[发明专利]一种基于锁模光频梳的共视法时间同步装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于锁模光频梳的共视法时间同步装置及方法，属于时钟同步和光通信技术领域。本发明装置包括发射机、接收机A以及接收机B。其中，发射机包括标准信号源、光学锁相、光频梳、光学延迟和时间编码等模块；接收机包括光电探测器、时间比对模块和时钟。本发明中的时间频率传递精度依赖于光频梳重频稳定度，有利于实现高精度时频传递。此外，对于光传输光钟，基于脉冲延迟的编码比脉冲强度调制的抗干扰能力更强。

技术领域

本发明涉及时钟同步和光通信技术领域，尤其涉及一种基于锁模光频梳的共视法时间同步装置及方法。

背景技术

随着大容量高速通信和精密测量的发展，对时间同步精度的需求越来越高；虽然时间频率信号产生已经拥有极高的精度和稳定度，然而受到传输路径和其他环境条件的干扰，高精度时频传递的成本很高。受益于锁模光频梳极低的相位噪声和极高的时间分辨率，时间对比精度可以做的很高；且基于脉冲延迟编码的激光脉冲具有更好的传输特性，是未来高精度时频传递技术研究的重点。

高精度时频传递体制主要有：基于微波的时频传递、基于光纤的时频传递和基于空间激光的时频传递。其中基于空间激光时频传递相比于光纤时频传递不仅具有近似的传递精度，同时摆脱了光纤介质束缚，具有更广的应用。基于空间激光时频传递主要有：基于激光幅度调制的时频传递、空间相干光时频传递和光频梳的激光时频传递三种技术体制。其中，基于光频梳的时间传递是当前研究热点。然而受大气湍流、大气吸收、低反射功率和平台振动等干扰的影响，高精度时频传递的距离较近；特别是时间编码技术主要应用强度调制或相位调制，对于高精度时间信号传递影响较大。由于光频梳是宽光谱光源，无论是强度或相位调制均会使超短脉冲展宽且展宽往往是非线性的，这对于精确时间比对是不利的。

发明内容

本发明针对上述背景技术的不足之处而提供一种基于锁模光频梳的共视法时间同步装置及方法，其将锁模光频梳输出脉冲的延迟调制和共视法技术相结合，能够实现高精度时间比对和高稳定性的频率传递。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于锁模光频梳的共视法时间同步装置，包括发射机、接收机A和接收机B；所述发射机包括标准信号源、光学锁相环、光频梳、光学延迟器和时间编码模块；所述接收机A和接收机B均包括光电探测器、时间比对模块、时钟模块、计数器以及时钟校准模块；

发射机中：

标准信号源用于提供标准信号频率；

光频梳用于输出重频光脉冲，并根据光学锁相环反馈的频差改变腔长，从而使光频梳输出的重频光脉冲精确锁定在标准信号源上；

光学锁相环用于探测光频梳输出的重频光脉冲，并与标准信号源的频率进行比对，求出频差，然后反馈给光频梳；

时间编码模块用于控制光学延迟器进行延迟编码；

光学延迟器用于在时间编码模块的作用下对重频光脉冲进行延迟编码，编码后的光脉冲分别发送给接收机A和接收机B；

接收机A和接收机B中：

光电探测器用于接收发射机发来的光脉冲并输出电信号；

时钟模块用于输出时钟信号，提供本地时钟；

时间比对模块用于将本机光电探测器输出的电信号与本机的本地时钟进行时间比对，求出本地钟差，并将本机的本地钟差传递给另一个接收机的时钟校准模块；

计数器用于对本机时钟模块输出的时钟信号进行计数，并将本机计数开始时刻至本机收到光脉冲时刻之间的时钟信号计数发送给另一个接收机的时钟校准模块；

时钟校准模块用于接收对方接收机的本地钟差和时钟信号计数，并与本接收机的本地钟差和时钟信号计数进行比较，从而求出两接收机之间的钟差，完成本接收机与另一接收机的时间同步。