CN108616309B - 采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法 - Google Patents

采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，以单纤双向光纤时间传递方案为基础；在来回光纤链路上采用相同波长的两个线偏振光传递时间信号，克服了采用两个不同波长的光传递时间信号时在来回光纤链路上引入的光纤色散导致的时延不对称性的影响，从而提高了光纤传递时间信号的精度，使主从两个站点之间的时间同步精度可以达到亚纳秒级甚至更高。

Description

采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法
技术领域
本发明涉及光纤时间频率传递技术领域，具体涉及一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法。
背景技术
随着通信技术的发展，光纤通信网络向着高速率、大容量、低时延的方向发展。因此，也相应提高了对光纤通信网络的时间和频率同步精度的要求。现有的光纤时间传递技术主要采用双纤双向和单纤双向两种传递方式。在双纤双向光纤时间传递方案中，通常采用IEEE组织发布的IEEE 1588v1和IEEE 1588v2 时间同步标准。由于受到光纤网络节点跳数和非对称光纤链路传输时延的影响，基于IEEE v2的精确时间协议(PTP，Precision TimeProtocol)的时间同步精度可以达到微秒甚至亚微秒量级。要进一步提高时间同步精度，通常采用单纤双向时间传递技术。在单纤双向时间传递技术中，又分为环回法(Round-Trip)和双向比对法。不论是环回法还是双向比对法，采用的都是波分复用技术(WDM，Wavelength Division Multiplex)，也就是在同一根光纤中使用两个不同的波长来双向传输时间信号。采用WDM单纤双向传输的主要优势在于时间信号在同一根光纤中传输，在物理上克服了来回光纤链路的不对称性，因此时间传递精度可以达到纳秒量级。但是，光纤的色散特性导致了光纤对不同波长的光信号会有不同的群速度或群时延，因此，光纤色散导致了来回光纤链路的时延不对称性，也就是说：采用波长λ1时从A站到B站的光纤传输时延TAB，与采用波长λ2时从B站到A站的光纤传输时延TBA不相等，即TAB≠TBA，且该时延不对称性与光纤的传输距离成正比。假设来回光纤链路上的两个光信号的工作波长分别为λ1和λ2，则这两个光信号在同一根光纤中传输的群速度不同。表1为不同的工作波长传输1000公里后的群时延差值。
表1不同的工作波长传输1000公里后的群时延差
λ1(nm) λ2(nm) 群时延差(ns)
1550.12 1550.52 6.6
1527.22 1598.04 1228.9
1310.00 1550.00 2141.4
由表1可知：在1550nm波长附近，间隔0.4nm的两个波长传输1000公里后的群时延差可达6.6ns，即色散导致的传输链路不对称性可达6.6ns，这种光纤色散引入的时延不对称性会对光纤时间传递精度带来严重的影响，使光纤时间传递精度难以进一步提高。
综上所述，不论是采用双纤双向还是单纤双向的光纤时间传递技术，都难以达到亚纳秒级以及更高精度的光纤时间传递。为了提高光纤时间传递精度，不仅需要采用单纤双向时间传递技术，而且还需要设法减小光纤色散带来的时延不对称性对光纤时间传递精度的影响。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，用于克服光纤色散带来的时延不对称性影响的技术问题。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，包括：
以单纤双向光纤时间传递方案为基础；
在来回光纤链路上采用相同波长的两个线偏振光传递时间信号，以克服采用两个不同波长在来回光纤链路上引入的光纤色散导致的时延不对称性的影响。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，在所述来回光纤链路上使用波长相同的两个正交的线偏振光进行单纤双向传递时间信号。
根据本发明的另一个实施方案，采用波长相同的两个线偏振光的时延环回法实现时间的精确同步。
