基于双纤单向传输的授时方法

依据光纤折射率温变效应,得出了单向链路和往返双纤链路中单波长信号时延波动与双波长信号时延差波动的比值相等的理论模型,进而提出了与现有光纤通信网络兼容的双纤单向传输授时方法,仿真研究了双波长信号时延差波动和比值随波长和温度的变化规律。搭建了75 km双纤单向链路的延时测量平台,对比值相等模型进行了实验研究。实验结果表明:传输50 km后在终端站得到的比值为-266.9,时间信号经75 km双纤往返传输回本地站后得到的比值为-256.4,推算得出单向传输时延波动的理论与实际值相差520 ps。仿真和实验结果验证了基于双纤单向传输的授时方法的可行性。     

基于双向时分复用同纤同波传输的时间同步系统

设计了一种基于双向时分复用同纤同波传输的时间同步系统。为了消除钟差,实现从端与主端的时间同步,利用双向时分复用同纤同波时间比对得到从端与主端的钟差,通过校频和比例-积分-微分控制算法调整从端压控晶振的输出频率。双向时分同纤同波传输链路双向传输的时延对称性,使系统只需进行端机标定,无需对不同长度的光纤链路进行标定。在实验室盘纤和实地光纤链路上的实验结果表明,不同长度光纤链路下,本系统同步后的平均钟差均优于10 ps;在长约60 km的实地光纤链路上,本系统同步后的平均钟差小于9 ps, 3σ钟差优于285 ps,时间偏差优于16 ps/s(短稳)、7 ps/10~4 s(长稳)。     

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。     

导航设备时延测量技术分析

为了提高无线电卫星导航定位系统(RNSS)的精度,需要对导航设备时延进行精确测量。给出了导航设备的时延测量方法,研究了使用专用时延传递设备进行时延测试的实现方案,介绍了专用时延传递设备对接收链路和发射链路进行时延测量的方法,指出了该方法的创新性和实际测试过程中的应该注意的问题,给出了测试结果及误差分析。     

卫星激光测距系统皮秒准确度时延标定研究及应用EI北大核心CSCD

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)以脉冲激光为媒介获取卫星的精确距离,是空间大地测量技术中准确度最高的手段。在传统卫星激光测距系统中,通过测量已知距离的固定靶目标实现系统总时延的标定,对获取单向发射或接收时延的研究较少,这制约了卫星激光测距在激光时间比对、多台站协同测距及行星际激光测距等方面的应用。文中开展皮秒准确度时延标定方法的研究,首先,分析了卫星激光测距系统的时延组成及影响因素;其次,以中国科学院上海天文台卫星激光测距系统为平台,开展电学、光学和光电转换等时延的高精度测量,并将各部分时延组合完成收发时延的标定;最后,分析发射和接收时延标定的准确度,并将时延标定方法应用于地靶距离偏差的校验,验证时延标定方法的可行性。结果表明,发射和接收时延标定的准确度分别优于11 ps和13 ps,地靶距离偏差与国际激光测距组织(ILRS)反馈值相差仅11 ps。     

基于RF时钟功率探测法的色散在线监测研究

提出了一种基于射频(RF)时钟功率探测法的色散监测方案,该方案利用光链路色散效应导致光信号频谱上下边带相位间产生相位差的原理,通过对加载导频RF进行扫频并分析所输出的RF功率谱,由功率谱与被测链路色散余量的关系曲线精确计算出链路色散值。文章基于所提出的方案进行了仿真研究,分别在RF频率设定为8GHz,15GHz,21.21GHz三个频率点对应测出986ps/nm,272ps/nm,136ps/nm三组一阶色散值;在整个仿真研究过程中所提方案的测量精度最高可控制在0.1ps/nm以内。     

基于双波长传输的600 km光纤授时实验

针对长距离高精度光纤时间同步需求,利用双向掺铒光纤放大器(EDFA)进行传输距离扩展.介绍了光纤授时系统组成,通过构建光纤授时链路时延模型,重点对长距离光纤授时系统中的不对称时延问题进行了研究分析,并详述了精确校准方法,最后搭建实验平台对授时性能进行了测试验证.测试结果表明:时间同步准确度达-47 ps,同步精度达12...     

