基于光纤噪声抑制系统的1.5μm超稳激光系统比对

搭建了一套光纤相位噪声抑制系统。通过环外自拍频,得到噪声本底的秒级频率稳定度为6.8×10~(-18),2000s平均时间后达到2.3×10~(-19)。利用该系统可实现窄线宽激光频率在1.6km实际光纤链路中的传输,传输后环外自拍频信号的秒级频率稳定度可达1.2×10~(-17)。基于连接两个实验室的808m实际光纤链路,将此系统应用于1.5μm超稳激光的比对,通过拍频测量得到激光线宽为(0.54±0.15)Hz,秒级频率稳定度为1.2×10~(-15)。     

基于频移光学反馈的稳定微波频率传递

正提出了一种利用光学频率梳的非线性扩谱效应和波分复用(WDM)技术、不受节点反射影响的传输方案。该方案的设计原理如下:将重复频率为100 MHz的掺铒光纤被动锁模激光器(中心频率1560 m,带宽30 nm)锁定到铷原子钟后,在近端经过WDM的其中一个单通道(通道波长设定为λ_1),光谱带宽被滤波后为100 GHz,波长为λ_1的信号光作为向前传输的信号。信号光在远端通过另一个相同的WDM的λ_1通道进行下载,放大后功率约为19.8 mW.放大后信号光接入1 km长、在1550 nm处群速度色散为零的色散位移光纤(DSF),由于在DSF中1550 nm零群速度色散区域具有很强的四波混频(FWM)效应,输出光学频率梳的光谱得到展宽,然后再接入到远端WDM中相邻的λ_2通道形成环回,从远端WDM公共端返回的波长为λ_2的光信号返回近端的判别信号进行相位噪声比较。环路的相位噪声是将返回信号和近端参考信号进行鉴相来测量,并通过近端的移相器来补偿。通过鉴相器的16-bit A/D采集卡采样的输出电压来测量环外的光信号。实验中测得的系统传输秒稳定度为1.5×10~(-13)和1000 s的稳定度为1.7×10~(-16),这说明该系统中白相位噪声在系统传输噪声中占主导地位。由于实验中采用光学频率梳传输模式只是WDM一个窄带宽通道,这种新方案也展现出了光纤通信网络中的色散不敏感性和兼容性。     

基于拍频法的激光器数字化频率跟踪

为了在光纤双向时频传递系统往返链路中实现同波长传输，提出一种基于拍频法的激光器数字化频率跟踪技术，用于锁定系统中主、从两台分布式反馈激光器的频率。首先，采用光耦合器对两路激光信号进行合束，耦合后的合成光经拍频探测得到10 MHz的光学拍频信号；其次，将该信号和10 MHz正弦波信号进行混频并滤波后得到电学拍频信号，再对该电信号进行采样并由算法处理得到反馈电压值；最后以电流调谐的方式调节从激光器的波长，使其与主激光器的波长保持一致。实验结果表明：实验室50 km光纤时频传递系统连续运行60 h后时间同步百秒时差优于8 ps，相比未使用该技术的系统时间同步精度提高约36 ps。所提方案能够实现低成本激光器的频率跟踪，跟踪效果满足往返链路双向时延对称性要求。     

275km京沪光纤干线高精度时频传递研究

为实现准国土范围内高精度授时和守时,利用光纤传递铯钟、氢钟等高精度原子钟的时频信号,在实际光纤链路上验证其长距离传递性能。采用波分复用和双向双波长的传输方法,介绍了在275km京沪干线上实现高精度时频传递的相关工作。针对长距离光纤链路的特点,探讨了链路损耗与散射、色散与频率噪声、补偿系统动态范围和反馈带宽等对时频传递性能的影响。实验获得了频率信号的秒稳定度达5×10-14和天稳定度达7×10-18的传递性能,同时,千秒尺度下的时间方差可达2.4ps。     

远距离高稳定光纤频率传递技术研究

针对卫星导航系统对高稳定、远距离频率信号传递需求,对光纤频率传递技术原理进行了简要介绍,设计了基于电子相位补偿原理的光纤频率传递系统,并进行了实验验证。实验结果表明,通过单纤双向往返传输的相位补偿方案,实现了100 km光纤频率传递链路相位噪声的实时补偿,频率稳定度为1.13×10~(-14)@1 s,2.19×10~(-17)@10~(4 )s,抵消了光纤链路所处环境温度变化引入的附加相位噪声。     

远距离高精度光纤双向时间比对方法研究

针对光纤传输链路因受光信号衰减、温度变化和振动等因素引起的光学相位起伏,影响时间比对精度的问题,研究了基于双向伪码测距原理的光纤双向时间比对方法,并搭建模型系统进行了实验验证。结果表明,通过单光纤双向双波长的传输方案,在65 km光纤链路上,抵消了往返链路传输时延的不对称性,使时间比对精度可达108 ps。温度变化引起光纤折射率变化是导致时延波动的主要因素,对温度变化与光纤时延的关系进行了分析和仿真,通过温度试验验证了光纤时延随温度变化的温度漂移系数与理论值相符。     

