RU2745383C1 - System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering - Google Patents

System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering Download PDF

Info

Publication number
RU2745383C1
RU2745383C1 RU2020123771A RU2020123771A RU2745383C1 RU 2745383 C1 RU2745383 C1 RU 2745383C1 RU 2020123771 A RU2020123771 A RU 2020123771A RU 2020123771 A RU2020123771 A RU 2020123771A RU 2745383 C1 RU2745383 C1 RU 2745383C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
objects
input
output
optical
Prior art date
Application number
RU2020123771A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Прохоров
Олег Викторович Колмогоров
Сергей Сергеевич Донченко
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority to RU2020123771A priority Critical patent/RU2745383C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2745383C1 publication Critical patent/RU2745383C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00Arrangements of electric power supplies in time pieces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: navigation.
SUBSTANCE: invention relates to devices for comparison and synchronization of time scales of the remote objects using a fiber-optic communication line connecting objects. Device for comparing and synchronizing the remote objects time scales consists of two components located at the objects, which are remote from each other, contains the following units on the first object: an event timer, a generator for forming the time scale of the specified object, a receiver of optical pulses with a spectral filter at the carrier frequency of the optical pulses and computer connected to it. The first object optical pulse generator is connected to the input of the splitter-multiplexer unit, which consists of a fiber-optic splitter, the first output of which is connected to the fiber-optic multiplexer. The output of this multiplexer is connected to the input of the photo-receiver, and the second input is linked to the circulator output, whereas the second output of the splitter is connected to the first input of the second fiber-optic multiplexer, the second input thereof is connected to the output of the pumping laser unit, and the output of the second multiplexer is connected to the input of the circulator, the input / output of which is linked to a fiber-optic communication line connecting two remote objects. The second object also comprises an event timer, as well as the following units connected to it: an intermediate generator, to which the second object's time scale generator is connected, an optical pulse receiver with a spectral filter at the optical pulse carrier frequency, and a computer connected to the intermediate generator. The input of the optical pulses receiver through a semitransparent mirror is connected to the output of the circulator, to the input of which the second object pumping lasers unit is connected; the input / output of the circulator is connected to the fiber-optic communication line connecting theses two remote objects. The computers of both objects are connected to the system for transmitting information about time intervals (for example, Ethernet network, a wireless network, etc.). The specific feature and advantage of this device is that the multiplexing unit is built into the block of splitters-multiplexers, which allows the radiation of the first object pump laser unit to be introduced into the fiber-optic communication line between the objects. At the second object, the fiber-optic communication line between the objects is connected through a circulator, which allows the radiation of the second object pump lasers unit to be introduced into it. This lead to distributed amplification of optical pulses based on the stimulated Raman scattering effect; at the same time the pulses, propagating both from the first object to the second and reflected from the second to the first one through a semitransparent mirror, are amplified both due to the co-directional pumping and due to the counter-pumping.
EFFECT: increased accuracy of the system operation due to linking optical pulses directed by the optical pulse generator at the second object to the fiber-optic communication line, to the object's time scale using the splitter-multiplexer unit, increased permissible distance between objects due to the use of pump laser units on each of the objects, increased accuracy of comparison or synchronization due to the use of signals in the optical range and direct binding of optical pulses to time scales, increased reliability and efficiency due to the use of the fiber-optic communication line, and the ability to compare or synchronize time scales using only one optical fiber of random length, including “dark” fiber, leased from common user circuit operators.
1 cl,1 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к технике оптоволоконной связи и может быть использовано для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов, соединенных оптоволоконной линией связи. Изобретение направлено на увеличение расстояния между объектами без снижения точности сравнения и синхронизации шкал времени.The proposed device relates to the technique of fiber-optic communication and can be used to compare and synchronize the time scales of remote objects connected by a fiber-optic communication line. The invention is aimed at increasing the distance between objects without reducing the accuracy of comparison and synchronization of time scales.

Известен способ и устройство сравнения и синхронизации шкал времени между наземными пунктами с помощью системы одно- и двухсторонних сравнений шкал времени (С.С. Донченко, О.В. Колмогоров, Д.В. Прохоров. Система одно- и двухсторонних сравнений шкал времени. Измерительная техника, №1, 2015, Патент РФ №2547662 Способ сличения шкал времени и устройство для его осуществления).The known method and device for comparison and synchronization of time scales between ground points using a system of one- and two-way comparisons of time scales (SS Donchenko, OV Kolmogorov, DV Prokhorov. System of one- and two-way comparisons of time scales. Measuring equipment, No. 1, 2015, RF Patent No. 2547662 A method for comparing time scales and a device for its implementation).

Устройство содержит на одном из пунктов импульсный генератор, передающий модуль, блок разветвителей-объединителей, фотоприемный модуль, таймер событий, компьютер, промежуточный генератор; на втором пункте полупрозрачное зеркало, фотоприемный модуль, таймер событий, компьютер.The device contains at one of the points a pulse generator, a transmitting module, a block of splitters-combiners, a photodetector module, an event timer, a computer, an intermediate generator; at the second point there is a semitransparent mirror, a photodetector module, an event timer, a computer.