基于单向传输的光纤时延波动测量

为了与现有光纤通信网络兼容,研究了一种基于单纤单向传输的光纤时延波动测量方法。基于色散温变效应和Sellmeier等式,建立了利用温度的准确测量和双波长光信号传输时延差波动反推单向时延波动的比例模型。令模型中的比例系数是单波长时延波动和双波长时延差波动的比,仿真研究了温度和波长差对比例系数的影响。搭建了75 km光纤单向时延波动测量实验平台,实验结果表明:实测比例系数?258.4接近于理论比例系数?277.3,对应单向传输时延波动误差为660 ps,实验结果验证了模型的正确性和基于单向传输的光纤时延波动测量的可能性。     

脉冲雷达测距时间-电压转换方法

针对传统的雷达测距方法中实现皮秒级的时间测量比较困难;微波计数器及TDC-GP时间数字转换芯片可以达到皮秒量级的时间测量,但价格昂贵,不能得到广泛应用。文中提出了一种基于时间-电压转换原理,通过积分运算电路将时间的测量转化为电压的测量,进而达到测量距离的目的。实验结果表明,当系统采用14位A/D转换可以实现6.1ps的时延测量,当系统采用16位A/D转换,可以测得1.5 ps的时延。该方法实现简单,并且降低了雷达系统的成本,远距离和近距离的测量均适用,不存在距离模糊问题。     

基于双纤单向波分复用技术的时间同步系统

提出了一种基于双纤单向波分复用技术的时间同步系统。系统主从站点之间由双光纤链路连接,通过4台时间间隔计数器对两种波长、4路时间信号的传输时延值测量及对应的比值关系,可对主从站点的时钟钟差进行精准测算。本方案算法可消除环境温度对光纤长度、折射率、传输群时延等因素的影响。主从站点分别由100km和90km两根光纤相连,当光纤链路温度在-20～40℃变化环境下,采用1310～1550nm波长时,能够将主从站点钟差估算误差降低约13ns,采用1490～1550nm波长时,授时精度将提升约200 ps。     

Study of SBS slow light based on nano-material doped fiber

A novel optical fiber doped with nano material InP is manufactured by the modified chemical vapor deposition (MCVD). The slow light based on stimulated Brillouin scattering (SBS) in the optical fiber is studied. The results show that a time delay of ~738 ps is obtained when the input Stokes pulse is 900 ps(FWHM) and the SBS gain is ~15. It shows that a considerable time delay and an amplification of the input light can be achieved by this novel optical fiber.     

Measurement of dispersion using short lengths of an optical fiber and picosecond pulses from semiconductor film lasers

Group velocity dispersion spectra have been determined for 7.8-m lengths of a single-mode optical fiber. The dispersion spectra are derived from measurement of the transit delay time of picosecond pulses (4-10 ps) from optically pumped ultrashort cavity semiconductor film lasers. The delay time spectra have been measured to 1 ps precision over the range from 1.11 to 1.53 μm for single-mode step-index and quadruple-clad fibers. This is the highest temporal resolution achieved for any pulse delay measurement in optical fibers. The resulting dispersion spectra are in good agreement with measurements made for the same fibers by other techniques.     

采用可调谐激光器提高光纤延迟线精度的研究

为了提高一种3bit可变光纤延迟线的延时精度,提出一种采用可调谐激光器作为系统光源的技术,利用光纤的材料色散特性即光纤的折射率随传输波长变化而改变的特点,来改变延时光纤中信号存储的时间,从而达到提高光纤延迟线延时精度的目的。仿真结果表明,采用该种技术的光纤延迟线系统,平均延时误差从4.1ps下降到了1.3ps,延时精度得到了显著提高。     

单波长单光纤时间双向传递的研究

针对温度和光波长对光纤传输时延的影响,研 究了单波长单光纤时间双向传递方法,传输距离 为2km的单波长单光纤时间双向传递的同步精度为27.5ps,抖动峰 峰值为209ps,测试结果显示单波长单 光纤时间双向传递方法能减小温度和波长对光纤传输时延的影响和提高时间传递精度。随温 度和波长变化 的光纤传输时延是影响光纤时间双向传递精度的主要因素,用Matlab定量分析了温度 和波长对材料色 散、折射率及光纤传输时延的影响,并且理论分析了单波长单光纤时间双向传递的同步精度 。     