根据本发明的另一个实施方案，所述时延环回法，包括：
本地时钟A发出的时间信号由本地光发射器以波长λ发送出去，经过本地起偏器后进入光纤链路；
光信号到达远端站后经过远端站检偏器分离，经远端站光接收器转换成电信号，并在远端站恢复出时间信号；
然后远端站再将该恢复出的时间信号经远端站光发射器以波长λ发送，经过远端站起偏器后进入光纤链路；
再经本地检偏器和本地光接收器恢复远端站发送回的时间信号；
时间间隔计数器通过测量从本地发出时间信号开始至接收到从远端站发送回的时间信号为止的时间，从而得到来回环路的总时延；
利用单向传输时延为环路总时延一半的时延值对远端站进行时延补偿，实现远端站与本地时钟进行精确的同步。
根据本发明的另一个实施方案，环回时延值可以表示为：
Round＝TIC2-TIC1＝SA+RB+TAB+SB+RA+TBA (1)
式中，TIC1是时间间隔计数器的开门读数，TIC2是时间间隔计数器的关门读数，TIC2-TIC1表示时间间隔计数器测得的环回时间；
SA和SB分别表示A站和B站的发送时延；
RA和RB分别表示A站和B站的接收时延；
TBA表示从B到A的光纤传输时延，TAB表示从A到B的光纤传输时延；
单向传输时延是环路时延的一半：
Round/2＝(SA+RB+TAB+SB+RA+TBA)/2 (2)
上式中的SA+RB+SB+RA的值是一已知的固定值，通过对A站和B站的光接收器和光发射器进行事先标定获得；从A到B的光纤传输时延与从B到A的光纤传输时延完全相等，即TAB＝TBA。
根据本发明的另一个实施方案，采用波长相同的两个线偏振光的时间双向比对法实现时间的精确同步。
根据本发明的另一个实施方案，所述时间双向比对法，包括：
位于本地的时钟A产生定时信号作为时间间隔计数器A的开门信号；
位于远端站的时钟B产生的定时信号在经过编码、调制后以波长为λ的光束通过起偏器后变成线偏振光，通过光纤传输至本地，其在本地经过检偏器后到达光接收器，恢复出的定时信号作为时钟A的关门信号；
同理，时钟B产生定时信号作为时钟B的开门信号；而位于本地的时钟A产生的定时信号在经过编码、调制后以波长为λ的光束通过起偏器后变成线偏振光，通过光纤传输至远端站，其在远端站经过检偏器后到达光接收器，恢复出的定时信号作为时钟B的关门信号。
根据本发明的另一个实施方案，时钟A的读数可以表示为：
TICA＝ClockA-ClockB+SB+RA+TBA (3)
时钟B的读数可以表示为：
TICB＝ClockB-ClockA+SA+RB+TAB (4)
式中，ClockA表示时钟A的读数，ClockB表示时钟B的读数；
SA和SB分别表示A站和B站的发送时延；
RA和RB分别表示A站和B站的接收时延；
TBA表示从B到A的光纤传输时延，TAB表示从A到B的光纤传输时延；
获得时钟的读数TICA和TICB后，通过数据通信互换A站和B站的测量结果，由(3)和(4)可以计算出位于A站和B站的两台时钟的钟差：
ClockA-ClockB＝[(TICA-TICB)+(SA-SB)+(RB-RA)+(TAB-TBA)]/2 (5)
上式中的(SA-SB)+(RB-RA)的值是一个已知的固定值，能够通过对A站和B 站的光接收器和光发射器进行事先标定获得；由于从A到B的光纤传输时延与从B 到A的光纤传输时延完全相等，即TAB＝TBA，式(5)可以化简为：
ClockA-ClockB＝[(TICA-TICB)+(SA-SB)+(RB-RA)]/2 (6)
由(6)式计算出A站和B站的两台时钟的钟差后，就可以调整B站的时钟，使它与A站的时钟一致，从而实现了本地A和远端B的两台时钟精确的同步。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，采用两个波长相同的正交线偏振光单纤双向传递时间信号，由于两个正交线偏振光的波长相同，完全没有色散，因此可以从根本上消除不同波长的两个光信号单纤双向传递时间信号时因色散导致的时延不对称性的影响，从而提高了光纤传递时间信号的精度，使主从两个站点之间的时间同步精度可以达到亚纳秒级甚至更高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1为一实施例的采用波长相同的两个正交线偏振光单纤双向传递的示意图；
图2为另一实施例的采用波长相同的两个线偏振光的时延环回法示意图；
