[发明专利]一种适用于自由空间的激光时间频率同时传递系统

说明书

本发明公开了一种适用于自由空间的激光时间频率同时传递系统，属于高精度时频传递和测控技术领域。其在发送端基于BPSK调制将时间信号加载到频率信号上，通过自由空间链路将频率信号和时间信号发送到接收端。接收端将信号反射回发送端，通过被动相位噪声补偿的方法对由传输链路引入的相位噪声进行抑制。接收端将经过补偿的频率信号和时间信号再次发送至接收端，通过光电转换和BPSK解调将频率信号和时间信号分别解调出来，分发给用户端进行使用。本发明实现时间和频率信号在自由空间中的同时传递，有效地降低了当前时间频率同时传递装置的复杂度以及提高了自由空间时间频率传递的精度。

技术领域

本发明涉及到高精度时频传递和测控技术领域，特别涉及一种适用于自由空间的激光时间频率同时传递系统。

背景技术

时间是目前为止七个国际基本单位中测量精度最高的单位，在定位导航、深空探测、精密测量、大地探测、基础物理研究等领域，高精度的时间频率标准都有着广泛应用。但是在自由空间中，时间频率的传输仍然以基于卫星的微波手段为主，无法满足日益提升的时频标准的高精度传输要求。基于激光的自由空间时频传输技术以其高精度的时间频率传输，在近些年来得到众多研究机构的关注。该技术的研究对于天地一体化联合守时精度的提升具有重大意义，是未来空间高精度时间频率传递的重要发展方向。同时，基于自由空间的激光时频传递技术的研究对天文学、计量学、地球物理、甚长基线干涉测量(VLBI)、平方公里射电望远镜阵列(SKA)、基本物理常数测定等研究领域，均具有重要意义。

针对用户对于时间频率的不同需求，有时需要将时间信号和频率信号同时传递给用户端供用户使用，因此需要发展时频同传技术。在时频同传技术中，时间和频率信号传输方式一般有两种形式：(1)将时间和频率信号同时调制到一个信道中进行传输。例如在频率信号时域波形上嵌入时间信号的特征信息，在接收端对该特征信息进行检测解调，从而恢复出时间信号。(2)使用波分复用技术将时间和频率信号分别调制到两个信道进行传输。该方法将时间和频率信号加载到了两个波长的激光上，通过波分复用耦合到一根光纤中，接收端再通过波分复用将两束激光分离开来，各自恢复时间和频率信号。

在当前的时频同传技术体系中，基于电延迟线芯片的时频同传方案为上述第(1)种形式，将复杂和庞大的光学延迟设备替换为电延迟线芯片，从而将补偿系统中的延迟环节从光路移动到电子线路中，该方案时间和频率传递稳定度和精度较高，但需用到自主设计的压控电延迟芯片以及1pps嵌入器和检测器等器件，实现成本高，技术复杂，且对电延迟芯片低相噪的特性要求较高。基于主动相位补偿的时频同传方案为上述第(2)种形式，将时间和频率信号加载到两个波长的激光上进行传输，使用波分复用和波分解复用来实现时频同传，该方案优点是可以将时间传递系统和频率传递系统简单的通过波分复用的形式结合起来，但是由于传输波长的不一致，会导致往返时间延时的不对称性以及色散等问题，造成时频同步精度的降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于自由空间的激光时间频率同时传递系统；该系统有效降低现有时频同传系统的复杂度，提升传递精度。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种适用于自由空间的激光时间频率同时传递装置，包括发送端和接收端；

所述发送端包括激光器单元、第一光纤分束器单元、第二光纤分束器单元、第一光电探测单元、第二光电探测单元、第一BPSK调制单元、第一马赫曾德调制单元、第二马赫曾德调制单元、第一混频单元、第一带通滤波单元、第二带通滤波单元、第一3倍频单元、第一望远镜单元、第二望远镜单元和第三望远镜单元；