[发明专利]一种微波光子延时测量校准装置

权利要求书

1.一种微波光子延时测量校准装置，其特征在于：包括延时测量系统、相位检测校准系统以及待测光路三部分；其中：

所述延时测量系统通过向待测光路发出一路光信号以测量待测光路的光延时量，并根据测量结果动态调整待测光路中主动光学补偿器内部光路延时，以保证待测光路的光延时量在所需的控制精度范围内；

所述相位检测校准系统将一组不同频率的单频信号依次调制到光信号上，通过向待测光路发出该光信号以测量单频信号经待测光路延时后与原信号之间的相位差，通过对相位差进行量化，进而根据量化结果通过延时校准算法计算出不同时间尺度下待测光路的光延时量；

所述待测光路包括两个波分复用器B1～B2、环形器、主动光学补偿器、法拉第旋转镜、待测光纤以及光放大器；其中，波分复用器B1将延时测量系统发出的光信号与相位检测校准系统发出的光信号合并至同一光路上并经环形器接入主动光学补偿器，主动光学补偿器的输出端通过待测光纤连接至法拉第旋转镜，合并后的光信号经法拉第旋转镜原路反射回环形器后进入光放大器进行补偿放大，进而通过波分复用器B2重新分成两路光信号分别返回至各自的系统；

所述延时测量系统采用双光路差分结构，其包括测试光源、两个耦合器C1～C2、参考光路、光电探测器以及测量补偿模块；其中测试光源通过调制将射频信号调制到其发出的光信号上，该光信号经耦合器C1分成两路，一路输出至待测光路，另一路进入系统内部的参考光路；由于测试光源采用低相干光源，其波长的相干长度远小于待测光路与参考光路的光程差，因此待测光路返回的光信号与参考光路的光信号在耦合器C2处叠加输出并经光电探测器转化为电信号，最终由测量补偿模块基于该电信号计算测量出待测光路的光延时量，进而根据测量结果动态调整主动光学补偿器内部光路延时；

所述相位检测校准系统包括信号发生器、光电调制器、相位检测器、光电探测器、激光器和延时校准模块；其中，信号发生器以氢钟作为参考信号源用于产生一组多个不同频率的单频信号提供给光电调制器和光电探测器，光电调制器将这些单频信号按照先后顺序调制到激光器发射的光信号上并送入到待测光路中，光电探测器将待测光路返回的光信号转化为对应频率的电信号输送到相位检测器中与原单频信号鉴相测得相位差，延时校准模块通过对相位差进行量化，进而根据量化结果通过延时校准算法计算出不同时间尺度下待测光路的光延时量。

2.根据权利要求1所述的微波光子延时测量校准装置，其特征在于：各单频信号的频率依次满足一定的倍数关系，优选倍数为10。

3.根据权利要求2所述的微波光子延时测量校准装置，其特征在于：所述延时校准算法的具体过程如下：

(1)在待测光路不接入待测光纤的情况下，由延时测量系统计算测量得到待测光路的光延时量为τ₀，由相位检测校准系统测得各单频信号对应的相位n为不同频率单频信号的数量；

(2)在待测光路接入待测光纤的情况下，由延时测量系统计算测量得到待测光路的光延时量为τ₁，由相位检测校准系统测得各单频信号对应的相位

(3)通过计算得到待测光纤的光延时量τ＝τ₁-τ₀以及各单频信号经待测光路延时后与原信号之间的相位差即i为自然数且1≤i≤n；

(4)计算确定各频点对应时间位的单位延时量以及每一时间位上的具体数值，其中第i频点对应时间位的单位延时量t_i＝1/kf_i，f_n为第i个单频信号的频率，第i时间位上的具体数值为向下取整函数，k为相邻两个频点之间的频率倍数；

(5)根据步骤(4)中的结果得出不同时间尺度下待测光路的光延时量。