基于外部光反馈的双偏振光纤激光器拍频相位噪声抑制

以光纤光栅作为反射镜,将双偏振光纤激光器的一小部分输出光经光纤延迟线延迟后再反馈回激光腔,降低了拍频信号的相位噪声。结果表明:反馈时间越长,噪声降低的幅度越大。以50m长的单模光纤作为延迟线,降低了双偏振光纤光栅激光器拍频信号20dB以上的相位噪声,在10kHz偏移处相位噪声达到-92dBc/Hz的水平;光反馈的偏振态对外部光反馈系统的噪声抑制能力有影响,并对双偏振光纤激光器的拍频频率有微弱的调谐能力。     

光载一机多天线远程GNSS差分监测系统

该文设计了一种光载一机多天线远程全球导航卫星系统(GNSS)差分监测系统。该系统利用微波光子链路远程采集多个远端天线接收的GNSS信号,并传输回本地端;然后在本地端借助高速光开关,以时分模式依次建立各远端信号与参考基准信号的载波相位双差模型方程,处理后实时获得高定位精度。实验中布设了10 km微波光子链路,3个远程监测点在E, N, U方向定位精度都达到毫米量级、实时响应时间低于10 ms。与传统一机单天线方案相比,该光载一机多天线GNSS差分监测系统在不降低定位精度的前提下,显著提升了监测/覆盖范围、实时监测/响应时间,以及大规模监测的性价比。因此,该系统在大型土建工程、自然环境大规模监测具有重要应用价值。      

基于伪码测距的光纤双向时间比对技术

针对分布式雷达组网等对高精度时间同步的需求,在基于伪码测距的卫星双向时间比对系统基础上,利用光纤双向传输链路替代无线射频传输链路,开展基于伪码测距的光纤双向时间比对技术验证试验,采用单纤双向双波长的光信号传输体制实现了高精度光纤双向时间比对.试验结果表明,在105 km光纤链路上,光纤链路受环境变化引起的时延波动几乎被...     

基于相位校正的高稳定射频信号光纤传输

提出了一种新的基于相位校正的高稳定射频信号光纤传输方案,在本地终端采用一个本地振荡器和两个混频器,远端接收的射频信号与本地终端信号相比只有很小的抖动.建立了20km传输实验系统,在一根2 0km的单模光纤上传输6GHz的射频信号,系统相位残余抖动不超过1.33ps.     

基于微波光子的复合式时频传输技术研究

光载射频传输技术在地基无源探测、分布式阵列合成孔径、空间探测等诸多领域具有广泛的应用,用于实现不同子阵之间的信号互连与信号相参。针对传统光载射频传输技术中相位稳定度低、时延变化大、易受环境影响等问题,本文提出一种复合式微波光子时频传输技术,通过结合被动和主动时频传输技术,分别实现了本振点频信号的光纤分发和中频宽带信号的光纤回传,联合两者之间技术优势实现了系统的相位高稳定度和宽带信号传输的目的。本系统可实现本振信号、中频信号在中心端和远端的时频稳相传输。通过对比实验和综合测试,实现1.6 GHz本振和(1.6±0.5) GHz中频信号的稳相传输,传输距离为5 km,经过在-40～+70℃的环境试验验证,温度变化范围内上下行微波光子链路中相位波动小于±1.5°。     

一种光纤双向时间比对时间码的设计与验证

提出了一种适用于通过光纤链路实现高精度双向时间比对的时间编码方案.在保留IRIG-B(DC)码型格式的基础上,通过压缩码元宽度实现时间编码信号在光纤链路中的高精度传输.给出了基于FPGA的时间编解码实现方案,在1m电缆和室内50km光纤传输链路上进行了双向时间比对的实验.实验结果表明,该方案可稳定精确地实现时间传递,1m电缆的传输精度优于33ps,50km光纤传输精度优于55ps.     

一种采用光学相位分集接收技术的相干光正交频分复用远端接入系统

提出了一种采用基于光学相位分集接收技术实现远程相干光正交频分复用(CO-OFDM)信号的远程光接入方案,并进行了理论研究和仿真验证。在本方案中,没有使用色散补偿光纤(DCF)或者色散补偿模块(DCM)补偿光纤信道色散导致的负面效应,原因是CO-OFDM信号能有效抵抗传输过程中色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)引起的负面效应。仿真结果表明,10Gbit/s CO-OOFDM信号在标准单模光纤(SMF-28)传输320km后,采用相位估计技术得到的OFDM电信号,其时域波形的相位抖动幅度更小;与采用光载波自提取技术接收相位调制COOFDM的方案进行比较,测试误差向量幅度(EVM)的结果表明,本文方案可以获得更好的COOFDM信号接收性能,星座图中星座点收敛更加紧凑,接收的CO-OFDM信号质量更高。     

