一种飞秒激光时间同步系统及方法技术方案

本申请公开了一种飞秒激光时间同步系统及方法，解决了自由空间时间传递精密度不足的问题。所述飞秒激光时间同步系统包含：发射装置，发射携带校准后第一原子钟时间信息的第一脉冲。接收装置，接收第一脉冲与自身确定的携带未校准第二原子钟时间信息的第二脉冲对比，通过两者的时钟钟差信息校准第二原子钟。本申请可快速构建远距离自由空间激光时频同步链路，通过激光光束指向精密伺服控制长期维持链路稳定，并利用飞秒激光异步光学采样技术，实现远距离自由空间精密时频同步。现远距离自由空间精密时频同步。现远距离自由空间精密时频同步。

【技术实现步骤摘要】
一种飞秒激光时间同步系统及方法


[0001]本申请涉及飞秒激光时间同步
，尤其涉及一种飞秒激光时间同步系统及方法。

技术介绍

[0002]基于光纤的激光时频同步技术因通信容量大、中继距离长、体积小、重量轻等优势而得到广泛应用，然而在星地及星间等广域范围，以及空中、海上等较为复杂并且无法铺设光纤的应用场景中，更多采用灵活性较强的自由空间时间传递技术来实现时频基准远程同步。由于自由空间中的大气湍流会对激光光束指向造成影响，导致接收端信号闪烁，研究自由空间飞秒激光超精密时间同步系统，实现快速构建激光光束指向精密可控并可长期保持的激光传输链路，以此消除大气湍流对信号稳定性的影响，同时利用飞秒激光异步光学采样技术可实现飞秒量级钟差测量，因此对于自由空间激光时频信号稳定传输及精密比对具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种飞秒激光时间同步系统及方法，解决了自由空间时间传递精密度不足的问题。
[0004]本申请实施例提供一种飞秒激光时间同步系统，包含发射装置。所述发射装置包含第一原子钟、第一飞秒激光器、传播飞秒激光器、第一确定模块。所述第一飞秒激光器的重复频率为f1+Δf。所述传播飞秒激光器的重复频率为f1。两台飞秒激光器脉冲在时域上实现互相扫描，同时锁定至第一原子钟，且构建双向传输链路。两台飞秒激光器的脉冲形成激光干涉信号。所述第一确定模块，用于根据激光干涉信号并对第一原子钟进行校准确定第一脉冲。
[0005]本申请实施例还提供一种飞秒激光时间同步系统，包含接收装置。所述接收装置包含第二原子钟、第二飞秒激光器和第二确定模块。所述第二飞秒激光器的重复频率为f1+Δf，且锁定至所述第二原子钟，用于确定第二脉冲。所述第二脉冲为携带未校准的第二原子钟时频信息的飞秒激光脉冲。所述第二确定模块，用于确定第一脉冲，并与第二脉冲对比，通过两者的时钟钟差信息调节第二原子钟的时间。所述第一脉冲为携带准确时频信息的飞秒激光脉冲。
[0006]本申请实施例还提供一种飞秒激光时间同步系统，包含一个上述发射装置和至少一个上述接收装置。所述发射装置发送第一脉冲与一个接收装置的第二脉冲对比，校准第二原子钟生成携带校准后第二原子钟时频信息的第三脉冲发送至其他接收装置。
[0007]进一步地，还包含信号发射模块，用于连接发射装置与接收装置或两个接收装置相互连接，传递脉冲信号。所述信号发射模块包含第一扩束望远镜、分束器、压控反射镜、PID控制器和四象限探测器。所述第一脉冲经过分束器分束，一部分通过压控反射镜进入第一扩束望远镜，另一部分进入四象限探测器。所述四象限探测器，用于将脉冲转换为二维定
向的光电流，得到脉冲的二维坐标。所述PID控制器，用于接收脉冲的二维坐标，微调压控反射镜的位置。
[0008]进一步优选地，所述信号发射模块还包含校准模块和转台。所述校准模块包含信标激光器和控制模块。所述信标激光器，用于发射信标光进入第一扩束望远镜。所述控制模块，用于接收从第一扩束望远镜反馈的信标光，控制转台转动。所述转台转动带动第一脉冲和信标激光转动。
[0009]进一步地，所述第一确定模块，还用于确定第二脉冲。所述第一确定模块通过对比第一脉冲和第二脉冲确定第一原子钟与第二原子钟的钟差。所述第二脉冲为携带未校准的原子钟时频信息的飞秒激光脉冲。所述第二确定模块还用于将第二脉冲向第一脉冲的来源发射。
[0010]进一步地，还包含接收反馈模块。所述接收反馈模块设置在第一扩束望远镜与接收装置之间。所述接收反馈模块包含第二扩束望远镜和光纤反射器。所述第二扩束望远镜，用于接收信标激光并传输至光纤反射器，还用于接收第一脉冲并传输至接收装置。所述光纤反射器，用于将信标激光按原路反射回去。
[0011]本申请实施例还提供一种飞秒激光时间同步方法，使用上述任意一项实施例所述飞秒激光时间同步系统，包含步骤：
[0012]设置第一飞秒激光器和传播飞秒激光器具有微小重频差，实现两台飞秒激光器的脉冲在时域上相互扫描；
[0013]将第一飞秒激光器和传播飞秒激光器通过锁相环路同时锁定至第一原子钟，将第一原子钟钟差设置为零，获取除原子钟以外因素引起的时间偏差；
