圖1.傳輸前后的1 GHz信號(hào)相位差

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新型光纖射頻相位同步方案。相關(guān)成果以“Fiber-based radio frequency phase synchronization scheme without time benchmark”為題發(fā)表在Optics Letters上。

光纖時(shí)頻傳遞系統(tǒng)常采用主動(dòng)或被動(dòng)鏈路噪聲補(bǔ)償方案，從而實(shí)現(xiàn)傳輸前后信號(hào)的實(shí)時(shí)相位差穩(wěn)定，即頻率同步技術(shù)。但該技術(shù)無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)頻率信號(hào)的實(shí)時(shí)絕對(duì)相位穩(wěn)定，即相位同步?，F(xiàn)有的基于時(shí)間基準(zhǔn)的絕對(duì)相位同步方法通常利用經(jīng)過(guò)同步的秒脈沖來(lái)校準(zhǔn)頻率相位，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)于相位周期1%的相位抖動(dòng)。然而，該方法通常在相位校準(zhǔn)前需進(jìn)行復(fù)雜的時(shí)間同步，帶來(lái)了額外的時(shí)間延遲和系統(tǒng)復(fù)雜度。

圖2.不同光纖長(zhǎng)度時(shí)相位差及其擬合結(jié)果

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新型的光纖射頻相位同步方案，該方案利用頻分復(fù)用技術(shù)，無(wú)需時(shí)間基準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)相位同步。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，通過(guò)切換四段相同長(zhǎng)度的50公里光纖鏈路，并測(cè)量傳輸前后的1 GHz相位差，獲得了優(yōu)于2皮秒的相位同步精度，對(duì)應(yīng)于1 GHz頻率信號(hào)的角精度低于0.72°，遠(yuǎn)小于1 GHz載波頻率相位周期的1%。實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究了色散效應(yīng)對(duì)相位同步精度的影響，測(cè)量了不同光纖鏈路長(zhǎng)度下，傳輸前后的1 GHz信號(hào)相位差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與色散效應(yīng)的理論擬合結(jié)果一致。該方案將在分布式相參雷達(dá)、射電望遠(yuǎn)鏡陣列等對(duì)高精度時(shí)頻相同步有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景中具有廣泛的應(yīng)用前景。

審核編輯 黃宇