19 ps switching of a bistable laser diode with 30 fJ optical pulses

19-ps optical switch-on of a bistable laser diode with only 30-fJ input coupled optical energy at a repetition rate of 500 MHz is reported. The bistable laser was an inhomogeneously pumped three-section Fabry-Periot laser diode. The switch-off time was 94 ps, probably limited by the duration of the electrical reset pulse. Longer turn-on delay times were recorded when switching with less input energy     

低相干光干涉法测量光子晶体光纤延时

对相位敏感型低相干光干涉(OLCR)法延时测量系统进行了理论分析,建立了相关数学模型,搭建了基于非平衡迈克尔逊干涉仪的OLCR测量装置,以掺铒光纤放大器(EDFA)自发宽谱光作光源,对光子晶体光纤(PCF)延时(1540～1560nm)进行测量,取得0.14ps左右的测量精度。利用该系统测量光学元件参数,多采用元件末端面反射光与参考光干涉,但对光纤等器件的延时参数进行测量时,利用透射光会更加方便。     

Continuously Variable Optical Delay Line Based on a Chirped Fiber Bragg Grating

In this letter, a continuously variable optical delay line (ODL), useful for phased array antennas, is experimentally demonstrated. The ODL operates at a single optical wavelength and it is based on a linearly chirped fiber Bragg grating (LCFBG). Continuous true time delay is achieved by changing the temperature of the LCFBG. In order to limit the actuating temperature range, the grating was bonded to a metallic support and the effect of the thermal apparent strain was considered. The time-delay response of the system is measured with an optical signal modulated with double sideband technique at a frequency of 2 GHz. The experimental results demonstrate a time-delay resolution of 3.1 ps employing a temperature controller with a stability of plusmn0.1 degC and a maximum time delay of 96 ps over a temperature range of 16 degC-40degC. The time-delay-temperature characteristic offers a slope of 3.8 ps/degC with a mean-square deviation from the linearity of 3.5 ps. Such a delay line, by operating at a single optical wavelength and by using a simple actuating system, offers many advantages being low cost, compactness, and reliability. The main limitation to the ODL resolution is due to the amplitude ripple of the LCFBG used and a performance enhancement can be obtained with specifically tailored LCFBG     

2500 km-10 Gbps RZ transmission system based on dispersion compensation CFBGs without electric regenerator

The characteristics of chirped fiber Bragg gratings (CFBGs) are optimized so that the ripple coefficient of the power reflectivity spectrum and group time delay are less than 1 dB and |± 15| ps, group delay is about 2600 ps/nm, polarization module dispersion is very small, PMD<2 ps, -3 dB bandwidth is about 0.35 nm, and insertion loss is about 4-5 dBm. Using dispersion compensation CFBG, a 2500 km-10 Gbps RZ optical signal transmission system on G.652 fiber was successfully demonstrated without an electric regenerator by optimizing dispersion management and loss management. The RZ optical signal was generated through a two-stage modulation method. At 2081 km, the power penalty of transmission is about 3 dB (conditions: RZ signal, BER = 10-12, PRBS = 1023 - 1); At 2560 km, the power penalty is about 5 dB. It is superior to the system using NRZ under the same conditions.     

高精度光纤时间频率一体化传递

为满足各工程应用领域对于高精度时间频率同步的需求,降低系统复杂度,保障大规模光纤时频传递网络的顺利建设,该文提出基于伪码调制技术的光纤时间频率一体化传递方法,设计并搭建了光纤时间频率一体化传递系统,完成了光纤单向和双向时频一体化传递。在单向时频传递试验中,分析了温度变化对于系统传输时延的影响;在双向时频传递试验中,实现了时间频率的高精度传递,系统附加时间传递抖动为0.28 ps/s, 0.82 ps/1000 s,附加频率传递不稳定度为4.94×10–13/s, 6.39×10–17/40000 s。试验结果表明,该方法实现了时间、频率一体化高精度同步,且系统附加时间传递抖动优于目前各光纤时间同步方案。