一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及時(shí)間同步精度，特別是涉及一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化的高速推進(jìn)和高精尖武器裝備的飛速發(fā)展，以精確導(dǎo)航制導(dǎo)、分布式雷達(dá)系統(tǒng)、空間探測、激光聚變技術(shù)、相位陣列天線技術(shù)、高性能原子鐘時(shí)間比對、自由電子激光器為代表的先進(jìn)信息技術(shù)領(lǐng)域和前沿科學(xué)領(lǐng)域?qū)τ趦陕窌r(shí)間脈沖序列的高精度時(shí)間同步及其性能的評估校準(zhǔn)要求不斷提升，從原有的毫秒、微秒、亞微秒量級發(fā)展到現(xiàn)在的納秒、亞納秒甚至皮秒以下量級，其中的關(guān)鍵點(diǎn)之一就是在兩列時(shí)間脈沖序列出現(xiàn)時(shí)間抖動的時(shí)候保證PS量級的高精密度相對時(shí)間同步。但是現(xiàn)有的時(shí)間同步方法通常為納秒量級，很難達(dá)到Ps量級，無法適應(yīng)科學(xué)研宄和技術(shù)應(yīng)用快速發(fā)展對時(shí)間同步水平越來越高的要求，這就給時(shí)間同步技術(shù)帶來了新的困難和挑戰(zhàn)，因此，探索高精度時(shí)間同步的新體制、新技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外研宄重點(diǎn)。
[0003]因此，需要提供一種時(shí)間同步的方法，以滿足對高精度時(shí)間同步的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置及方法，以解決兩路時(shí)間脈沖序列出現(xiàn)抖動的情況下保證高精度相對時(shí)間同步的關(guān)鍵問題。
[0005]超短脈沖通常指脈沖寬度在幾飛秒至幾百飛秒量級的脈沖信號，突出特點(diǎn)為脈寬極窄，超短脈沖作為極短的時(shí)間探針在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)及工程技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域開啟了科學(xué)及工程研宄的新篇章。具體到時(shí)間同步方面，從原理上說，更低的脈沖寬度有助于獲得更高的性能指標(biāo)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明就是針對高精度時(shí)間同步的關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)了一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置及方法，其具體方案如下:
[0006]一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置，該裝置包括
[0007]用于輸入重復(fù)的第一時(shí)間信號的第一時(shí)間信號輸入接口 ；
[0008]用于輸入重復(fù)的第二時(shí)間信號的第二時(shí)間信號輸入接口 ；
[0009]第一飛秒激光器，基于重復(fù)的第一時(shí)間信號，產(chǎn)生第一超短脈沖時(shí)間序列；
[0010]第二飛秒激光器，基于重復(fù)的第二時(shí)間信號，產(chǎn)生第二超短脈沖時(shí)間序列；
[0011]時(shí)間延遲線，對第二超短脈沖時(shí)間序列進(jìn)行延時(shí)；
[0012]超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)，基于第一超短脈沖時(shí)間序列和延時(shí)的第二超短脈沖時(shí)間序列，產(chǎn)生互相關(guān)二次諧波超短脈沖時(shí)間序列；
[0013]光電探頭，用于采集互相關(guān)二次諧波超短脈沖時(shí)間序列，獲取其示值；
[0014]時(shí)間延遲線反饋控制電路，基于光電探頭的示值變化，對時(shí)間延遲線進(jìn)行延時(shí)調(diào)整。
[0015]優(yōu)選的，該裝置進(jìn)一步包括
[0016]設(shè)置在第一超短脈沖時(shí)間序列傳播路徑上的第一反射鏡；
[0017]設(shè)置在延時(shí)的第二超短脈沖時(shí)間序列傳播路徑上的第二反射鏡。
[0018]優(yōu)選的，該裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在第一超短脈沖時(shí)間序列和延時(shí)的第二超短脈沖時(shí)間序列的傳播路徑上，位于超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)入射端的聚焦透鏡。
[0019]優(yōu)選的，該裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)和光電探頭之間的濾波片。
[0020]優(yōu)選的，所述第一時(shí)間信號和第二時(shí)間信號的重復(fù)頻率相同。
[0021]優(yōu)選的，所述第一超短脈沖時(shí)間序列和第二超短脈沖時(shí)間序列的脈沖寬度相同。
