搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

长距离多站点高精度光纤时间同步

陈法喜 赵侃 周旭 刘涛 张首刚

长距离多站点高精度光纤时间同步

陈法喜, 赵侃, 周旭, 刘涛, 张首刚
PDF
导出引用
导出核心图
  • 为了保证长距离多站点间的高精度时间同步,在利用双向时间比对法实现高精度长距离时间同步的基础上,提出了一种利用一个波长信道同时对1 PPS (pluse per second)信号、时码信号以及10 MHz信号进行传递,并使用时分多址和净化再生的方式实现多站点高精度光纤时间同步的方法.以自行研制的工程样机在长度约550 km的实验室光纤链路以及871.6 km的实地光纤链路上进行了实验验证.在实验室光纤链路上,同时在50,300,550 km处测量得到的时间同步标准差分别为16.7,16.8,18.4 ps,时间稳定度分别为1.78 ps@1000 s,2.09 ps@1000 s,2.92 ps@1000 s.在实地光纤链路上,实现了光纤链路沿途11个站点的时间同步,测得871.6 km传递链路的时间同步标准差为29.8 ps,时间稳定度为3.85 ps@1000 s,不确定度为25.4 ps.
      通信作者: 陈法喜, cfx2006xd@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金重大项目(批准号:91636101)、国家重点研发计划(批准号:2016YFF0200200)和国家自然科学基金(批准号:11273024)资助的课题.
    [1]

    Rosenband T, Hume D B, Schmidt P O, Chou C W, Brusch A, Lorini L, Oskay W H, Drullinger R E, Fortier T M, Stalnaker J E, Diddams S A, Swann W C, Newbury N R, Itano W M, Wineland D J, Bergquist J C 2008 Science 319 1808

    [2]

    Parthey C G, Matveev A, Alnis J, Bernhardt B, Beyer A, Holzwarth R, Maistrou A, Pohl R, Predehl K, Udem T, Wilken T, Kolachevsky N, Abgrall M, Rovera D, Salomon C, Laurent P, Hansch T W 2011 Phys. Rev. Lett. 107 203001

    [3]

    Shelkovnikov A, Butcher R J, Chardonnet C, Amy-KleinA 2008 Phys. Rev. Lett. 100 150801

    [4]

    Bartels A, Diddams S A, Oates C W, Wilpers G, Bergquist J C, Oskay W H, Hollberg L 2005 Opt. Lett. 30 667

    [5]

    Marion H, Pereira D S F, Abgrall M, Zhang S, Sortais Y, Bize S, Maksimovic I, Calonico D, Grunert J, Mandache C, Lemonde P, Santarelli G, Laurent P, Clairon A 2003 Phys. Rev. Lett. 90 150801

    [6]

    DeCamp M F, Reis D A, Bucksbaum P H, Adams B, Caraher J M, Clarke R, Conover C W S, Dufresne E M, Merlin R, Stoica V, Wahlstrand J K 2001 Nature 413 825

    [7]

    Ruan J 2012 Ph. D. Dissertation (BeiJing:University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese)[阮军2012中国科学院大学博士论文(北京:中国科学院大学)]

    [8]

    Jiang Y Y, Ludlow A D, Lemke N D, Fox R W, Sherman J A, Ma L S, Oates C W 2011 Nat. Photon. 5 158

    [9]

    Bloom B J, Nicholson T L, Williams J R, Campbell S L, Bishof M, Zhang W, Bromley S L, Ye J 2014 Nat. Lett. 506 71

    [10]

    Jiang Z 2009 Proceedings of 2009 Frequency Control Symposium the 22nd European Frequency and Time forum Besancon, France, April 20-24, 2009 p1194

    [11]

    Chu F D, Tseng W H, Hsu W C, Ting P Y 2014 Proceedings of IEEE International Frequency Control Symposium Taipei, Taiwan, May 19-22, 2014 p11

    [12]

    Lewandowski W, Thomas C 1991 Proc. IEEE 79 991

    [13]

