單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置制造方法及圖紙

一種光纖時間頻率傳遞領(lǐng)域的單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置，包括：第一光分路器、第一磁光開關(guān)、沒有隔離器的單纖雙向光放大器、第二磁光開關(guān)、第二光分路器和控制單元。本發(fā)明專利技術(shù)利用磁光開關(guān)的通光方向與控制電壓的關(guān)系，根據(jù)探測到的光信號傳輸方向控制磁光開關(guān)的通光方向，使時間傳遞通道上前向和后向傳輸?shù)墓庑盘柗謺r進(jìn)入沒有隔離器的單纖雙向光放大器，實現(xiàn)同纖同波雙向時分復(fù)用(BTDM?SFSW)時間傳遞鏈路中攜帶定時信號的光信號的同纖同波雙向放大，最大程度地保證鏈路對稱性，并利用磁光開關(guān)的單向通光性有效避免瑞利散射等噪聲的多次放大對光纖時間傳遞性能的影響。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置
本專利技術(shù)涉及光放大裝置，具體是一種單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置。
技術(shù)介紹
高精度的時間傳遞技術(shù)在衛(wèi)星導(dǎo)航、航空航天、深空探測、地質(zhì)測繪、基本物理量測量等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。目前基于衛(wèi)星的時間傳遞技術(shù)，如GPS精密點定位法(PPP)、雙向衛(wèi)星時間傳遞(TWSTFT)，可以達(dá)到ns量級的時間傳遞精度。隨著光鐘等更高穩(wěn)定度和不確定度鐘源的專利技術(shù)和投入運行，這些傳遞技術(shù)已經(jīng)不能滿足科學(xué)研究和社會發(fā)展的需求。一種理論不確定度可以優(yōu)于100ps的基于衛(wèi)星激光測距原理的天基時間傳遞技術(shù)(T2L2)目前也還在發(fā)展中。上述天基時間傳遞技術(shù)雖然已經(jīng)相當(dāng)成熟或者可行性得到了驗證，但它們自身存在著體系復(fù)雜、成本昂貴、實現(xiàn)周期長、安全性差、可靠性差等缺點。光纖傳輸具有低損耗、大帶寬、安全可靠的優(yōu)勢，在通信領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。利用現(xiàn)有的廣泛分布的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行基于光纖的時間傳遞是實現(xiàn)高精度時間傳遞的有效途徑。高精度光纖時間傳遞面臨著光纖鏈路傳輸時延隨溫度、應(yīng)力和傳輸波長等因素變化而變化的問題。為了實現(xiàn)高精度的時間傳遞，目前普遍采用同纖雙向傳輸方案。和現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)中采用的單纖單向傳輸和放大技術(shù)不同，在長距離光纖時間傳遞中為了補償光信號的傳輸損耗，必須進(jìn)行單纖雙向光放大，單纖雙向放大成為在光纖通信網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)高精度雙向時間傳遞的關(guān)鍵技術(shù)之一。波蘭AGH理工大學(xué)提出了一種單纖雙向光放大器[1、P.KrehlikandL.Sliwczynski,"ELSTAB-electronicallystabilizedtimeandfrequencydistributionoveropticalfiber-anoverview,"inFrequencyControlSymposium&theEuropeanFrequencyandTimeForum(FCS),2015JointConferenceoftheIEEEInternational,2015,pp.761-764.]，通過將單向EDFA兩端的隔離器換作濾波器實現(xiàn)單纖雙向放大，保證了光纖時間傳遞鏈路傳輸時延的雙向?qū)ΨQ性，但瑞利散射等噪聲由放大器雙向傳輸性導(dǎo)致的多次光放大會嚴(yán)重惡化信噪比，限制了總的光纖鏈路長度[2、andJ."BidirectionalOpticalAmplificationinLong-DistanceTwo-WayFiber-OpticTimeandFrequencyTransferSystems,"InstrumentationandMeasurement,vol.62,pp.253-262,2013.]。