子频率源的射频频率直接调制单波长激光进行传递，该方式实现简单，但频率短期稳定度较差；(3)通过传递锁模激光同时传递光学和射频频率，该方法综合性能出色，系统配置灵活，比较容易实现，是本项研究中主要考虑的技术路线。

Giuseppe Marra,Helen S.Margolis,and David J.Richardson于2012年在光学快讯(OPTICS EXPRESS(OE))发表的名为《光学频率梳频率传递精度3×10^-18》(Dissemination of an optical frequency comb over fiber with 3×10^-18fractional accuracy)的论文中提出预补偿技术，在本地端完成对链路抖动的补偿，在远端获得稳定的频率。G.Marra,R.Slavik,H.S.Margolis,S.N.Lea,P.Petropoulos,D.J.Richardson,P.Gill于2011年在光学快报(Optical Letters)发表的名为《利用锁模激光器86km光纤高精度微波频率传递》(High-resolution microwave frequency dissemination over an 86-km-long optical fiber network using a mode-locked laser)的论文中提出了利用加热光纤池补偿光纤链路抖动，但系统补偿反应时间慢。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于数字补偿系统的频率传递系统及其传递方法，利用数字补偿系统控制锁模激光器产生高稳定频率，进行长距离高精度光纤传递，并利用数字补偿系统对远端的基准信号进行补偿。

本发明的一个目的在于提供一种基于数字补偿系统的频率传递系统。