一种光纤光学频率传递信号再生净化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤光学频率传递信号再生净化系统，包括：光信号接收模块，光电探测模块，信号调理模块，混频模块，信号处理模块，声光调制器，光信号输出模块。本发明专利技术的光纤光学频率传递信号再生净化系统利用外差拍频装置探测并抑制待净化光学频率信号噪声并实现相位相干，通过将本地超稳光源相位锁定到上级传递光相位上，实现激光的相干放大及净化，此外，通过此方法能够避免噪声逐级累加的问题，从而提升信号传输质量，进一步提高光学频率的传输精度。传输精度。传输精度。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光学频率传递信号再生净化系统


[0001]本专利技术属于时间频率传递领域，具体涉及一种光纤光学频率传递信号再生净化系统。

技术介绍

[0002]随着精密光学频率标准研究的不断深入，国际上锶原子光钟的稳定度已达到1E
‑
19量级，光纤光学频率传递作为一种精度高、稳定且可靠的传递方式，不仅可以协助实现位于不同国家不同实验室的光钟和微波钟之间的日常比对，还扩展了光学频率标准的应用领域。为了在频率传输后仍可以保持频率源的高稳定度特性，频率传输的长期相对稳定度应优于1E
‑
19量级。通过光纤对光学频率传递上千公里时，目前需利用级联技术分段对光纤链路噪声进行抑制，现有的级联技术包括两种，分别是基于EDFA光放大中继和基于再生光中继，但两种中继方案都无法避免噪声抑制带宽外高频处噪声逐级累加后信号质量的严重恶化，从而影响光学频率传递信号的传输精度。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种光纤光学频率传递信号再生净化系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0004]一种光纤光学频率传递信号再生净化系统，包括：
[0005]光信号接收模块，用于将待净化的第一频率信号以及信号输出模块输出的第二频率信号进行耦合得到耦合信号；
[0006]光电探测模块，连接所述光信号接收模块，用于对待净化的第一频率信号与信号输出模块输出的第二频率信号之间的频率差进行探测形成拍频信号；
[0007]信号调理模块，连接所述光电探测模块，用于对所述拍频信号进行处理得到调理信号；
[0008]混频模块，连接所述信号处理模块和信号发生器，用于对所述调理信号和信号发生器输出的信号进行混频处理；
[0009]信号处理模块，连接所述混频模块，用于对混频后的信号进行调理去噪得到净化反馈信号；
[0010]声光调制器，连接所述信号处理模块和超稳激光器，用于待净化信号与所述超稳激光器输出信号进行相位相干得到净化相干信号，所述；
[0011]光信号输出模块，输入端连接所述声光调制器，输出端连接所述光信号接收模块，用于将所述净化相干信号进行分光后，将第一路输出信号输出至光信号接收模块作为待净化的第一频率信号，将第二路输出信号作为净化光信号输出。
[0012]在一个具体实施方式中，所述信号处理模块包括依次连接的鉴相单元、平均单元、降采样单元、低通滤波单元、相位累加单元、数字PID单元和直接数字式频率合成单元。
[0013]在一个具体实施方式中，所述光信号接收模块和所述光信号输出模块均为Y型耦
合器，所述Y型耦合器为90:10分数器。
[0014]在一个具体实施方式中，所述声光调制器的驱动频率为10MHz
‑
500MHz。
[0015]在一个具体实施方式中，所述混频器的输出频率由信号发生器的主频确定，其中，所述信号发生器的主频至少为混频器的输出频率的四倍。
[0016]在一个具体实施方式中，所述信号发生器的输出频率范围为1MHz
‑
1.5GHz。
[0017]在一个具体实施方式中，所述信号处理模块为FPGA处理芯片。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]1、本专利技术的光纤光学频率传递信号再生净化系统利用外差拍频装置探测并抑制待净化光学频率信号噪声并实现相位相干，通过将本地超稳光源相位锁定到上级传递光相位上，实现激光的相干放大及净化，使得系统设计的复杂性降低，此外，通过反馈回路的方式能够避免噪声逐级累加的问题，从而提升信号传输质量，进一步提高光学频率的传输精度。
[0020]2、本专利技术的光纤光学频率传递信号再生净化系统的数据信号处理模块基于FPGA芯片搭建平台，具有集成度高，灵活性强，成本低的优点。