    Lewandowski W, Azoubib J, Klepczynski W J 1999 Proc. IEEE 87 163

    [14]

    Kong Y, Yang X H, Qin W J, Cao F, Li Z G, Sun B Q, Chang H 2014 Proceedings of IEEE International Frequency Control Symposium Taipei, Taiwan, May 19-22, 2014 p1

    [15]

    Siwczynski Ł, Krehlik P, Czubla A, Lipinski M 2013 Metrologia 50 133

    [16]

    Smotlacha V, Kuna A, Mache W 2010 EFTF-201024th European Frequency and Time Forum Noordwijk, Netherlands, April 13-16, 2010 p1

    [17]

    Ebenhag S C 2008 Proceedings of the 22nd European Frequency and Time Forum Toulouse, France, April 22-25, 2008 p23

    [18]

    Piester D, Fujieda M, Rost M, Bauch A 2009 41st Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting Santa Ana Pueblo, America, November 16-19, 2009 p16

    [19]

    Smotalacha V, Kuna A, Mache W 2010 Proceedings of the 42nd Annual Precise Time and Time Interval Meeting Reston, America, November 16-19, 2010 p427

    [20]

    Schnatz H 2012 Conference on Precision Electromagnetic Measurement Washington DC, America, July 1-6, 2012 p185

    [21]

    Akiyama T, Matsuzawa H, Haraguchi E, Ando T, Hirano Y 2012 Microwave Symposium Digest. IEEE/MTT-S International Montreal, Canada, June 17-22, 2012 p1

    [22]

    Wu G L, Chen J P 2016 Sci. Technol. Herald 34 99 (in Chinese)[吴龟灵, 陈建平2016科技导报34 99]

    [23]

    Li D L, Cheng Q M, Zhang B F, Lu L, Lei P J, Li X Y 2014 Laser and Photo-electronic Progress 51 010602 (in Chinese)[李得龙, 程清明, 张宝富, 卢麟, 雷平纪, 李晓亚2014激光与光电子进展51 010602]

    [24]

    Wu L, Wu G L, Shen J G, Zou W W, Chen J P 2012 Optical Fiber Electric Cable 3 15 (in Chinese)[吴雷, 吴龟灵, 沈建国, 邹文卫, 陈建平2012光纤与电缆及其应用技术3 15]

    [25]

    Gao C, Wang B, Zhu X, Chen W L, Bai Y, Miao J, Zhu X, Li T C, Wang L J 2012 Opt. Lett. 37 4690

    [26]

    Chen W, Liu Q, Cheng N, Xu D, Yang F, Gui Y Z, Cai H W 2015 IEEE Photon. J. 7 7901609

    [27]

    Liu J, Gao J, Xu G J, Jiao D D, Yan L L, Dong R F, Jiang H F, Liu T, Zhang S G 2015 Acta Phys. Sin. 64 120602 (in Chinese)[刘杰, 高静, 许冠军, 焦东东, 闫露露, 董瑞芳, 姜海峰, 刘涛, 张首刚2015物理学报64 120602]

    [28]

    Jiao D D, Gao J, Liu J, Deng X, Xu G J, Chen J P, Dong R F, Liu T, Zhang S G 2015 Acta Phys. Sin. 64 190601 (in Chinese)[焦东东, 高静, 刘杰, 邓雪, 许冠军, 陈玖朋, 董瑞芳, 刘涛, 张首刚2015物理学报64 190601]

    [29]

    Yuan Y B, Wang B, Gao C, Wang L J 2017 Chin. Phys. B 26 040601

  • [1]

    Rosenband T, Hume D B, Schmidt P O, Chou C W, Brusch A, Lorini L, Oskay W H, Drullinger R E, Fortier T M, Stalnaker J E, Diddams S A, Swann W C, Newbury N R, Itano W M, Wineland D J, Bergquist J C 2008 Science 319 1808

    [2]

