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Abstract
National Key Laboratory of Microwave Photonics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
High accuracy and time resolution optical transfer delay (OTD) measurement is highly desired in many multi-path applications, such as optical true-time-delay-based array systems and distributed optical sensors. However, the time resolution is usually limited by the frequency range of the probe signal in frequency-multiplexed OTD measurement techniques. Here, we proposed a time-resolution enhanced OTD measurement method based on incoherent optical frequency domain reflectometry (I-OFDR), where an adaptive filter is designed to suppress the spectral leakage from other paths to break the resolution limitation. A weighted least square (WLS) cost function is first established, and then an iteration approach is used to minimize the cost function. Finally, the appropriate filter parameter is obtained according to the convergence results. In a proof-of-concept experiment, the time-domain response of two optical links with a length difference of 900 ps is successfully estimated by applying a probe signal with a bandwidth of 400 MHz. The time resolution is improved by 2.78 times compared to the theoretical resolution limit of the inverse discrete Fourier transform (iDFT) algorithm. In addition, the OTD measurement error is below . The proposed algorithm provides a novel way to improve the measurement resolution without applying a probe signal with a large bandwidth, avoiding measurement errors induced by the dispersion effect.
optical transfer delay measurement time resolution enhancement incoherent OFDR adaptive filtering Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 013901
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业与信息化部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 光电学院《光学技术》编辑部, 北京 100081
3 北京理工大学 长三角研究院（嘉兴）, 嘉兴 314011
多天线干涉阵利用多个远端天线同时接收信号以提升探测灵敏度和角分辨率,其多路信号干涉合成的特性要求不同路之间高精度的时间同步。本文提出一种复用型分布式多路时间同步方法,利用单个数字延迟脉冲发生器对时间信号进行再生和分配,并设计了相应测量及控制算法,在精确测量多路光纤传输延时的同时,向多个远端天线分配稳定的时间信号。实验结果表明,系统在25km传输链路下具有ps级传输延时测量精度和优于20ps的时间信号分配精度。方案可同时支持本地回传信号数字化和远端数字化两种信号接收汇聚方案,在保证时间同步精度的同时有效降低了分布式同步系统的成本。
分布式探测 时间信号分配 延时测量 微波光子 distributed detection time signal distribution delay measurement microwave photonics
中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
在波片相位测试中，引入涡旋相位板，通过构建波片相位延迟量和出射光的中空椭圆光斑方位角之间的函数关系，对相位延迟量进行仿真计算，实现对波片测试方法的论证分析。在理论上将波片相位延迟量的测量范围扩大到了，理论测量误差不超过。
仪器，测量与计量 波片 相位延迟量测量 涡旋相位编码 方位角 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2112001