图3为另一实施例的采用波长相同的两个线偏振光的时间双向比对法示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，其基于单纤双向光纤时间传递方案，在来回光纤链路上采用相同波长的两个线偏振光来传递时间信号，从而克服了来回光纤链路上采用两个不同波长引入的光纤色散导致的时延不对称性的影响。也就是说，由于来回传输的两个光波长相同，因此从A站到B 站的光纤传输时延TAB，与从B站到A站的光纤传输时延TBA完全相等，即TAB＝TBA，从而提高了时间同步精度。为了使用同一个波长在来回光纤链路上传递时间信号而不产生相互干扰，本发明采用的方法是在来回光纤链路上使用波长相同的两个正交的线偏振光(即两个线偏振光之间的偏振角度为90度)进行单纤双向传递时间信号。
偏振光(polarized light)是指光矢量的振动方向不变，或具有某种规则地变化的光波。按照其性质，偏振光又可分为平面偏振光(线偏振光)、圆偏振光和椭圆偏振光、部分偏振光几种。如果光波电矢量的振动方向只局限在一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，因为振动的方向在传播过程中为一直线，故平面偏振光又称线偏振光。可以采用两个偏振片来产生和检测偏振光。由于偏振片只允许平行于偏振化方向的振动通过，同时过滤掉垂直于该方向振动的光。因此，通过偏振片的透射光，它的振动限制在某一振动方向上。我们通常把第一个偏振片叫做“起偏器”，把第二个偏振片叫做“检偏器”。“起偏器”的作用是把自然光变成偏振光，“检偏器”的作用是检测偏振光。其检测原理是当第一个偏振片“起偏器”固定不动时，旋转第二个偏振片“检偏器”，当它的偏振化方向与“起偏器”产生的偏振光的偏振面平行时，偏振光可顺利通过；当它的偏振方向与“起偏器”产生的偏振光的偏振面垂直时，偏振光不能通过。因此，第二个偏振片可以帮助我们辨别出偏振光，称为“检偏器”。
图1为一实施例的采用波长相同的两个正交线偏振光单纤双向传递的示意图，如图1所示，两个波长相同的线偏振光在同一根光纤中进行单纤双向传递。为了降低在同一根光纤中传递时间信号的波长相同的两个线偏振光之间的相互干扰，优先采用波长相同的两个正交的线偏振光(即两个线偏振光之间的偏振角度为90度)。
图2为一实施例的采用波长相同的两个线偏振光的时延环回法示意图，光纤时延环回法授时的原理为：中心站的时钟源发出的时间信号(例如1PPS，1 pulse per second)由光发射器发送出去，光信号经过光纤链路到达远端站后，经光接收器在远端站恢复出时间信号。然后远端站再将该恢复出的时间信号经光发射器发送出去，经过光纤链路后到达中心站的光接收器，恢复出时间信号。时间间隔计数器通过测量从中心站发出时间信号到接收到从远端站发送回来的时间信号的时间间隔值，得到来回环路的总时延。由于使用相同波长的两个线偏振光在同一根光纤中进行单纤双向传输，因此单向传输时延等于环路总时延的一半。利用该时延值进行时延补偿，即可使远端站和中心站的时钟达到精确的同步。
如图2所示，本地的时钟A发出的时间信号由光发射器以波长λ发送出去，经过起偏器后进入光纤链路，光信号到达远端站后经过检偏器被分离出来，经光接收器转换成电信号，在远端站恢复出时间信号。然后远端站再将该恢复出的时间信号经光发射器以波长λ发送出去，经过起偏器后进入光纤链路，本地同样经检偏器和光接收器恢复出远端站发送回来的时间信号。时间间隔计数器通过测量从本地发出时间信号开始，直到接收到从远端站发送回来的时间信号为止的时间，从而得到来回环路的总时延。由于使用波长相同的两个线偏振光在同一根光纤中进行单纤双向传输，因此单向传输时延可以认为是环路总时延的一半。利用该时延值对远端站进行时延补偿，即可使远端站与本地的时钟达到精确的同步。
环回时延值可以表示为：
Round＝TIC2-TIC1＝SA+RB+TAB+SB+RA+TBA (1)
式中，TIC1是时间间隔计数器的开门(start)读数，TIC2是时间间隔计数器的关门(stop)读数，TIC2-TIC1表示时间间隔计数器测得的环回时间。
SA和SB分别表示A站和B站的发送时延(包含电/光转换的时延)；
RA和RB分别表示A站和B站的接收时延(包含光/电转换的时延)；
TBA表示从B到A的光纤传输时延，TAB表示从A到B的光纤传输时延。