日本國家計量院NMIJ[3、M.Amemiya,M.Imae,Y.Fujii,T.Suzuyama,F.-L.Hong,andM.Takamoto,"Precisefrequencycomparisonsystemusingbidirectionalopticalamplifiers,"InstrumentationandMeasurement,IEEETransactionson,vol.59,pp.631-640,2010.3]提出了一種面向波分復(fù)用(WDM)光纖時間傳遞方案的雙向光放大方案。利用WDM將兩個方向的波長分開，分別插入一個隔離器，再合波的方法來抑制瑞利散射等噪聲的多次放大。該方案信噪比的提高是以雙向傳輸時延不對稱為代價的，需要對放大鏈路上雙向傳輸時延的不對稱性進(jìn)行標(biāo)定，會極大的增加光纖時間傳遞系統(tǒng)的實施和運營成本，且標(biāo)定的總不確定度隨著放大器個數(shù)的增加和傳輸距離的延長增加；捷克CESNET[4、V.S.a.J.Vojtěch,"TimeandFrequencyTransferUsingAmplifiedOpticalLinks,"inEFTF2014,2014,pp.325-328.]等采用分布式的拉曼放大器對雙向傳輸?shù)臅r間信號進(jìn)行光放大，盡管單纖可以保證鏈路傳輸時延的雙向?qū)ΨQ性，但瑞利散射等噪聲也會得到多次光放大，同時還存在泵浦功率高、效率低且依賴輸入光信號的偏振方向等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單纖雙向光放大裝置。該裝置可實現(xiàn)同纖同波雙向時分復(fù)用的光纖時間傳遞，該裝置具有高對稱、低噪聲的特點。本專利技術(shù)通過利用磁光開關(guān)的通光方向與控制電壓的關(guān)系，根據(jù)探測到的光信號傳輸方向控制磁光開關(guān)的通光方向，使時間傳遞通道上前向和后向傳輸?shù)墓庑盘柗謺r進(jìn)入沒有隔離器的單纖雙向光放大器，實現(xiàn)同纖同波雙向時分復(fù)用(BTDM-SFSW)時間傳遞鏈路中攜帶定時信號的光信號的同纖同波雙向放大。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案如下：一種單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置，其特點在于構(gòu)成包括：第一光分路器、第一磁光開關(guān)、沒有隔離器的單纖雙向光放大器、第二磁光開關(guān)、第二光分路器和控制單元；所述的控制單元自左至右由第一光電轉(zhuǎn)換模塊、第一識別模塊、時序控制模塊、第二識別模塊和第二光電轉(zhuǎn)換模塊組成；所述的第一光分路器的合路端與左端光纖鏈路相連，第一光分路器的一個分光端經(jīng)與所述的第一磁光開關(guān)的一個光端口相連，第一光分路器的另一個分光端與所述的第一光電轉(zhuǎn)換模塊的光輸入端口相連，該第一光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口經(jīng)所述的第一識別模塊與所述的時序控制模塊的一個輸入端口相連；所述的第二光分路器的合路端與右端光纖鏈路相連，該第二光分路器的一個分光端與所述的第二磁光開關(guān)的一個光端口相連，第二光分路器的另一個分光端與所述的第二光電轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，該第二光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)所述的第二識別模塊與所述的時序控制模塊另一個輸入端口相連；所述的時序控制模塊的輸出端與所述的第一磁光開關(guān)和第二磁光開關(guān)的控制端相連；所述的沒有隔離器的單纖雙向光放大器的一個端口與所述的第一磁光開關(guān)的另一光端口相連，所述的單纖雙向光放大器的另一個端口與所述的第二磁光開關(guān)的另一個光端口相連。所述的第一光分路器將從第一光分路器的合路端輸入的攜帶定時信號的前向光信號分為兩路：一路前向信號依次經(jīng)所述的第一光電轉(zhuǎn)換模塊、第一識別模塊進(jìn)入所述的時序控制模塊，該時序控制模塊輸出控制指令，控制所述的第一磁光開關(guān)和第二磁光開關(guān)為自左至右的第一狀態(tài)，同時另一路前向信號自左至右依次經(jīng)過所述的第一磁光開關(guān)、沒有隔離器的單纖雙向光放大器、第二磁光開關(guān)和第二光分路器，由所述的第二光分路器的合路端輸出到右端光纖鏈路；所述的第二光分路器將從第二光分路器的合路端輸入的攜帶定時信號的后向光信號分為兩路：一路后向信號經(jīng)所述的第二光電轉(zhuǎn)換模塊、所述的第二識別模塊進(jìn)入所述的時序控制模塊，該時序控制模塊的輸出端向所述的第一磁光開關(guān)和第二磁光開關(guān)發(fā)出控制指令，控制第一磁光開關(guān)和第二磁光開關(guān)光信號的傳輸方向為自右至左的第二狀態(tài)；同時另一路后向光信號自右至左依次經(jīng)過所述的第二磁光開關(guān)、所述的沒有隔離器的單纖雙向光放大器、第一磁光開關(guān)和第一光分路器，由第一光分路器的合路端輸出到左端光纖鏈路。