【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精度频率传输，特别是基于倍频蓝绿激光的水下高精度频率传递系统，利用强度调制器将频率源信号低噪声调制在种子激光上，然后经过放大倍频至蓝绿波段，同时利用数字移相器将水下信道产生的相位波动进行预先补偿，实现频率信号在水下的同步传输，可应用于光钟/原子钟等时钟比对、水下频率传输等领域。
技术介绍
1、随着人类对海洋资源的不断探索和研究，利用蓝绿激光在水下的直接传输是在水环境中建立各地点之间通信链路的最有效工具之一，比传统的海底光纤通信、声呐水下通信、微波水下等通信方法更加灵活高效。碍于传统方式的高衰减、低带宽、时变多径传播和高延迟的限制，蓝绿激光在水下传输发挥了重要的作用。另一方面，随着氢钟、冷原子钟、喷泉钟、光钟等一系列高精度时钟的顺利研发，人们对频率标准的比对和分发有着更高的精度要求，从而更加需要高精度的频率传输。近些年来众多实验已经证实基于光纤和空间卫星的频率传输系统都获得较高的传输精度。而在基于水下的频率传输系统中，频率传输精度远不及光纤和空间中的传输精度，其主要原因是频率信号在水下信道容易受到影响，频率越高衰减越大，频率稳定性越恶化，所以需要对这些噪声进行抑制或者补偿，才能获得高精度的频率传输。为了实现频率信号在水下中稳定传输，人们提出了若干技术方案。
2、在先技术之一：马晓晓.水下通信技术综述[j].电子世界,2020(14):1.水下链路通信技术的实现是水下频率传输的前提，该技术一综述了目前典型的水下通信方式，都是使用led或激光二极管(ld)等作为光源进行通信信号的电光转换，重点关注信息传输，
3、在先技术之二：dong hou,qingsong bai,guangkun guo,danian zhang,fuyusun.“highly-stable laser-based underwater radio-frequency transfer withelectronic phase compensation[j].”optics communications:ajournal devoted tothe rapid publication of short contributions in the field of optics andinteraction of light with matter,2019,452.仍然采用普通520nm蓝绿激光二极管(ld)做载波实现100mhz频率信号的电光转换，并用电子补偿的方法进行噪声补偿，实现2.5m水下100mhz射频信号传输，但碍于激光二极管(ld)本身特性，在远地端所恢复的频率信号有着噪声大、不稳定、传输距离近等缺点，大大限制了水下频率参考信号的传输精度。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种基于倍频蓝绿激光的水下高精度频率传输系统，该系统将频率参考信号通过强度调制器调制在1μm波段或者1550nm波段处，然后倍频至蓝绿波段进行水下传输。此处，通过1μm波段或者1550nm波段的低噪声强度调制实现频率参考信号的光电转换，噪声远低于蓝绿波段激光直接调制。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，包括发射端、比较补偿端以及接收端；
4、所述发射端包括，频率参考信号源、种子激光器、m-z强度调制器、倍频模块、第一准直器；
5、所述接收端包括，第二准直器、微波放大器、光电探测器；
6、所述补偿端包括，数字移相器、鉴相器、pid(比例-微分-积分)反馈控制器；
7、在发射端，待传输的频率参考信号源分成相同的第一路频率参考信号与第二路频率参考信号；第一路频率参考信号进入比较补偿端的鉴相器；第二路频率参考信号进入比较补偿端的数字移相器后产生附加相位的频率信号，带有附加相位的频率信号从数字移相器进入发射端的m-z调制器；种子激光器的种子光源通过光纤输入m-z调制器，m-z调制器将接收到的带有附加相位频率信号的种子光源进行调制后输出至倍频模块，形成带附加相位频率调制的倍频激光，所述带附加相位频率调制的倍频激光经过第一准直器的光束整形后离开发射端，进入水下信道进行传输；
8、在接收端，设置有第二准直器将接收到的带调制的倍频激光束耦合进光电探测器进行光电转换，得到接收端频率信号，接收端频率信号再通过微波放大器进行信号放大；放大后的接收端频率信号一路输出提供给终端，一路输入到比较补偿端鉴相器与发射端第一路频率参考信号进行比相，输出的误差电压信号通过pid(比例-积分-微分)反馈控制器产生补偿反馈信号输入至数字移相器，控制执行数字移相器所产生的附加相位，对待传输的第二路频率参考信号进行预补偿。
9、可选的，发射端的种子激光器是1μm波段或者1550nm波段的低噪声光纤激光器或者外腔半导体激光器。
10、所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特点在于，发射端的倍频模块可将可将输入的激光二倍频或者三倍频至蓝、绿光波段输出。
11、所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，比较补偿端的数字移相器将水下信道产生的相位波动进行预先补偿，实现待传输的频率参考信号源在水下的同步传输；
12、可选的，所述数字移相器基于fpga实现。
13、所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特点在于，第一路频率参考信号在数字移相器产生附加相位，对待传输的第二路频率参考信号进行预补偿后，可以关闭或撤销第一路频率参考信号进入比较补偿端的鉴相器的通道。
14、本专利技术的特点和优点是：
15、1)本专利技术相对于两种在先技术，替换了频率参考信号的调制光源，即在频率参考信号调制到蓝绿激光的电转光的过程中，采用频率源信号低噪声调制到红外波段然后倍频至蓝绿波段的方法，比起直接将频率源信号调制到蓝绿激光，该方法将在电转光的过程中获得更低的噪声，更有利于提高频率信号经过水下传输后稳定性；
16、2)本专利技术相对于在先技术一的普通水下通信技术，不仅实现了频率信号的传输通信，而且实现了传输信号的噪声抑制与补偿。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，包括发射端、比较补偿端以及接收端；
2.根据权利要求1所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，发射端的种子激光器(12)是1μm波段或者1550nm波段的低噪声光纤激光器或者外腔半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，发射端的倍频模块(14)可将输入的激光二倍频或者三倍频至蓝、绿光波段输出。
4.根据权利要求1所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，比较补偿端的数字移相器(16)将水下信道产生的相位波动进行预先补偿；所述数字移相器(16)基于FPGA实现。
5.根据权利要求1所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，第一路频率参考信号(112)可以在数字移相器(16)产生附加相位，对待传输的第二路频率参考信号(111)进行预补偿后，关闭或撤销第一路频率参考信号(112)进入比较补偿端的鉴相器(18)的通道。
【技术特征摘要】
1.一种基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，包括发射端、比较补偿端以及接收端；
2.根据权利要求1所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，发射端的种子激光器(12)是1μm波段或者1550nm波段的低噪声光纤激光器或者外腔半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的基于倍频激光的水下高精度频率传递系统，其特征在于，发射端的倍频模块(14)可将输入的激光二倍频或者三倍频至蓝、绿光波段输出。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，韩丽莉，陈卫标，周田华，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。