一種基于超短脈沖的相對時間同步裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及時間同步精度，特別是涉及一種基于超短脈沖的相對時間同步裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著網絡化、信息化的高速推進和高精尖武器裝備的飛速發展，以精確導航制導、分布式雷達系統、空間探測、激光聚變技術、相位陣列天線技術、高性能原子鐘時間比對、自由電子激光器為代表的先進信息技術領域和前沿科學領域對于兩路時間脈沖序列的高精度時間同步及其性能的評估校準要求不斷提升，從原有的毫秒、微秒、亞微秒量級發展到現在的納秒、亞納秒甚至皮秒以下量級，其中的關鍵點之一就是在兩列時間脈沖序列出現時間抖動的時候保證PS量級的高精密度相對時間同步。但是現有的時間同步方法通常為納秒量級，很難達到Ps量級，無法適應科學研宄和技術應用快速發展對時間同步水平越來越高的要求，這就給時間同步技術帶來了新的困難和挑戰，因此，探索高精度時間同步的新體制、新技術已經成為國內外研宄重點。
[0003]因此，需要提供一種時間同步的方法，以滿足對高精度時間同步的需求。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種基于超短脈沖的相對時間同步裝置及方法，以解決兩路時間脈沖序列出現抖動的情況下保證高精度相對時間同步的關鍵問題。
[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，突出特點為脈寬極窄，超短脈沖作為極短的時間探針在化學、生物學、醫學、物理學及工程技術等各個領域開啟了科學及工程研宄的新篇章。具體到時間同步方面，從原理上說，更低的脈沖寬度有助于獲得更高的性能指標。為解決上述技術問題，本發明就是針對高精度時間同步的關鍵問題，設計了一種基于超短脈沖的相對時間同步裝置及方法，其具體方案如下:
[0006]一種基于超短脈沖的相對時間同步裝置，該裝置包括
[0007]用于輸入重復的第一時間信號的第一時間信號輸入接口 ；
[0008]用于輸入重復的第二時間信號的第二時間信號輸入接口 ；
[0009]第一飛秒激光器，基于重復的第一時間信號，產生第一超短脈沖時間序列；
[0010]第二飛秒激光器，基于重復的第二時間信號，產生第二超短脈沖時間序列；
[0011]時間延遲線，對第二超短脈沖時間序列進行延時；
[0012]超短脈沖非線性倍頻介質，基于第一超短脈沖時間序列和延時的第二超短脈沖時間序列，產生互相關二次諧波超短脈沖時間序列；
[0013]光電探頭，用于采集互相關二次諧波超短脈沖時間序列，獲取其示值；
[0014]時間延遲線反饋控制電路，基于光電探頭的示值變化，對時間延遲線進行延時調整。
[0015]優選的，該裝置進一步包括
[0016]設置在第一超短脈沖時間序列傳播路徑上的第一反射鏡；
[0017]設置在延時的第二超短脈沖時間序列傳播路徑上的第二反射鏡。
[0018]優選的，該裝置進一步包括設置在第一超短脈沖時間序列和延時的第二超短脈沖時間序列的傳播路徑上，位于超短脈沖非線性倍頻介質入射端的聚焦透鏡。
[0019]優選的，該裝置進一步包括設置在超短脈沖非線性倍頻介質和光電探頭之間的濾波片。
[0020]優選的，所述第一時間信號和第二時間信號的重復頻率相同。
[0021]優選的，所述第一超短脈沖時間序列和第二超短脈沖時間序列的脈沖寬度相同。
[0022]優選的，所述脈沖寬度小于lps。
[0023]優選的，所述時間延遲線的時延調整分辨力小于lps。
[0024]一種基于超短脈沖的相對時間同步方法，該方法的步驟包括
[0025]第一飛秒激光器基于第一時間信號，產生第一超短脈沖時間序列，第二飛秒激光器基于與第一時間信號頻率相同的第二時間信號，產生與第一超短脈沖時間序列脈沖寬度相同的第二超短脈沖時間序列；
[0026]第一超短脈沖時間序列和經過時間延遲線的第二超短脈沖時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上，產生互相關二次諧波超短脈沖時間序列；
[0027]利用光電探頭采集互相關二次諧波超短脈沖時間序列，獲得其示值；
[0028]調整時間延遲線，使光電探頭的示值達到最大。
[0029]優選的，當光電探頭的示值變小時，時間延遲線反饋控制電路根據光電探頭的示值變化，對時間延遲線進行調整，使光電探頭示值恢復到最大，實現相對時間同步。
[0030]本發明的有益效果如下:
[0031]現有時間抖同步方法很難達到ps量級，本發明所述技術方案比現有方法測同步精度更高，能夠抵抗由于兩路時間脈沖序列時間抖動引起的時間延遲，實現高精度的相對時間同步，同步精度小于50ps。
【附圖說明】
[0032]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明；
[0033]圖1示出一種基于超短脈沖的相對時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間同步方法的流程圖。
[0035]附圖標號
[0036]1、第一時間信號源，2、第一飛秒激光器，3、第二時間信號源，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，7、濾波片，8、光電探頭，9、時間延遲線反饋控制電路，10、時間延遲線，11、第一反射鏡，12、第二反射鏡，Al、第一時間信號輸入接口，A2、第二時間信號輸入接口。
【具體實施方式】
[0037]為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。
[0038]本發明公開了一種基于超短脈沖的相對時間同步裝置，該裝置包括第一時間信號源1、第一飛秒激光器2、第二時間信號源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6、濾波片7、光電探頭8、時間延遲線反饋控制電路9、時間延遲線10、第一反射鏡11和第二反射鏡12，以及第一時間信號輸入接口 Al和第二時間信號輸入接口 A2。
[0039]第一時間信號源I發出第一時間信號，并通過第一時間信號輸入接口 Al將第一時間信號輸入裝置，第一時間信號通過第一飛秒激光器2產生第一超短脈沖時間序列；第二時間信號源2發出第二時間信號，并通過第二時間信號輸入接口 A2將第二時間信號輸入裝置，第一時間信號通過第二飛秒激光器4產生第二超短脈沖時間序列；第一超短脈沖時間序列和經過時間延遲線的第二超短脈沖時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，經聚焦透鏡5聚焦后的兩路脈沖時間序列入射至超短脈沖非線性倍頻介質6中，并產生互相關二次諧波超短脈沖時間序列，該互相關二次諧波超短脈沖時間序列經濾波片7濾除雜波后，利用光電探頭8采集，并獲取其示值。時間延遲線反饋控制電路9根據光電探頭8的示值變化，調整時間延遲線10使光電探頭8的示值達到最大。本發明中第一時間信號和第二時間信號的重復頻率相同。本發明中所采用的時間延遲線的時延調整分辨力小于lps。
[0040]本發明進一步公開了一種基于超短脈沖的相對時間同步方法，該方法的步驟包括第一飛秒激