[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

说明书

一种基于环形光纤链路的光学频率传递装置与传递方法，装置包括本地端、环形光纤链路和接入端，本发明在接入端采用被动相位补偿方式，通过简单地光混频、微波滤波、微波分频和光学移频处理，实现了基于环形光纤链路的分布式光学频率传递。本发明可在环形光纤链路任意位置获得相位稳定的光学频率信号，具有系统噪底低、结构简单、可靠性高的特点。

技术领域

本发明涉及光纤时间与频率传递，特别是一种基于环形光纤链路的光学频率传递装置与传递方法。

背景技术

近些年，随着光学原子钟包括光离子钟和光晶格钟的快速发展，其准确度已经接近10^-19量级，已经成为下一代时间频率基准的有力竞争者。精准的频率在深空探测、射电天文、基础物理研究、地球物理测量、导航定位、精密计量、大地测量与观测等前沿科学研究以及重大基础设施与工程中具有广泛的应用。目前基广泛使用的基于卫星的天基频率传递只能实现10^-15/天的频率传输稳定度。为了克服卫星时间频率传递的技术困难，基于光纤或者自由空间链路光学频率传输技术被多次证明是突破现有技术限制、实现长距离传递以及实现天地一体化时频同步的的一种有效解决方案。其中，光纤具有低损耗、高可靠、大带宽、不受电磁干扰、受外界扰动小等优点。因此，基于光纤或者自由空间链路的光学频率传递在国际上引起了高度关注和重视。美国、欧盟和日本等国家都先后开展了相关的研究。现有光网络为了提高网络的可靠性主要采用环网的结构。因此，实现基于环形光纤链路的光学频率传递有助于光学频率信号的推广和应用。同时，光学频率传递主要采用主动相位补偿方式补偿传递链路引入的相位噪声，主动相位噪声补偿需要采用伺服控制单元，这增加了系统的复杂度，从而降低了系统的可靠性，

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术以及工作的不足，提供一种基于环形光纤链路的光学频率传递装置与传递方法。本发明通过简单地光混频、微波滤波与分频以及光学移频处理，实现了基于环形光纤链路的分布式光学频率传递，具有系统结构简单、可靠性高的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于环形光纤链路的光学频率传递装置，其特点在于，包括本地端、环形光纤链路和接入端；

所述的本地端由第一光耦合器、第一声光移频器、第一微波源、混频器、第一带通滤波器、法拉第旋转镜、第二光耦合器、第一光电转换单元、第二微波源和第一微波功分器组成，所述的第一光耦合器的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的一端、所述的第二光耦合器的1端口相连，所述的第二光耦合器的2端口、3端口、4端口分别与所述的第一光电转换单元的输入端口、所述的第一声光移频器的1端口、所述的法拉第旋转镜相连，所述的第一声光移频器的2端口与所述的环形光纤链路的另一端相连，所述的第一光电转换单元的输出端口与所述混频器的1端口相连，所述的混频器的2端口、3端口分别与所述的第一微波源的输出端、所述的第一带通滤波器的输入端相连，所述的第一带通滤波器的输出端与所述的第一微波功分器的1端口相连，所述的第一微波功分器的2端口、3端口与所述的第二微波源的输出端口、所述的第一声光移频器的3端口相连；

所述的接入端由第三光耦合器、第四光耦合器、第五光耦合器、第二光电转换单元、第二带通滤波器、分频器单元和第二声光移频器组成，所述的第三光耦合器的1端口、2端口、3端口、4端口分别与所述的环形光纤链路的前一段、所述的传环形光纤链路的后一段、所述的第四光耦合器的1端口、所述的第五光耦合器的1端口相连，所述的第四光耦合器的2端口、3端口分别与所述的第二声光移频器的1端口、所述的第五光耦合器的2端口相连，所述的第五光耦合器的1端口与所述的第二光电转换单元输入端相连，所述的第二光电转换单元的输出端与所述的第二带通滤波器的输入端相连，所述的第二带通滤波器的输出端与所述的第二分频器单元的输入端相连，所述的第二分频器单元的输出端与所述的第三声光移频器的3端口相连，所述的第二声光移频器的2端口为光学频率输出口。

所述的光纤链路由光纤、双向光放大器组成。