由于采用波长相同的两个线偏振光在同一根光纤中进行单纤双向传输，因此单向传输时延是环路时延的一半：
Round/2＝(SA+RB+TAB+SB+RA+TBA)/2 (2)
上式中的(SA+RB+SB+RA)的值是一个已知的固定值，可以通过对A站和B站的光接收器和光发射器进行事先标定获得。由于采用波长相同的两个线偏振光在同一根光纤中进行单纤双向传递时间信号，因此从A到B的光纤传输时延与从B 到A的光纤传输时延完全相等，即TAB＝TBA。
图3为一实施例的采用波长相同的两个线偏振光的时间双向比对法示意图，光纤双向比对法授时的原理为：A、B两站同时向对方发送自己的时间信号(例如1PPS，1pulseper second)，并将该时间信号当作本地时间间隔计数器的开门(start)信号。两站分别通过接收对方站发送过来的时间信号，当作本地时间间隔计数器的关门(stop)信号。通过测量本地时间与对方站发送过来的时间差，计算出两站的钟差，从而以一端钟源为基准调整另一端钟源，使两站的时钟达到同步。
在图3所示的时间双向比对法中，由两台分别位于A站(本地)和B站(远端)的时钟通过光纤同时向对方传递时间信号来进行时间比对。在A站和B站各配置一台时间间隔计数器(TIC)。具体过程如下：由时钟A产生的定时信号作为时间间隔计数器A的开门(start)信号。而位于B站(远端)的时钟B产生的定时信号在经过编码、调制后以波长为λ的光束通过起偏器后变成线偏振光，通过光纤传输至A，其在A站经过检偏器后到达光接收器，恢复出的定时信号作为时间间隔计数器A的关门(stop)信号。同理，由时钟B产生的定时信号作为时间间隔计数器B的开门(start)信号。而位于A站(本地)的时钟A 产生的定时信号在经过编码、调制后以波长为λ的光束通过起偏器后变成线偏振光，通过光纤传输至B，其在B站经过检偏器后到达光接收器，恢复出的定时信号作为时间间隔计数器B的关门(stop)信号。
时间间隔计数器A的读数可以表示为：
TICA＝ClockA-ClockB+SB+RA+TBA (3)
时间间隔计数器B的读数可以表示为：
TICB＝ClockB-ClockA+SA+RB+TAB (4)
式中，ClockA表示时钟A的读数，ClockB表示时钟B的读数；
SA和SB分别表示A站和B站的发送时延(包含电/光转换的时延)；
RA和RB分别表示A站和B站的接收时延(包含光/电转换的时延)；
TBA表示从B到A的光纤传输时延，TAB表示从A到B的光纤传输时延。
获得时间间隔计数器的读数TICA和TICB后，通过数据通信互换A站和B站的测量结果，由(3)和(4)可以计算出位于A站和B站的两台时钟的钟差：
ClockA-ClockB＝[(TICA-TICB)+(SA-SB)+(RB-RA)+(TAB-TBA)]/2 (5)
上式中的(SA-SB)+(RB-RA)的值是一个已知的固定值，可以通过对A站和B站的光接收器和光发射器进行事先标定获得。由于采用波长相同的两个线偏振光在同一根光纤中进行单纤双向传递时间信号，因此从A到B的光纤传输时延与从B到A的光纤传输时延完全相等，即TAB＝TBA，式(5)可以化简为：
ClockA-ClockB＝[(TICA-TICB)+(SA-SB)+(RB-RA)]/2 (6)
由(6)式计算出A站和B站的两台时钟的钟差后，就可以调整B站的时钟，使它与A站的时钟一致，从而实现了本地(A)和远端(B)的两台时钟精确的同步。
综上而言，本发明克服了光纤色散带来的时延不对称性的影响，提高了光纤时间传递的精度，可实现亚纳秒级甚至更高精度的光纤时间传递。
本说明书中各个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其它实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其它的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其它的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，其特征在于包括：
以单纤双向光纤时间传递方案为基础；
在来回光纤链路上采用相同波长的两个线偏振光传递时间信号，以克服采用两个不同波长在来回光纤链路上引入的光纤色散导致的时延不对称性的影响；