    Parthey C G, Matveev A, Alnis J, Bernhardt B, Beyer A, Holzwarth R, Maistrou A, Pohl R, Predehl K, Udem T, Wilken T, Kolachevsky N, Abgrall M, Rovera D, Salomon C, Laurent P, Hansch T W 2011 Phys. Rev. Lett. 107 203001

    [3]

    Shelkovnikov A, Butcher R J, Chardonnet C, Amy-KleinA 2008 Phys. Rev. Lett. 100 150801

    [4]

    Bartels A, Diddams S A, Oates C W, Wilpers G, Bergquist J C, Oskay W H, Hollberg L 2005 Opt. Lett. 30 667

    [5]

    Marion H, Pereira D S F, Abgrall M, Zhang S, Sortais Y, Bize S, Maksimovic I, Calonico D, Grunert J, Mandache C, Lemonde P, Santarelli G, Laurent P, Clairon A 2003 Phys. Rev. Lett. 90 150801

    [6]

    DeCamp M F, Reis D A, Bucksbaum P H, Adams B, Caraher J M, Clarke R, Conover C W S, Dufresne E M, Merlin R, Stoica V, Wahlstrand J K 2001 Nature 413 825

    [7]

    Ruan J 2012 Ph. D. Dissertation (BeiJing:University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese)[阮军2012中国科学院大学博士论文(北京:中国科学院大学)]

    [8]

    Jiang Y Y, Ludlow A D, Lemke N D, Fox R W, Sherman J A, Ma L S, Oates C W 2011 Nat. Photon. 5 158

    [9]

    Bloom B J, Nicholson T L, Williams J R, Campbell S L, Bishof M, Zhang W, Bromley S L, Ye J 2014 Nat. Lett. 506 71

    [10]

    Jiang Z 2009 Proceedings of 2009 Frequency Control Symposium the 22nd European Frequency and Time forum Besancon, France, April 20-24, 2009 p1194

    [11]

    Chu F D, Tseng W H, Hsu W C, Ting P Y 2014 Proceedings of IEEE International Frequency Control Symposium Taipei, Taiwan, May 19-22, 2014 p11

    [12]

    Lewandowski W, Thomas C 1991 Proc. IEEE 79 991

    [13]

    Lewandowski W, Azoubib J, Klepczynski W J 1999 Proc. IEEE 87 163

    [14]

    Kong Y, Yang X H, Qin W J, Cao F, Li Z G, Sun B Q, Chang H 2014 Proceedings of IEEE International Frequency Control Symposium Taipei, Taiwan, May 19-22, 2014 p1

    [15]

    Siwczynski Ł, Krehlik P, Czubla A, Lipinski M 2013 Metrologia 50 133

    [16]

    Smotlacha V, Kuna A, Mache W 2010 EFTF-201024th European Frequency and Time Forum Noordwijk, Netherlands, April 13-16, 2010 p1

    [17]

    Ebenhag S C 2008 Proceedings of the 22nd European Frequency and Time Forum Toulouse, France, April 22-25, 2008 p23

    [18]

    Piester D, Fujieda M, Rost M, Bauch A 2009 41st Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting Santa Ana Pueblo, America, November 16-19, 2009 p16

    [19]

    Smotalacha V, Kuna A, Mache W 2010 Proceedings of the 42nd Annual Precise Time and Time Interval Meeting Reston, America, November 16-19, 2010 p427

    [20]

    Schnatz H 2012 Conference on Precision Electromagnetic Measurement Washington DC, America, July 1-6, 2012 p185

    [21]

    Akiyama T, Matsuzawa H, Haraguchi E, Ando T, Hirano Y 2012 Microwave Symposium Digest. IEEE/MTT-S International Montreal, Canada, June 17-22, 2012 p1

    [22]

    Wu G L, Chen J P 2016 Sci. Technol. Herald 34 99 (in Chinese)[吴龟灵, 陈建平2016科技导报34 99]

    [23]

    Li D L, Cheng Q M, Zhang B F, Lu L, Lei P J, Li X Y 2014 Laser and Photo-electronic Progress 51 010602 (in Chinese)[李得龙, 程清明, 张宝富, 卢麟, 雷平纪, 李晓亚2014激光与光电子进展51 010602]

