[发明专利]基于时间拉伸技术的高分辨率时域抖动测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于时间拉伸技术的高分辨率时域抖动测量系统及方法，系统包括：脉冲提取模块：用于生成第一光脉冲信号，降低第一光脉冲信号的重复频率，得到第二光脉冲信号；时间拉伸模块：用于对第二光脉冲信号进行处理，得到光载波信号，将电脉冲信号搭载到光载波信号上，得到搭载了待测电脉冲的光信号，对搭载了待测电脉冲的光信号进行时域拉伸；电脉冲还原模块：用于对搭载了待测电脉冲的光信号进行光电转换，并对电脉冲信号时域抖动进行测量；所述脉冲提模块、时间拉伸模块、电脉冲还原模块依次连接。本发明利用时间拉伸模块提高了测量分辨率，利用脉冲提取模块降低了光脉冲的重复频率，进一步提高了时间拉伸系数的上限。

技术领域

本发明涉及精密仪器技术领域，特别是涉及一种基于时间拉伸技术的高分辨率时域抖动测量系统及方法。

背景技术

高分辨率时域抖动测量能够应用于6G通信，高精度导航定位，量子传感，物联网，自动驾驶，人工智能等领域。

在传统电学测量方法中：通过改进时域抖动测量原理，使得测量分辨率进一步提高。对于电脉冲的测量原理从最初的直接计数法，倒数计数法，内插式误差测量法，游标法，延时法和时间幅度转换法等发展到连续时间采样法。时域抖动测量的性能不断提高。

评估时域抖动测量方法性能优越性的主要品质因素有：测量分辨率，系统带宽，系统灵敏度以及系统稳定性。其中，测量分辨率是未来多种应用场景下的主要挑战。因此，测量分辨率逐渐成为人们关注的重要指标。由于半导体制造和加工工艺不均匀导致的限制，使得纯电学测量仪器很难将分辨率下探至飞秒级。而光学系统的波长远远小于电学系统，因此，人们开始用光学技术来提高系统的分辨率。

在全光学测量方法中有测量分辨率较高的两种方法：光学交叉相关法和基于光学自差原理测量法。这两种基于超快光学的测量方案都可以将时域抖动测量的分辨率下探至飞秒级。但由于其只能测量以光脉冲为载体的时间信号，无法测量绝大多数系统使用的以电脉冲为载体的时间信号，且其空间光学结构体积大而笨重，其实用意义有限。

时间拉伸技术是结合了光子和电子学的优势。其基本原理是：电脉冲被调制到光上后经过光学色散将信号在时间轴上拉伸，从而能更容易被现有电学测量设备测量到。本专利利用时域拉伸技术将电脉冲携带的抖动信息放大，进而完成高分辨率的测量。有望对电脉冲抖动的测量分辨率下探至飞秒量级，有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有方法中时域抖动测量分辨率不足的难题，提供一种基于时间拉伸技术的高分辨率时域抖动测量系统及方法。本发明可以用于任何需要高分辨率时域抖动测量功能的时间信号测量系统中。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于时间拉伸技术的高分辨率时域抖动测量系统，包括：

脉冲提取模块：用于生成第一光脉冲信号，降低所述第一光脉冲信号的重复频率，得到第二光脉冲信号；

时间拉伸模块：用于对所述第二光脉冲信号进行处理，得到光载波信号，将电脉冲信号搭载到所述光载波信号上，得到搭载了待测电脉冲的光信号，对所述搭载了待测电脉冲的光信号进行时域拉伸；

电脉冲还原模块：用于对所述搭载了待测电脉冲的光信号进行光电转换，并对电脉冲信号时域抖动进行测量；

所述脉冲提模块、时间拉伸模块、电脉冲还原模块依次连接。

优选地，所述脉冲提取模块包括第一数字延迟发生装置、锁模激光装置和声光调制装置；其中，所述锁模激光装置用于发出第一光脉冲信号，所述声光调制装置用于对所述第一光脉冲信号进行选择提取，所述第一数字延迟发生器用于控制所述声光调制器。