采用波长相同的两个线偏振光的时延环回法实现时间的精确同步；
所述时延环回法，包括：
本地时钟A发出的时间信号由本地光发射器以波长λ发送出去，经过本地起偏器后进入光纤链路；
光信号到达远端站后经过远端站检偏器分离，经远端站光接收器转换成电信号，并在远端站恢复出时间信号；
然后远端站再将该恢复出的时间信号经远端站光发射器以波长λ发送，经过远端站起偏器后进入光纤链路；
再经本地检偏器和本地光接收器恢复远端站发送回的时间信号；
时间间隔计数器通过测量从本地发出时间信号开始至接收到从远端站发送回的时间信号为止的时间，从而得到来回环路的总时延；
利用单向传输时延为环路的总时延一半的时延值对远端站进行时延补偿，实现远端站与本地时钟进行精确的同步；
环路的总时延可以表示为：
Round＝TIC2–TIC1＝SA+RB+TAB+SB+RA+TBA (1)
式中，TIC1是时间间隔计数器的开门读数，TIC2是时间间隔计数器的关门读数，TIC2-TIC1表示时间间隔计数器测得的环路的总时延；
SA和SB分别表示A站和B站的发送时延；
RA和RB分别表示A站和B站的接收时延；
TBA表示从B到A的光纤传输时延，TAB表示从A到B的光纤传输时延；
单向传输时延是环路的总时延的一半：
Round/2＝(SA+RB+TAB+SB+RA+TBA)/2 (2)
上式中的SA+RB+SB+RA的值是一已知的固定值，通过对A站和B站的光接收器和光发射器进行事先标定获得；从A到B的光纤传输时延与从B到A的光纤传输时延完全相等，即TAB＝TBA。
2.根据权利要求1所述的采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，其特征在于在所述来回光纤链路上使用波长相同的两个正交的线偏振光进行单纤双向传递时间信号。
3.一种采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，其特征在于包括：
以单纤双向光纤时间传递方案为基础；
在来回光纤链路上采用相同波长的两个线偏振光传递时间信号，以克服采用两个不同波长在来回光纤链路上引入的光纤色散导致的时延不对称性的影响；
采用波长相同的两个线偏振光的时间双向比对法实现时间的精确同步；
所述时间双向比对法，包括：
位于本地的时钟A产生定时信号作为时间间隔计数器A的开门信号；
位于远端站的时钟B产生的定时信号在经过编码、调制后以波长为λ的光束通过起偏器后变成线偏振光，通过光纤传输至本地，其在本地经过检偏器后到达光接收器，恢复出的定时信号作为时间间隔计数器A的关门信号；
同理，时钟B产生定时信号作为时间间隔计数器B的开门信号；而位于本地的时钟A产生的定时信号在经过编码、调制后以波长为λ的光束通过起偏器后变成线偏振光，通过光纤传输至远端站，其在远端站经过检偏器后到达光接收器，恢复出的定时信号作为时间间隔计数器B的关门信号；
时间间隔计数器A的读数可以表示为：
TICA＝ClockA–ClockB+SB+RA+TBA (3)
时间间隔计数器B的读数可以表示为：
TICB＝ClockB–ClockA+SA+RB+TAB (4)
式中，ClockA表示时钟A的读数，ClockB表示时钟B的读数；
SA和SB分别表示A站和B站的发送时延；
RA和RB分别表示A站和B站的接收时延；
TBA表示从B到A的光纤传输时延，TAB表示从A到B的光纤传输时延；
获得时间间隔计数器的读数TICA和TICB后，通过数据通信互换A站和B站的测量结果，由(3)和(4)可以计算出位于A站和B站的两台时钟的钟差：
ClockA–ClockB＝[(TICA–TICB)+(SA–SB)+(RB–RA)+(TAB–TBA)]/2 (5)
上式中的(SA–SB)+(RB–RA)的值是一个已知的固定值，能够通过对A站和B站的光接收器和光发射器进行事先标定获得；由于从A到B的光纤传输时延与从B到A的光纤传输时延完全相等，即TAB＝TBA,式(5)可以化简为：
ClockA–ClockB＝[(TICA–TICB)+(SA–SB)+(RB–RA)]/2 (6)
由(6)式计算出A站和B站的两台时钟的钟差后，调整B站的时钟，使它与A站的时钟一致，从而实现了本地A和远端B的两台时钟精确的同步。