    [24]

    Wu L, Wu G L, Shen J G, Zou W W, Chen J P 2012 Optical Fiber Electric Cable 3 15 (in Chinese)[吴雷, 吴龟灵, 沈建国, 邹文卫, 陈建平2012光纤与电缆及其应用技术3 15]

    [25]

    Gao C, Wang B, Zhu X, Chen W L, Bai Y, Miao J, Zhu X, Li T C, Wang L J 2012 Opt. Lett. 37 4690

    [26]

    Chen W, Liu Q, Cheng N, Xu D, Yang F, Gui Y Z, Cai H W 2015 IEEE Photon. J. 7 7901609

    [27]

    Liu J, Gao J, Xu G J, Jiao D D, Yan L L, Dong R F, Jiang H F, Liu T, Zhang S G 2015 Acta Phys. Sin. 64 120602 (in Chinese)[刘杰, 高静, 许冠军, 焦东东, 闫露露, 董瑞芳, 姜海峰, 刘涛, 张首刚2015物理学报64 120602]

    [28]

    Jiao D D, Gao J, Liu J, Deng X, Xu G J, Chen J P, Dong R F, Liu T, Zhang S G 2015 Acta Phys. Sin. 64 190601 (in Chinese)[焦东东, 高静, 刘杰, 邓雪, 许冠军, 陈玖朋, 董瑞芳, 刘涛, 张首刚2015物理学报64 190601]

    [29]