本專利技術(shù)的技術(shù)效果如下：本專利技術(shù)以成熟的光器件為基礎(chǔ)，利用磁光開關(guān)的通光方向由控制電壓決定的特性，在沒有隔離器的單纖雙向光放大器中實現(xiàn)了對同纖同波傳輸?shù)臅r間信號進(jìn)行雙向分時傳輸和單向光放大。本專利技術(shù)單纖同波傳輸保證了光纖時間傳本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置，特征在于其構(gòu)成包括：第一光分路器(1)、第一磁光開關(guān)(2)、沒有隔離器的單纖雙向光放大器(3)、第二磁光開關(guān)(4)、第二光分路器(5)和控制單元(6)；所述的控制單元(6)自左至右由第一光電轉(zhuǎn)換模塊(6.1)、第一識別模塊(6.2)、時序控制模塊(6.3)、第二識別模塊(6.4)和第二光電轉(zhuǎn)換模塊(6.5)組成；所述的第一光分路器(1)的合路端與左端光纖鏈路(A)相連，第一光分路器(1)的一個分光端經(jīng)與所述的第一磁光開關(guān)(2)的一個光端口相連，第一光分路器(1)的另一個分光端與所述的第一光電轉(zhuǎn)換模塊(6.1)的光輸入端口相連，該第一光電轉(zhuǎn)換模塊(6.1)的輸出端口經(jīng)所述的的第一識別模塊(6.2)與所述的的時序控制模塊(6.3)的一個輸入端口相連；所述的第二光分路器(5)的合路端與右端光纖鏈路(B)相連，該第二光分路器(5)的一個分光端與所述的第二磁光開關(guān)(4)的一個光端口相連，第二光分路器(5)的另一個分光端與所述的第二光電轉(zhuǎn)換模塊(6.5)的輸入端相連，該第二光電轉(zhuǎn)換模塊(6.5)的輸出端經(jīng)所述的第二識別模塊(6.4)與所述的時序控制模塊(6.3)另一個輸入端口相連；所述的時序控制模塊(6.3)的輸出端與所述的的第一磁光開關(guān)(2)和第二磁光開關(guān)(4)的控制端相連；所述的沒有隔離器的單纖雙向光放大器(3)的一個端口與所述的第一磁光開關(guān)(2)的另一光端口相連，所述的沒有隔離器的單纖雙向光放大器(3)的另一個端口與所述的第二磁光開關(guān)(4)的另一個光端口相連。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種單纖雙向時分復(fù)用光放大裝置，特征在于其構(gòu)成包括：第一光分路器(1)、第一磁光開關(guān)(2)、沒有隔離器的單纖雙向光放大器(3)、第二磁光開關(guān)(4)、第二光分路器(5)和控制單元(6)；所述的控制單元(6)自左至右由第一光電轉(zhuǎn)換模塊(6.1)、第一識別模塊(6.2)、時序控制模塊(6.3)、第二識別模塊(6.4)和第二光電轉(zhuǎn)換模塊(6.5)組成；所述的第一光分路器(1)的合路端與左端光纖鏈路(A)相連，第一光分路器(1)的一個分光端與所述的第一磁光開關(guān)(2)的一個光端口相連，第一光分路器(1)的另一個分光端與所述的第一光電轉(zhuǎn)換模塊(6.1)的光輸入端口相連，該第一光電轉(zhuǎn)換模塊(6.1)的輸出端口經(jīng)所述的第一識別模塊(6.2)與所述的時序控制模塊(6.3)的一個輸入端口相連；所述的第二光分路器(5)的合路端與右端光纖鏈路(B)相連，該第二光分路器(5)的一個分光端與所述的第二磁光開關(guān)(4)的一個光端口相連，第二光分路器(5)的另一個分光端與所述的第二光電轉(zhuǎn)換模塊(6.5)的輸入端相連，該第二光電轉(zhuǎn)換模塊(6.5)的輸出端經(jīng)所述的第二識別模塊(6.4)與所述的時序控制模塊(6.3)的另一個輸入端口相連；所述的時序控制模塊(6.3)的輸出端與所述的第一磁光開關(guān)(2)和第二磁光開關(guān)(4)的控制端相連；所述的沒有隔離器的單纖雙向光放大器(3)的一個端口與所述的第一磁光開關(guān)(2)的另一光端口相連，所述的沒有隔離器的單纖...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張浩，吳龜靈，陳建平，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31