圖1.傳輸前后的1 GHz信號相位差

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

光纖時頻傳遞系統(tǒng)常采用主動或被動鏈路噪聲補償方案，從而實現(xiàn)傳輸前后信號的實時相位差穩(wěn)定，即頻率同步技術(shù)。但該技術(shù)無法直接實現(xiàn)頻率信號的實時絕對相位穩(wěn)定，即相位同步?，F(xiàn)有的基于時間基準的絕對相位同步方法通常利用經(jīng)過同步的秒脈沖來校準頻率相位，可實現(xiàn)優(yōu)于相位周期1%的相位抖動。然而，該方法通常在相位校準前需進行復雜的時間同步，帶來了額外的時間延遲和系統(tǒng)復雜度。

圖2.不同光纖長度時相位差及其擬合結(jié)果

研究團隊提出了一種新型的光纖射頻相位同步方案，該方案利用頻分復用技術(shù)，無需時間基準即可實現(xiàn)相位同步。實驗結(jié)果顯示，通過切換四段相同長度的50公里光纖鏈路，并測量傳輸前后的1 GHz相位差，獲得了優(yōu)于2皮秒的相位同步精度，對應于1 GHz頻率信號的角精度低于0.72°，遠小于1 GHz載波頻率相位周期的1%。實驗同時研究了色散效應對相位同步精度的影響，測量了不同光纖鏈路長度下，傳輸前后的1 GHz信號相位差，實驗結(jié)果與色散效應的理論擬合結(jié)果一致。該方案將在分布式相參雷達、射電望遠鏡陣列等對高精度時頻相同步有較高要求的應用場景中具有廣泛的應用前景。

審核編輯 黃宇