    Yuan Y B, Wang B, Gao C, Wang L J 2017 Chin. Phys. B 26 040601

  • [1] 黄伟, 徐健学, 黄显高, 朱甫臣. 混沌系统的时间延迟同步误差分析. 物理学报, 2001, 50(12): 2296-2302. doi: 10.7498/aps.50.2296
    [2] 翟 惠, 徐世祥, 许智雄, 蔡 华, 杨 旋, 吴 昆, 曾和平. 与794nm飞秒激光精确同步的无直流背底的1064nm脉冲光的产生. 物理学报, 2007, 56(5): 2821-2827. doi: 10.7498/aps.56.2821
    [3] 肖亚玲, 刘艳格, 王志, 刘晓颀, 罗明明. 基于少模光纤的全光纤熔融模式选择耦合器的设计及实验研究. 物理学报, 2015, 64(20): 204207. doi: 10.7498/aps.64.204207
    [4] 侯建平, 赵晨阳, 杨楠, 郝建苹, 赵建林. 微纳光纤端面反射特性的实验测量方法 . 物理学报, 2013, 62(14): 144216. doi: 10.7498/aps.62.144216
    [5] 余恬, 余寿绵. 光纤中的电磁对偶变换与导波的模式分析. 物理学报, 2001, 50(11): 2179-2184. doi: 10.7498/aps.50.2179
    [6] 周锐, 张菁, 忽满利, 冯忠耀, 高宏, 杨扬, 张敬花, 乔学光. 基于二阶保偏光纤Sagnac环光纤激光器的振动检测研究. 物理学报, 2012, 61(1): 014216. doi: 10.7498/aps.61.014216
    [7] 贾振安, 傅海威, 营旭东, 宋娟, 乔学光, 丁锋, 周锐. 高精度准分布式光纤光栅地震检波解调系统的研究. 物理学报, 2011, 60(7): 074221. doi: 10.7498/aps.60.074221
    [8] 饶云江. 长距离分布式光纤传感技术研究进展. 物理学报, 2017, 66(7): 074207. doi: 10.7498/aps.66.074207
    [9] 丁伟, 汪滢莹, 高寿飞, 洪奕峰, 王璞. 高性能反谐振空芯光纤导光机理与实验制作研究进展. 物理学报, 2018, 67(12): 124201. doi: 10.7498/aps.67.20180724
    [10] 应康, 桂有珍, 孙延光, 程楠, 熊晓锋, 王家亮, 杨飞, 蔡海文. 200 km沙漠链路高精度光纤时频传递关键技术研究. 物理学报, 2019, 68(6): 060602. doi: 10.7498/aps.68.20182000
    [11] 余恬, 余寿绵. 索末菲球面波公式的协变形式及其在光纤理论中的应用. 物理学报, 2001, 50(6): 1097-1102. doi: 10.7498/aps.50.1097
    [12] 王静, 张晨芳, 康泽新, 孙将, 郑斯文, 林桢, 王春灿, 简水生. 多偏振控制高双折射光纤环形镜输出特性的理论和实验研究. 物理学报, 2011, 60(12): 124215. doi: 10.7498/aps.60.124215
    [13] 黄军超, 汪凌珂, 段怡菲, 黄亚峰, 刘亮, 李唐. 光纤1/f 热噪声的实验研究. 物理学报, 2019, 68(5): 054205. doi: 10.7498/aps.68.20181838
    [14] 余恬, 王福勋. 光斑的形状因子及其在光纤定解问题中的应用. 物理学报, 2002, 51(9): 1907-1912. doi: 10.7498/aps.51.1907
    [15] 魏 荣, 王行愚. 连续时间混沌系统的自适应H∞ 同步方法. 物理学报, 2004, 53(10): 3298-3302. doi: 10.7498/aps.53.3298
    [16] 王春华, 胡燕, 余飞, 徐浩. 一类混沌系统同步时间可控的自适应投影同步. 物理学报, 2013, 62(11): 110509. doi: 10.7498/aps.62.110509
    [17] 栾玲, 李岩, 吕翎. 环形加权网络的时空混沌延迟同步. 物理学报, 2009, 58(7): 4463-4468. doi: 10.7498/aps.58.4463
    [18] 王丹, 井元伟, 郝彬彬. 加权方式对网络同步能力的影响. 物理学报, 2012, 61(17): 170513. doi: 10.7498/aps.61.170513
    [19] 李雨珊, 吕翎, 刘烨, 刘硕, 闫兵兵, 常欢, 周佳楠. 复杂网络时空混沌同步的Backstepping设计. 物理学报, 2013, 62(2): 020513. doi: 10.7498/aps.62.020513
    [20] 舒睿, 陈伟, 肖井华. 多个耦合星型网络的同步优化. 物理学报, 2019, 68(18): 180503. doi: 10.7498/aps.68.20190308
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  693
  • PDF下载量:  143
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-07
  • 修回日期:  2017-07-05
  • 刊出日期:  2017-10-05

长距离多站点高精度光纤时间同步

  • 1. 中国科学院国家授时中心, 西安 710600;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100039;
  • 3. 中国科学院时间频率基准重点实验室, 西安 710600
  • 通信作者: 陈法喜, cfx2006xd@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金重大项目(批准号:91636101)、国家重点研发计划(批准号:2016YFF0200200)和国家自然科学基金(批准号:11273024)资助的课题.

摘要: 为了保证长距离多站点间的高精度时间同步,在利用双向时间比对法实现高精度长距离时间同步的基础上,提出了一种利用一个波长信道同时对1 PPS (pluse per second)信号、时码信号以及10 MHz信号进行传递,并使用时分多址和净化再生的方式实现多站点高精度光纤时间同步的方法.以自行研制的工程样机在长度约550 km的实验室光纤链路以及871.6 km的实地光纤链路上进行了实验验证.在实验室光纤链路上,同时在50,300,550 km处测量得到的时间同步标准差分别为16.7,16.8,18.4 ps,时间稳定度分别为1.78 ps@1000 s,2.09 ps@1000 s,2.92 ps@1000 s.在实地光纤链路上,实现了光纤链路沿途11个站点的时间同步,测得871.6 km传递链路的时间同步标准差为29.8 ps,时间稳定度为3.85 ps@1000 s,不确定度为25.4 ps.

English Abstract

参考文献 (29)

目录

    /

    返回文章
    返回