[发明专利]基于环形光纤链路的光学频率传递装置与传递方法

权利要求书

1.一种基于环形光纤链路的光学频率传递装置，其特征在于，包括本地端(1)、环形光纤链路(2)和接入端(3)；

所述的本地端(1)由第一光耦合器(11)、第一声光移频器(20)、第一微波源(16)、混频器(15)、第一带通滤波器(17)、法拉第旋转镜(13)、第二光耦合器(12)、第一光电转换单元(14)、第二微波源(18)和第一微波功分器(19)组成，所述的第一光耦合器(11)的1端口、2端口、3端口分别与待传光学频率输入口、所述的环形光纤链路(2)的一端、所述的第二光耦合器(12)的1端口相连，所述的第二光耦合器(12)的2端口、3端口、4端口分别与所述的第一光电转换单元(14)的输入端口、所述的第一声光移频器(20)的1端口、所述的法拉第旋转镜(13)相连，所述的第一声光移频器(20)的2端口与所述的环形光纤链路(2)的另一端相连，所述的第一光电转换单元(14)的输出端口与所述混频器(15)的1端口相连，所述的混频器(15)的2端口、3端口分别与所述的第一微波源(16)的输出端、所述的第一带通滤波器(17)的输入端相连，所述的第一带通滤波器(17)输出端与所述的第一微波功分器(19)的1端口相连，所述的第一微波功分器(19)的2端口、3端口分别与所述的第二微波源(18)的输出端口、所述的第一声光移频器(20)的3端口相连；

所述的接入端(3)由第三光耦合器(21)、第四光耦合器(22)、第五光耦合器(27)、第二光电转换单元(23)、第二带通滤波器(24)、分频器单元(25)和第二声光移频器(26)组成，所述的第三光耦合器(21)的1端口、2端口、3端口、4端口分别与所述的环形光纤链路(2)的前一段、所述的环形光纤链路(2)的后一段、所述的第四光耦合器(22)的1端口、所述的第五光耦合器(27)的1端口相连，所述的第四光耦合器(22)的2端口、3端口分别与所述的第二声光移频器(26)的1端口、所述的第五光耦合器(27)的2端口相连，所述的第五光耦合器(27)的3端口与所述的第二光电转换单元(23)输入端相连，所述的第二光电转换单元(23)的输出端与所述的第二带通滤波器(24)的输入端相连，所述的第二带通滤波器(24)的输出端与所述的分频器单元(25)的输入端相连，所述的分频器单元(25)的输出端与所述的第二声光移频器(26)的3端口相连，所述的第二声光移频器(26)的2端口为光学频率输出口。

2.根据权利要求1所述的基于环形光纤链路的光学频率传递装置，其特征在于，所述的光纤链路由光纤、双向光放大器组成。

3.利用权利要求1所述的基于环形光纤链路的光学频率传递装置的光学频率传递方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

1)待传的光学频率信号E₀＝cos[νt]经过所述的第一光耦合器(11)后分为两部分：一部分光学频率信号E₀进入所述的环形光纤链路(2)，沿着顺时针方向在所述的环形光纤链路(2)中传递，另一部分光学频率信号E₀经所述的第二光耦合器(12)再次分成两路，一路分光经过所述的法拉第旋转镜(13)反射后经所述的第二光耦合器(12)后作为本地参考光输入所述的第一光电转换单元(14)，另一路沿着逆时针方向在所述的环形光纤链路(2)中传递；

顺时针方向传递的光学频率信号E₀经过所述的环形光纤链路(2)再次回到本地端(1)，经过所述的第一声光移频器(20)和所述的第二光耦合器(12)后进入所述的第一光电转换单元(14)后，所述的第二微波源(18)输出的微波信号经所述的第一微波功分器(19)加载到所述的第一声光移频器(20)的微波信号的频率为Ω_R，所述的第一声光移频器(20)工作在下移频模式，所述的第一光电转换单元(14)拍频信号为E₁：

E₁∝cos[Ω_Rt-φ_p]

式中，φ_p为输入的光学频率信号E₀经过长度为L所述的环形光纤链路(2)引入的相位噪声，这里忽略了输入光学频率信号E₀和所述的第二微波源(18)输出信号的初始相位和幅度；E₁与所述的第一微波源(16)输出的角频率为Ω_L，Ω_L＞Ω_R的信号通过所述的混频器(15)混频后，经过所述的第一带通滤波器(17)后滤出下边带信号E₂：

E₂∝cos[(Ω_L-Ω_R)t+φ_p]

E₂与第二微波源(18)输出的信号经过所述的第一微波功分器(19)加载到所述的第一声光移频器(20)的3端口，所述的第一声光移频器(20)的2端口输出光信号进入所述的环形光纤链路(2)沿着逆时针方向传递为

E₃∝cos[(ν-Ω_L+Ω_R)t-φ_p]

2)在所述的环形光纤链路(2)中任意节点，通过所述的第三光耦合器(21)可获得顺时针和逆时针传输的光信号，通过将顺时针和逆时针传输的光信号在所述的第二光电转换单元(23)上拍频后经过所述的第二带通滤波器(24)滤出角频率为Ω_L-Ω_R的微波信号，该微波信号经过所述的分频器单元(25)后为：

式中，φ_a和φ_b分别为逆时针和顺时针方向从本地端(1)到接入端(3)的光纤链路长度L_a和L_b的相位噪声，根据链路长度之间的关系L＝L_a+L_b，长度为L的环形光纤链路(2)引入的总相位可表示为φ_p＝φ_a+φ_b，所述的接入端(3)接收到的顺时针信号可表示为

E₅∝cos[νt+φ_b]；

3)所述的E₄加载到所述的第二声光移频器(26)的3端口，所述的接入端(3)接收到沿顺时针传播的光信号E₅经过所述的第二声光移频器(26)的1端口、2端口后，输出的光学频率信号可表示为：

可见上式补偿了E₆中顺时针方向从本地端(1)到接入端(3)的光纤链路引入的相位噪声频率信号。