用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105356944A(43)申请公布日2016.02.24(21)申请号201510648596.0(22)申请日2015.10.09(71)申请人西南民族大学地址610000四川省成都市武侯区一环路南四段16号(72)发明人黄勤珍彭良福苗峰(74)专利代理机构四川省成都市天策商标专利事务所51213代理人谭德兵(51)Int.Cl.H04B10/2525(2013.01)H04J14/02(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图1页(54)发明名称用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置与方法(57)摘要本发明公开了一种用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置与方法，测量授时主站到授时从站接收端两个不同波长来回传输时延之和ΔT1在授时主站将铯原子钟输出的脉冲信号经过第一编码调制器调制成为射频信号，第一波分复用器将射频信号转换成波长为λ1的光信号后经第一波分复用器耦合入光纤；第二光电转换器接收到波长为λ1光信号后，分别向第二激光器和第二解调解码器发送射频信号，第二激光器在接收到射频信号后将射频信号转换成波长为λ2的光信号，最后返回的脉冲信号和铯原子钟输出的脉冲信号同时送给时延测量模块进行时延测量，测量结果为由授时主站到授时从站接收端来回传输的时延之和。本发明可实现全光网同步，提高了授时精度。CN105356944ACN105356944A权利要求书1/3页1.一种用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于它包括授时主站和授时从站，所述授时主站包括：铯原子钟，用于输出脉冲信号给第一编码调制器；第一编码调制器，用于将脉冲信号调制成为射频信号；第一激光器，用于将所述射频信号转换为波长为λ1的光信号；第一波分复用器，用于将波长为λ1的光信号耦合入光纤；以及将授时从站处理后的波长为λ2的光信号输入第一光电转换器；第一光电转换器，用于将波长为λ2的光信号转换成射频信号并输出到第一解调解码器；第一解调解码器，用于将第一光电转换器输出的射频信号解调出返回的脉冲信号，返回的脉冲信号和铯原子钟输出的脉冲信号同时输送给时延测量模块，该时延测量模块进行时延测量，测量结果ΔT1即为由授时主站到授时从站接收端来回传输时延之和；所述授时从站包括：第二光电转换器，用于将接收到波长为λ1光信号转换成射频信号，并分别发送给第二激光器和第二解调解码器；第二激光器，用于将射频信号转换成波长为λ2的光信号；第二波分复用器，用于将波长为λ2的光信号耦合入与波长为λ1光信号传输的同一根光纤中。2.根据权利要求1所述的用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于所述铯原子钟输出的脉冲信号为1PPS秒脉冲信号。3.根据权利要求1所述的用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于所述第一解调解码器将射频信号解调出的返回脉冲信号为1PPS秒脉冲信号。4.根据权利要求1所述的用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于所述授时主站的时延计算包括：由授时主站到授时从站接收端，光信号波长为λ1的传输延迟为ΔT2；由授时从站接收端到授时主站，光信号波长为λ2的传输延迟为ΔT3，则ΔT1＝ΔT2+ΔT3(1)ΔT1是由授时主站到授时从站接收端来回传输的时延和，为时延测量模块的测量结果。由于每公里光纤时延与波长的关系为式中c为光速，V为光纤归一化频率且满足a＝8.2μm为纤芯半径；2CN105356944A权利要求书2/3页n1为纤芯折射率且满足其中a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6为纤芯的塞尔迈耶尔系数；为n1对λ的一阶导数；由上述关系可以得到光纤时延与波长之间的函数关系ΔT＝f(λ)。因此将波长λ1和λ2代入到时延计算模块中，就可以得到：ΔT2＝f(λ1)×L(3)ΔT3＝f(λ2)×L(4)由公式(1)、(3)、(4)可得到波长为λ1的光信号的传输时延为：5.根据权利要求1所述的用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于所述授时主站对授时从站自动发送经过时延补偿ΔT2秒的脉冲信号。6.根据权利要求1所述的用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于所述时延计算模块计算出光信号单程传输的时延ΔT2后，第一编码调制器根据ΔT2自动将下一次输入的脉冲时间信息补偿ΔT2，经第一激光器转换成λ1，然后经过第一波分复用器、第二波分复用器、第二光电转换器、第二解调解码器，解码出的脉冲信息就是当前的时间信息，授时从站接收端获得与授时主站之间的精确时间同步。7.根据权利要求1所述的用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置，其特征在于所述λ1和λ2光信号的波长范围为1um至2um。8.一种用于高精度光纤授时系统的色散补偿方法，其特征在于它包括：(1)测量授时主站到授时从站接收端两个不同波长来回传输时延