[0021]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例提供的一种光纤光学频率传递信号再生净化系统模块框图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的一种信号处理模块框图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0025]实施例一
[0026]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种光纤光学频率传递信号再生净化系统模块框图，包括：
[0027]光信号接收模块10，用于将待净化的第一频率信号以及信号输出模块90输出的第二频率信号进行耦合得到耦合信号；
[0028]需要说明的是，光信号接收模块为2输入1输出的光纤耦合器，待净化的第一频率信号为通过光信号接收模块的一个输入端接收的传递信号，该传递信号由于传递过程中存在损耗及噪声，需要进行再生净化，而信号输出模块输出的第二频率信号为前一次净化后的信号，该前一次净化后的信号通过光信号接收模块的另一个输入端输入至光信号接收模块中，从而使得两路信号进行耦合，得到耦合信号。
[0029]光电探测模块20，连接所述光信号接收模块10，用于对待净化的第一频率信号与信号输出模块90输出的第二频率信号之间的频率差进行探测形成拍频信号；
[0030]一般的，两者的频率差可以表示为f1+f
t
，其中f1为超稳激光器的固有频率，f
t
为两路信号的实际频率差。
[0031]信号调理模块30，连接所述光电探测模块20，用于对所述拍频信号进行处理得到调理信号；
[0032]信号调理模块包括带通滤波器31、低噪声指数放大器32和跟踪滤波器33，以对该拍频信号进行放大滤波，以便满足混频器的指标要求。
[0033]混频模块40，连接所述信号处理模块40和信号发生器60，用于对所述调理信号30和信号发生器60输出的信号进行处理；
[0034]在进行混频时，需要将所述信号调理模块30输出的信号通过混频器与信号发生器60输出信号相混获得一个较小频率的信号。
[0035]本实施例优选的信号发生器的频率范围为1MHz
‑
1.5GHz，混频器的输出频率为2MHz。
[0036]信号处理模块50，连接所述混频模块40，用于对混频后的信号进行调理去噪得到反馈信号；具体的，请参见图2，所述信号处理模块50包括依次连接的鉴相单元、平均单元、降采样单元、低通滤波单元、相位累加单元、数字PID单元和直接数字式频率合成单元。即，首先通过鉴相单元解调获得原始信号相位误差，误差信号通过平均单元和降采样单元平均降采样后通过低通FIR滤波器滤除环境因素导致的跳点，之后通过相位累加单元累加算法实现相位延展从而消除激光器之间的频率漂移，最后将信号通过数字PID单元调整发送给直接数字式频率合成单元。本专利技术的光纤光学频率传递信号再生净化系统的数据信号处理模块基于FPGA芯片搭建平台，具有集成度高，灵活性强，成本低的优点。
[0037]声光调制器70，连接所述信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光学频率传递信号再生净化系统，其特征在于，包括：光信号接收模块，用于将待净化的第一频率信号以及信号输出模块输出的第二频率信号进行耦合得到耦合信号；光电探测模块，连接所述光信号接收模块，用于对待净化的第一频率信号与信号输出模块输出的第二频率信号之间的频率差进行探测形成拍频信号；信号调理模块，连接所述光电探测模块，用于对所述拍频信号进行处理得到调理信号；混频模块，连接所述信号处理模块和信号发生器，用于对所述调理信号和信号发生器输出的信号进行混频处理；信号处理模块，连接所述混频模块，用于对混频后的信号进行调理去噪得到净化反馈信号；声光调制器，连接所述信号处理模块和超稳激光器，用于待净化信号与所述超稳激光器输出信号进行相位相干得到净化相干信号；光信号输出模块，输入端连接所述声光调制器，输出端连接所述光信号接收模块，用于将所述净化相干信号进行分光后，将第一路输出信号输出至光信号接收模块作为待净化的第一频率信号，将第二路输出信号作为净化光信号输出。2.根据权利要求1所述的光纤光学频率传递信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，刘涛，邓雪，董瑞芳，张首刚，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：