[0014]两台飞秒激光器构建双向传输链路，使两者脉冲形成激光干涉信号；
[0015]获取激光干涉信号提取时间偏差数据对第一原子钟进行校准；
[0016]传播飞秒激光器生成搭载校准后第一原子钟时间信息的第一脉冲；
[0017]与第一飞秒激光器重复频率一致的第二飞秒激光器锁定第二原子钟，输出搭载第二原子钟时间信息的第二脉冲；
[0018]对比第一脉冲和第二脉冲得到第一原子钟和第二原子钟的钟差，对第二原子钟进行校准。
[0019]进一步地，还包含步骤：用搭载校准后的第二原子钟时间信息的第三脉冲校准其他信号接收模块。
[0020]本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任意一项实施例所述的方法。
[0021]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0022]本申请可快速构建远距离自由空间激光时频同步链路，通过激光光束指向精密伺服控制长期维持链路稳定，并利用飞秒激光异步光学采样技术，实现远距离自由空间精密时频同步。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0024]图1为本申请一种飞秒激光时间同步系统发射装置结构图；
[0025]图2为本申请实施例信号产生模块结构示意图；
[0026]图3为本申请实施例信号发射模块结构图；
[0027]图4为本申请一种飞秒激光时间同步系统接收装置结构图；
[0028]图5为本申请实施例信号接收模块原理图；
[0029]图6为本申请实施例一种飞秒激光时间同步系统结构图；
[0030]图7为本申请实施例飞秒激光时间同步方法流程图。
具体实施方式
[0031]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0032]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0033]图1为本申请一种飞秒激光时间同步系统发射装置结构图。
[0034]本申请实施例提供一种飞秒激光时间同步系统，包含发射装置1。
[0035]所述发射装置包含第一原子钟11、第一飞秒激光器12、传播飞秒激光器13、第一确定模块14。
[0036]所述第一飞秒激光器的重复频率为f1+Δf。所述传播飞秒激光器的重复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞秒激光时间同步系统，其特征在于，包含发射装置；所述发射装置包含第一原子钟、第一飞秒激光器、传播飞秒激光器、第一确定模块；所述第一飞秒激光器的重复频率为f1+Δf；所述传播飞秒激光器的重复频率为f1；两台飞秒激光器脉冲在时域上实现互相扫描，同时锁定至第一原子钟，且构建双向传输链路；两台飞秒激光器的脉冲形成激光干涉信号；所述第一确定模块，用于根据激光干涉信号并对第一原子钟进行校准确定第一脉冲。2.一种飞秒激光时间同步系统，其特征在于，包含接收装置；所述接收装置包含第二原子钟、第二飞秒激光器和第二确定模块；所述第二飞秒激光器的重复频率为f1+Δf，且锁定至所述第二原子钟，用于确定第二脉冲；所述第二脉冲为携带未校准的第二原子钟时频信息的飞秒激光脉冲；所述第二确定模块，用于确定第一脉冲，并与第二脉冲对比，通过两者的时钟钟差信息调节第二原子钟的时间；所述第一脉冲为携带准确时频信息的飞秒激光脉冲。3.一种飞秒激光时间同步系统，其特征在于，包含一个权利要求1所述发射装置和至少一个权利要求2所述接收装置；所述发射装置发送第一脉冲与一个接收装置的第二脉冲对比，校准第二原子钟生成携带校准后第二原子钟时频信息的第三脉冲发送至其他接收装置。4.根据权利要求3所述飞秒激光时间同步系统，其特征在于，还包含信号发射模块，用于连接发射装置与接收装置或两个接收装置相互连接，传递脉冲信号；所述信号发射模块包含第一扩束望远镜、分束器、压控反射镜、PID控制器和四象限探测器；所述第一脉冲经过分束器分束，一部分通过压控反射镜进入第一扩束望远镜，另一部分进入四象限探测器；所述四象限探测器，用于将脉冲转换为二维定向的光电流，得到脉冲的二维坐标；所述PID控制器，用于接收脉冲的二维坐标，微调压控反射镜的位置。5.根据权利要求4所述飞秒激光时间同步系统，其特征在于，所述信号发射模块还包含校准模块和转台；所述校准模块包含信标激光器和控制模块；所述信标激光器，用于发射信标光进...

【专利技术属性】
技术研发人员：付洋，杨宏雷，吴寒旭，张升康，赵伟楠，葛军，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：