高精度光纤时间传递链路性能研究与分析

摘要

随着科技的进步，人类对时间同步性能的要求越来越高，尤其是在深空探索、国防科技等重要领域，高精度的时间同步起着至关重要的作用。光纤相对于传统的电缆具有低损耗、高带宽、抗电磁干扰性能强等优点，且比自由空间通道的稳定性更好，利用光纤链路进行高精度远距离时频传递引起了广泛关注。
　　本文通过建立数学模型，从理论上深入分析了光纤时间传递链路中不同因素对其性能的影响。主要工作包括：
　　（1）采用链路分段处理方法，建立了长距离分段的光纤时间传递链路时延波动模型，推导了分段链路模型下光纤时间传递稳定性与激光器波长及光纤链路温度变化的关系，根据实际温度数据构建了分段的3000km光纤链路并仿真分析了基于BTDM（Bidirectional Time Division Multiplexing）和WDM的光纤时间传递稳定性与链路铺设深度、光纤时间传递工作季节、以及波长抖动和漂移的关系。通过对实测SFP（Small Form-factor Pluggable）光模块波长波动数据的统计分析，建立了包含波长随机抖动和漂移的波长变化模型。
　　（2）推导了BTDM光纤时间传递链路下二次瑞利散射噪声功率与接收端接收信号光功率的关系，并仿真验证了推导结果的合理性。
　　（3）建立了基于BTDM的光纤时间传递链路的噪声分析模型，综合考虑了放大器 ASE噪声、二次瑞利散射噪声、激光器强度噪声及相位噪声、探测器散粒噪声及热噪声等对光纤时间传递性能的影响。从发送端、光纤链路、接收端三个角度分析并比较了不同因素引起的噪声对基于BTDM和WDM方案的光纤时间传递性能的影响。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外光纤时间传递研究的主要进展

1.3 光纤时间传递链路分析与设计研究现状

1.4 本文主要工作

2 光纤时间传递的基本原理

2.1 时间传递基本概念

2.2 光纤时间传递方案

2.3 本章小结

3 光纤链路时延波动对时间传递稳定性的影响

3.1 双向光纤时间传递链路时延稳定性模型

3.2 激光器波长抖动和漂移模型

3.3 温度和激光器波长变化对光纤时间传递稳定性的影响

3.4 本章小结

4 光纤时间传递链路噪声及其影响分析

4.1 双向光纤时间传递链路噪声模型

4.2 BTDM光纤双向时间传递的二次瑞利散射

4.3 链路噪声对光纤时间传递性能的影响分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

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