4.根据权利要求3所述的采用偏振光在光纤中传递时间频率信号的方法，其特征在于在所述来回光纤链路上使用波长相同的两个正交的线偏振光进行单纤双向传递时间信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109412691A (zh) * 2018-10-29 2019-03-01 北京无线电计量测试研究所 一种秒脉冲信号驯服的光纤双向时频同步方法和系统
CN109375494A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 中国人民解放军陆军工程大学 一种基于单光子检测的光纤高精度授时装置和方法
CN110971332A (zh) * 2019-11-26 2020-04-07 北京无线电计量测试研究所 一种秒脉冲时间信号同步装置和方法
CN111510279B (zh) * 2020-06-04 2024-09-06 成都金诺信高科技有限公司 一种基于飞秒激光双向比对的光纤同步系统
CN114006660B (zh) * 2021-10-29 2023-02-10 上海交通大学 基于延时的光学频率传递装置和光学频率传递方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8121111B2 (en) * 2007-03-29 2012-02-21 Verizon Patent And Licensing Inc. Method and system for measuring latency
CN104168077A (zh) * 2014-07-04 2014-11-26 上海交通大学 高精度光纤双向时间比对方法与系统
CN104506269A (zh) * 2014-12-22 2015-04-08 上海交通大学 基于环回法的高精度光纤双向时间传递方法与系统
CN105356944A (zh) * 2015-10-09 2016-02-24 西南民族大学 用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置与方法
CN106357336A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 上海交通大学 高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8121111B2 (en) * 2007-03-29 2012-02-21 Verizon Patent And Licensing Inc. Method and system for measuring latency
CN104168077A (zh) * 2014-07-04 2014-11-26 上海交通大学 高精度光纤双向时间比对方法与系统
CN104506269A (zh) * 2014-12-22 2015-04-08 上海交通大学 基于环回法的高精度光纤双向时间传递方法与系统
CN105356944A (zh) * 2015-10-09 2016-02-24 西南民族大学 用于高精度光纤授时系统的色散补偿装置与方法
CN106357336A (zh) * 2016-08-31 2017-01-25 上海交通大学 高精度长距离分布式光纤时间传递方法与系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Simultaneous remote transfer of accurate timing and optical frequency over a public fiber network;Olivier Lopez等;《Applied Physics B - Laser and Optics》;20131231;第110卷(第1期);第1-6页 *
光纤DWMD双向比对法授时的误差分析;丁小玉 等;《2009时间频率学术会议》;20091231;第589-594页 *
光纤双向时间传递的误差分析;付永杰 等;《计量学报》;20140531;第35卷(第3期);第276-280页 *
光纤时间频率同时传递系统中时间同步方法的研究;程楠 等;《中国激光》;20150731;第42卷(第7期);第1-7页 *

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