硅基光开关切换延时线芯片以其结构简单、瞬时带宽大等优点在微波光子波束形成领域中有着很好的应用前景，但其高精度延时测量还存在很多难点，影响片上延时测量稳定性的因素亟待研究。通过对基于光矢量网络分析的延时测试链路、参考直波导和延时线的延时稳定性进行对比测试，实验分析了芯片延时测量稳定性的影响因素。结果表明，芯片插损、输入/输出光栅耦合器封装和延时线内部残余的马赫-曾德尔干涉都将使硅基光开关切换延时线芯片的片上延时测量稳定性变差。
集成光学 光开关切换延时线芯片 光矢量网络分析 延时测量 稳定性 光学学报
2022, 42(20): 2013001
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对光纤链路大量程、高精度时延的测量要求,提出了秒脉冲信号与频率信号同波长共传方案。该方案将秒脉冲计数法粗测与频率信号比相法细测的结果拼接组合,以实现对光纤链路真时延的高精度测量。搭建了实验测量系统,验证了粗、细测量结果的一致性,测量了剧烈温变条件下25 km光纤链路的绝对时延及其时延变化。实验结果表明,该方法能够将脉冲计数法的大量程优势和相位测量法高分辨率优势有效融合。
光纤光学 时延测量 大量程 分辨率
1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
采用17个光开关和16段不同长度光纤的级联方式,搭建了一套可编程光纤延时系统,实现的延时范围为0~65535 ns,步长为1 ns,数据刷新率可达100 Hz,延时稳定性为0.2 ns,延时抖动小于0.32 ns,整套系统损耗小于31 dB。对可编程光纤延时系统的延时精度、损耗和数据刷新率等特性进行了研究,分析了损耗和色散对延时测量的影响,提出了一种减少延时测量误差的阈值补偿法,弥补了损耗和色散引起的延时测量误差。
光纤光学 光纤延时 延时测量 光开关 损耗
1 浙江大学 生物医学工程与仪器科学学院, 杭州 310027
2 浙江大学 航空航天学院, 杭州 310027
提出一种谐振腔方案用于测量法布里-珀罗滤波器的光传输时延.将法布里-珀罗滤波器置于谐振腔中, 根据谐振腔长与谐振频率的关系, 将滤波器的传输延时量转化为谐振基频的减小量进行测量.实验测得谐振基频的变化量为0.167 MHz, 对应谐振腔长的变化量为3.570 m.除去器件的尾纤等包装长度, 滤波器的传输延时为1.542 m.该方案不依赖于镜面反射系数、精细度等滤波器参数, 可顺利测得光信号经过高精细度法布里-珀罗滤波器的传输时延, 甚至可实现很小尺寸的滤波器时延测量.通过谱分析法测量得到延时量为1.581 m, 验证了实验结果的正确性.
光纤光学 光通信 谐振腔 法布里-珀罗滤波器 传输时延测量 谐振基频 Fiber optics Optical communication Resonator Fabry-Perot filters Propagation delay measurement Fundamental frequency
西安工业大学 陕西省光电测试与仪器技术重点实验室, 西安 710021
针对高速线阵相机实际应用中的可靠触发问题, 提出了一种高速线阵图像采集系统外触发延时时间的测试方法, 提供有效触发设置参数, 可靠捕获动态目标.采用双区截光幕准确获得飞行目标速度, 其中第二个光幕同时提供图像采集外触发信号, 依据区截装置参数及目标速度计算出采集系统接收到触发信号时刻; 对序列线阵图像分析, 以获得实际图像开始采集时刻, 进而得到线阵图像采集系统外触发延时时间.对行频64 000的具体型号采集系统外触发延时时间进行了实际测试, 测试结果与分析表明, 该系统图像采集存在延时, 平均延时时间为152 μs, 方差为3.3 μs, 延时测试精度小于1个行周期.分析了引入延时测试误差的因素及作用原理, 通过10 000 lps和50 000 lps两种行频的线阵相机延时测试系统误差分析实例, 给出了测试系统参数的一般确定方法.
延时测量 成像系统 线阵 触发 图像分析 Delay measurement Imaging system Line array Triggers Image analysis
1 中国科学院国家授时中心， 陕西 西安 710600
2 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室, 陕西 西安 710600
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了满足长距离光纤时间传递的工程要求，提出了一种基于时间数字转换（TDC）和现场可编程门阵列（FPGA）的时延测量方法。该方法将FPGA测量范围大和TDC分辨率高的特点相结合，实现了大范围高分辨率的光纤时延测量。研究结果表明，该系统的测量范围为0~1 s，分辨率为22 ps，不确定度优于100 ps。
测量 光纤链路 光纤时间传递 时延测量 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 081201
1 电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 611731
2 电子科技大学 电子科学技术研究院, 四川 成都 610054
为了能够更好地实现对液晶光学相控阵的移相分布特性进行高精度的测量, 本文针对傅里叶四分之一波片法的测试精度进行理论仿真和试验验证。仿真结果表明, 该方法测试误差小于0.08°, 采用标准二分之一波片对其进行验证, 实验结果表明重复精度小于0.3°。因此, 针对液晶光学相控阵波控数据0.5°移相控制精度要求, 傅里叶四分之一波片法的测试精度和重复精度能够满足移相测量精度要求。
液晶移相 相移检测 傅里叶变换 四分之一波片法 liquid crystal phase delay phase delay measurement Fourier transformation method of quarter plate
