基于激光的高精度时间频率传递和测距技术

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 时间频率的基本概念 2
1.1.1 时间和频率 2
1.1.2 时间频率的传递、比对与同步 3
1.2 基本时间同步协议 4
1.2.1 搬运钟时间同步协议 4
1.2.2 爱因斯坦时间同步协议 6
1.3 时间和频率传递性能评估 9
1.4 测距与定位原理 10
1.5 基于激光的高精度时频传递和测距技术 11
1.5.1 基于光纤的时频传递技术 12
1.5.2 自由空间激光时间传递和测距技术 12
1.5.3 量子时间同步与定位技术 13
1.6 本书主要内容 14
第2章 光纤时间同步技术 15
2.1 基于SDH的光网络时间同步技术 15
2.2 WR时间同步技术 17
2.2.1 精确时间协议 19
2.2.2 物理层频率同步 20
2.2.3 精确相位测量 21
2.3 基于WDM的光纤时间同步技术 23
2.3.1 光纤时间同步研究进展 23
2.3.2 光纤时间同步方法 25
2.3.3 光纤时间同步系统中的传输时延抖动影响因素 29
2.3.4 光纤时间同步系统中的补偿技术 33
2.3.5 光纤双向时间同步系统不确定度评估 35
2.3.6 光纤时间同步网络化方案 38
第3章 光纤微波频率传递技术 45
3.1 光纤微波频率传递研究进展 45
3.2 光纤微波频率传递基本原理 47
3.2.1 光学相位补偿 48
3.2.2 电学相位补偿 50
3.2.3 基于激光频率调制的光纤微波频率传递及其电学相位补偿 52
3.3 影响光纤微波频率传递性能的因素分析 54
3.3.1 传输时延对传递性能的限制 54
3.3.2 频率源噪声的影响 57
3.3.3 光纤链路中寄生反射的影响 59
3.3.4 光纤色散效应 59
3.3.5 偏振模色散效应 60
3.4 光纤微波级联传递技术 60
3.4.1 光纤微波频率传递的后置补偿 61
3.4.2 光纤微波级联传递 63
第4章 光纤光学频率传递技术 65
4.1 光纤光学频率传递研究进展 65
4.2 光纤光学频率传递基本原理 66
4.2.1 光纤传输相位噪声分析 67
4.2.2 多普勒噪声补偿原理 68
4.2.3 拍频探测 70
4.2.4 光纤散射效应 71
4.3 光纤光学频率传递中噪声补偿的限制分析 73
4.4 通信波段窄线宽激光光源 75
4.4.1 基于高精度光学参考腔的窄线宽激光光源 75
4.4.2 基于光纤干涉仪的窄线宽激光器 77
4.5 远距离光纤光学频率传递技术 82
4.5.1 光纤光学频率直连传递技术 82
4.5.2 光纤光学频率级联传递技术 86
4.6 新型光纤光学频率传递与比对技术 89
4.6.1 基于用户端补偿的一对多光纤光学频率传递 89
4.6.2 基于光纤的双向光学相位比对技术 92
4.6.3 基于本地端测量的双向光学相位比对 96
4.6.4 通信光网络无损接入技术 98
第5章 自由空间激光时间传递和测距技术 100
5.1 传统激光测距方法 100
5.1.1 脉冲法激光测距 100
5.1.2 相干法激光测距 101
5.1.3 三角法激光测距 103
5.2 卫星激光测距 105
5.2.1 卫星激光测距系统的基本组成 105
5.2.2 卫星激光测距误差来源及改正 106
5.3 星地激光时间传递技术 107
5.3.1 星地激光时间传递系统构成 108
5.3.2 星地激光时间传递原理 109
5.3.3 星地激光时间传递的校准和误差分析 110
5.3.4 激光时间传递研究进展 111
5.4 基于飞秒光频梳的测距技术 116
5.4.1 飞秒光频梳的特性 116
5.4.2 基于飞秒光频梳的绝对距离测量方法 118
5.4.3 基于飞秒光频梳测距的研究进展 128
第6章 量子时间同步技术 131
6.1 基于量子纠缠的时间同步技术 131
6.1.1 基于预纠缠共享的量子时间同步 131
6.1.2 基于分布式的量子时间同步 132
6.1.3 基于频率纠缠光源到达时间测量的量子时间同步 132
6.2 基于平衡零拍探测和飞秒光频梳的量子优化时间测量技术 135
第7章 基于频率纠缠光源到达时间测量的量子时间同步技术 138
7.1 基于频率纠缠光源到达时间测量的量子时间同步原理 138
7.2 频率纠缠光源的产生 140
7.2.1 量子纠缠 140
7.2.2 自发参量下转换过程 141
7.2.3 自发参量下转换效率 143
7.2.4 频率纠缠源的理论基础 145
7.2.5 频率纠缠光源的量化 149
7.3 频率纠缠光源的量子测量 156
7.3.1 二阶量子关联测量 157
7.3.2 频率纠缠度及频率关联系数的测量 158
7.3.3 频率不可分性及基于干涉的二阶量子关联测量 163
7.3.4 非局域色散消除 168
7.4 量子时间同步与定位协议 176
7.4.1 基于符合测量纠缠光子对的单向量子时间同步协议 176
7.4.2 基于纠缠光子的二阶量子相干符合测量的时间同步协议 178
7.4.3 基于传送带协议的色散消除量子时间同步协议 180
7.4.4 消色散光纤量子时间同步协议 185
7.4.5 双向量子时间同步协议 189
7.4.6 量子定位协议 192
第8章 基于平衡零拍探测和飞秒光频梳的量子优化时延测量 194
8.1 基于平衡零拍探测和飞秒光频梳的量子优化时延原理 194
8.2 量子光频梳的产生 197
8.2.1 高压缩度量子压缩光场到量子光频梳的研究进展 198
8.2.2 同步泵浦光学参量振荡器的理论模型 199
8.2.3 SPOPO的阈值及超模定义 201
8.2.4 阈值以下SPOPO的量子起伏特性 202
8.3 本底参考脉冲光场的脉冲整形 204
8.3.1 脉冲微分技术研究进展 204
8.3.2 基于双折射晶体的脉冲微分整形技术原理 205
8.3.3 基于4-f脉冲整形器的脉冲微分原理 207
8.4 载波包络相位噪声的抑制技术 209
8.4.1 飞秒脉冲激光源的载波包络相位锁定技术 210
8.4.2 超短脉冲额外载波相位噪声抑制技术 211
第9章 结语 213
参考文献 215