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文檔簡介
1、高精度的頻標信號遠程傳遞技術(shù)在精密計量、基礎(chǔ)科學研究和國防等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,如基本物理常數(shù)測量、相對論驗證、衛(wèi)星導航、甚長基線干涉測量以及基于加速器的Χ射線脈沖源等均要求遠距離高精度頻率傳遞。然而,現(xiàn)有基于衛(wèi)星的時頻傳遞技術(shù)最高只能提供10-15/天的穩(wěn)定度,在短的時間尺度上的穩(wěn)定度更差,已不能滿足新一代高穩(wěn)定頻率基準傳遞的需求。
光纖鏈路的穩(wěn)定性(特別是在短時間內(nèi)尺度上)比自由空間通路的更高,而且同時具有低損耗、受外界
2、環(huán)境的影響較小、高帶寬等優(yōu)點。因此,利用光纖傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)高精度的頻率傳遞引起了越來越多的研究者的關(guān)注,被認為是一種極有前途的解決方案。然而在光纖傳輸過程中會引入額外的噪聲,使傳遞的頻標信號的穩(wěn)定度惡化?;诖?,本文的主要工作是系統(tǒng)地分析光子鏈路傳輸引入的相位噪聲及其對頻率傳遞穩(wěn)定度的影響,研究光子鏈路的相位噪聲抑制技術(shù)及新的頻率傳遞方案,并開展光纖頻率傳遞的實驗研究。本文的主要工作如下:
(1)系統(tǒng)地分析了光纖傳輸中引入的各類
3、噪聲,建立了噪聲與頻率穩(wěn)定度的數(shù)學模型,從理論上給出了各噪聲對頻率穩(wěn)定度的影響。對激光器的FM噪聲、EDFA的ASE噪聲等引入的相位噪聲及其對頻率穩(wěn)定度的影響進行實驗測試,驗證了數(shù)學模型的正確性、理論分析的有效性。
(2)在分析噪聲特性的基礎(chǔ)上,研究光子鏈路的相位噪聲抑制技術(shù)。采用低偏置電光調(diào)制器偏置電壓的方案來降低光子鏈路的本底相位噪聲。針對光纖傳輸引入的相位噪聲,從理論上分析了環(huán)路相位噪聲補償技術(shù)的性能,仿真了補償系統(tǒng)的相
4、位噪聲補償效果,也探究了限制相位噪聲抑制比的因素。
(3)設(shè)計了基于數(shù)字式主動光學相位噪聲補償?shù)念l率傳遞方案,在該方案中,采用雙混頻時域差分技術(shù)實現(xiàn)了高精度時延抖動檢測,采用FPGA實現(xiàn)了數(shù)字相位噪聲補償控制器,提高了補償?shù)木?,同時增加了系統(tǒng)的靈活性和擴展性?;跀?shù)字式相位噪聲補償方案開展了100 km光纖頻率傳遞實驗,傳遞的穩(wěn)定度達到5×10-14/秒,2×10-17/天。
(4)提出了一種基于微波光子移相器的光
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