[0022]優(yōu)選的，所述脈沖寬度小于lps。
[0023]優(yōu)選的，所述時(shí)間延遲線的時(shí)延調(diào)整分辨力小于lps。
[0024]一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步方法，該方法的步驟包括
[0025]第一飛秒激光器基于第一時(shí)間信號，產(chǎn)生第一超短脈沖時(shí)間序列，第二飛秒激光器基于與第一時(shí)間信號頻率相同的第二時(shí)間信號，產(chǎn)生與第一超短脈沖時(shí)間序列脈沖寬度相同的第二超短脈沖時(shí)間序列；
[0026]第一超短脈沖時(shí)間序列和經(jīng)過時(shí)間延遲線的第二超短脈沖時(shí)間序列分別通過第一透光鏡和第二透光鏡入射至聚焦透鏡，再通過聚焦透鏡入射至超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)上，產(chǎn)生互相關(guān)二次諧波超短脈沖時(shí)間序列；
[0027]利用光電探頭采集互相關(guān)二次諧波超短脈沖時(shí)間序列，獲得其示值；
[0028]調(diào)整時(shí)間延遲線，使光電探頭的示值達(dá)到最大。
[0029]優(yōu)選的，當(dāng)光電探頭的示值變小時(shí)，時(shí)間延遲線反饋控制電路根據(jù)光電探頭的示值變化，對時(shí)間延遲線進(jìn)行調(diào)整，使光電探頭示值恢復(fù)到最大，實(shí)現(xiàn)相對時(shí)間同步。
[0030]本發(fā)明的有益效果如下:
[0031]現(xiàn)有時(shí)間抖同步方法很難達(dá)到ps量級，本發(fā)明所述技術(shù)方案比現(xiàn)有方法測同步精度更高，能夠抵抗由于兩路時(shí)間脈沖序列時(shí)間抖動引起的時(shí)間延遲，實(shí)現(xiàn)高精度的相對時(shí)間同步，同步精度小于50ps。
【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0033]圖1示出一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置的示意圖；
[0034]圖2示出一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步方法的流程圖。
[0035]附圖標(biāo)號
[0036]1、第一時(shí)間信號源，2、第一飛秒激光器，3、第二時(shí)間信號源，4、第二飛秒激光器，5、聚焦透鏡，6、超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)，7、濾波片，8、光電探頭，9、時(shí)間延遲線反饋控制電路，10、時(shí)間延遲線，11、第一反射鏡，12、第二反射鏡，Al、第一時(shí)間信號輸入接口，A2、第二時(shí)間信號輸入接口。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038]本發(fā)明公開了一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步裝置，該裝置包括第一時(shí)間信號源1、第一飛秒激光器2、第二時(shí)間信號源3、第二飛秒激光器4、聚焦透鏡5、超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)6、濾波片7、光電探頭8、時(shí)間延遲線反饋控制電路9、時(shí)間延遲線10、第一反射鏡11和第二反射鏡12，以及第一時(shí)間信號輸入接口 Al和第二時(shí)間信號輸入接口 A2。
[0039]第一時(shí)間信號源I發(fā)出第一時(shí)間信號，并通過第一時(shí)間信號輸入接口 Al將第一時(shí)間信號輸入裝置，第一時(shí)間信號通過第一飛秒激光器2產(chǎn)生第一超短脈沖時(shí)間序列；第二時(shí)間信號源2發(fā)出第二時(shí)間信號，并通過第二時(shí)間信號輸入接口 A2將第二時(shí)間信號輸入裝置，第一時(shí)間信號通過第二飛秒激光器4產(chǎn)生第二超短脈沖時(shí)間序列；第一超短脈沖時(shí)間序列和經(jīng)過時(shí)間延遲線的第二超短脈沖時(shí)間序列分別通過第二反射鏡12和第一反射鏡11入射至聚焦透鏡5上，經(jīng)聚焦透鏡5聚焦后的兩路脈沖時(shí)間序列入射至超短脈沖非線性倍頻介質(zhì)6中，并產(chǎn)生互相關(guān)二次諧波超短脈沖時(shí)間序列，該互相關(guān)二次諧波超短脈沖時(shí)間序列經(jīng)濾波片7濾除雜波后，利用光電探頭8采集，并獲取其示值。時(shí)間延遲線反饋控制電路9根據(jù)光電探頭8的示值變化，調(diào)整時(shí)間延遲線10使光電探頭8的示值達(dá)到最大。本發(fā)明中第一時(shí)間信號和第二時(shí)間信號的重復(fù)頻率相同。本發(fā)明中所采用的時(shí)間延遲線的時(shí)延調(diào)整分辨力小于lps。
[0040]本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種基于超短脈沖的相對時(shí)間同步方法，該方法的步驟包括第一飛秒激