一种60GHz毫米波全双工光纤无线通信系统

为了实现有线信号和无线信号的同时传输,采用将有线信号和无线信号分别在两个正交的偏振态中构造混合网络的方法,用非对称输入的双臂马赫-曾德尔调制器来产生无线信号中的毫米波;利用相位调制器实现差分相位键控调制格式,以便在上行链路中实现载波重用有线信号,分别将调制后两个正交偏振态信号耦合到同一光波长上经过光纤传输至基站。在基站处将两个正交偏振态的信号分离,携带无线信号光载波经光电检测放大后由天线传输出去,而携带有线信号光载波分为两路,一路经过平衡检测器检测得到有线信号,另外一路应用到上行链路中实现载波重用。通过OPTICSYSTEM软件进行了理论分析和实验验证,得到了10Gbit/s有线信号和60GHz无线信号通过光纤传输50km后的眼图。结果表明,该方案传输效果很好。     

光纤频率传输中相位漂移的主动抑制研究

提出了一种基于线性光子射频移相器的光相位漂移主动抑制方案,方案中采用了双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)和本地微波信号光滤波器,通过控制DPMZM的偏置电压补偿光纤传输产生的相位漂移.建立了20km频率传输实验系统,在时间抖动均方根小于0.5ps的20km单模光纤中传输了0.5GHz的参考信号.     

发射机

0320085远程视频传输和实时采集系统设计[刊]/张红霞//电视技术.—2003,(4).—75～77(L)设计一种基于 PCI (外设部件互连)总线的远程光纤视频传输和实时采集系统,视频传输采用光纤作为传输介质,模拟视频信号经光发射机转换为光信号后     

基于扫频激光器的超宽带线性调频信号产生传输研究

提出了一种基于扫频激光器的超宽带线性调频(LFM)信号产生和传输的方法。该方法使用扫频激光器产生频率随时间周期性变化的光信号,注入马赫-曾德尔调制器后产生载波抑制双边带光信号,利用嵌有光纤光栅(FBG)的Sagnac环完成双边带光信号的分离。Sagnac环的透射光信号经延时后与反射光信号拍频,从而产生了超宽带LFM信号。仿真分别产生了载频30 GHz、带宽16 GHz、时宽带宽积8000的超宽带连续波LFM信号和超宽带脉冲波LFM信号。所提方案解决了天线拉远场景中超宽带LFM信号经光纤传输时的功率周期性衰落问题。在多目标探测分析中,方案产生的信号表现出高精度临近目标分辨能力。所提方案具有载频、时宽、啁啾率和啁啾符号独立调谐的优点,可实现高载频、超宽带LFM信号的产生和功率周期性衰减抑制传输。     

基于铷原子调制转移光谱技术的1560nm光纤激光器频率锁定研究

1560 nm窄线宽激光器作为光学C波段的重要波长成分,在光纤传感和激光雷达等领域有着广泛的应用,实现该波段的激光稳频对光谱学和精密测量具有重要意义。本文采用1560 nm窄线宽光纤激光器作为种子光源,倍频至780 nm波段后,利用调制转移光谱（MTS）将倍频光锁定在铷原子(⁸⁵Rb)D2线的3-4交叉峰上;并研究探测光和泵浦光功率比、调制解调信号的频率和幅值来优化MTS信号,最终同时实现1560 nm光纤激光器的频率锁定及780 nm的稳频输出。激光器稳频后与低噪声精密锁定的光学频率梳进行拍频,通过频率计测量拍频信号并进行Allan方差分析,积分时间为10 s时,相对频率稳定度为1.4×10^-11。     

基于3×3耦合器的光纤水听器时分复用系统的光强补偿方法

提出一种在光纤水听器时分复用系统中以3×3耦合器作为匹配干涉仪的光强补偿方案,光纤水听器仍为2×2耦合器结构。该方案以时分复用中的非干涉脉冲作参考光强,通过对3×3耦合器两路输出进行简单数学运算并结合数字反正切技术实现信号解调,光强波动和耦合器分光比变化导致的信号畸变得到有效抑制。算法不需要载波调制,可实现光纤水听器近似等臂干涉,有利于降低系统相位噪声。算法的运算量小且适用于一般的非对称3×3耦合器,解调动态范围大。利用该方案实现了8路光纤水听器时分复用实验系统,在光功率变化约10%时,光强补偿方法可将总谐波失真平均值降低30dB,系统噪声本底在信号频率为1kHz时小于30μrad/Hz1/2。     

一种基于波分复用技术的频率传输远端补偿新方案

为解决光纤频率传输系统大规模组网带来的中心设备复杂、工作负荷大和可靠性低等问题,提出了一种相位波动在远端自主补偿的频率传输新方法.该方法采用波分复用技术,将信号通过双支路传输至远端,通过鉴相、相关计算实现相位波动的高精度测量,通过电学移相实现高精度补偿.理论仿真验证了该方法的有效性.在传输频率为10 MHz、通信窗口分别为1310和1550 nm、光纤链路长度为25 km的仿真测试中,远端信号的同步精度达到0.22 mrad.