К достоинствам данного устройства относится то, что сравнение шкал времени производится с помощью одного оптического волокна, и то, что с помощью блока разветвителей-объединителей производится привязка оптических, а не электрических импульсов к соответствующей шкале времени, что исключает влияние погрешностей в канале шкала времени - оптический импульс. Недостатком данного устройства является то, что используется частично отраженный со второго объекта импульс, имеющий меньшую амплитуду по сравнению с излученным импульсом, т.е. уменьшение амплитуды импульса из-за отражения и потерь в линии значительно снижает допустимое расстояние между пунктами.The advantages of this device include the fact that the comparison of the time scales is performed using one optical fiber, and the fact that with the help of the block of splitters-combiners, optical rather than electrical pulses are bound to the corresponding time scale, which eliminates the influence of errors in the channel time scale - optical pulse. The disadvantage of this device is that it uses a pulse partially reflected from the second object, which has a lower amplitude compared to the emitted pulse, i.e. the decrease in pulse amplitude due to reflection and line loss significantly reduces the allowable spacing between points.

Известно устройство для сравнения и синхронизации шкал времени между наземными объектами, соединенными оптоволоконной линией связи, с помощью системы встречных сравнений шкал времени Пат. 2 604 852 РФ. Устройство для сравнения и синхронизации шкал времени / Д.В. Прохоров, О.В. Колмогоров, С.С. Донченко; заявитель и патентообладатель ФГУП "ВНИИФТРИ". Опубл. 10.12.2016, Бюл. №34.A device is known for comparing and synchronizing time scales between terrestrial objects connected by a fiber-optic communication line using a system of counter-comparisons of time scales US Pat. 2 604 852 RF. A device for comparing and synchronizing time scales / D.V. Prokhorov, O. V. Kolmogorov, S.S. Donchenko; applicant and patentee FSUE "VNIIFTRI". Publ. 10.12.2016, Bul. No. 34.

Устройство содержит на первом объекте таймер событий, генератор формирования шкалы времени этого объекта, приемник оптических импульсов, компьютер, генератор оптических импульсов, блок разветвителей-объединителей. Второй объект также включает в себя таймер событий, промежуточный генератор, генератор формирования шкалы времени второго объекта, приемник оптических импульсов, компьютер, генератор оптических импульсов, блок разветвителей-объединителей. Блоки разветвителей-объединителей обоих объектов соединены между собой оптов ми олоконной линией связи. Компьютеры обоих объектов подключены к системе передачи информации о временных интервалах (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.).The device contains on the first object an event timer, a generator for forming the time scale of this object, an optical pulse receiver, a computer, an optical pulse generator, a block of splitters-combiners. The second object also includes an event timer, an intermediate generator, a generator for the formation of a time scale of the second object, an optical pulse receiver, a computer, an optical pulse generator, and a block of splitters-combiners. Blocks of splitter-combiners of both objects are interconnected by a wholesale fiber-optic communication line. The computers of both objects are connected to a system for transmitting information about time intervals (for example, an Ethernet network, a wireless network, etc.).

К достоинствам данного устройства относится то, что увеличено допустимое расстояние между объектами за счет применения передающих модулей на каждом объекте, повышена точность сравнения или синхронизации за счет применения сигналов в оптическом диапазоне и прямой привязки оптических импульсов к шкалам времени. Недостатком данного устройства является то, что генераторы оптических импульсов на противоположных объектах имеют различную длину волны, что приводит, за счет дисперсии в оптическом волокне, к различному времени прохождения оптических импульсов в линии связи между объектами и, следовательно, к повышению погрешности синхронизации шкал времени. Также недостатком данного устройства является то, что на противоположных объектах должны генерироваться оптические импульсы с различными частотой и/или длительностью. Это приводит к ограничению частоты сравнения шкал времени и, следовательно, к увеличению погрешности сравнения, к возможным сбоям с истемы за счет наложения встречных импульсов, невозможности фиксации части импульсов из-за наличия у таймеров событий периода нечувствительности (мертвого времени), к необходимости периодического перезапуска системы.The advantages of this device include the fact that the permissible distance between objects is increased due to the use of transmitting modules at each object, the accuracy of comparison or synchronization is increased due to the use of signals in the optical range and direct binding of optical pulses to time scales. The disadvantage of this device is that the generators of optical pulses on opposite objects have different wavelengths, which leads, due to dispersion in the optical fiber, to different transit times of optical pulses in the communication line between objects and, consequently, to an increase in the synchronization error of the time scales. Another disadvantage of this device is that optical pulses with different frequencies and / or durations must be generated on opposite objects. This leads to a limitation of the frequency of comparison of time scales and, consequently, to an increase in the comparison error, to possible failures from the system due to the imposition of counter pulses, the impossibility of fixing some of the pulses due to the presence of a dead time period in the event timers, and the need for periodic restart systems.

Для увеличения расстояния между объектами, на которых происходит сравнение и синхронизация шкал времени с помощью оптоволоконной линии связи известен способ распределенного усиления мощности оптических сигналов, - патент на изобретение №2715489 «Способ распределенного усиления мощности оптических сигналов для систем сравнения и синхронизации шкал времени и оптоволоконных рефлектометров».To increase the distance between objects on which the comparison and synchronization of time scales takes place using a fiber-optic communication line, there is a method of distributed amplification of the power of optical signals, - patent for invention No. 2715489 "Method of distributed amplification of power of optical signals for comparison and synchronization systems of time scales and fiber-optic reflectometers ".

К достоинствам данного способа относится то, что с помощью модифицированного блока разветвителей-объединителей, включающего блок лазеров накачки, излучение накачки, создающее условия для возникновения эффекта вынужденного комбинационного рассеяния, поступает на первом объекте в оптоволоконную линию связи между удаленными объектами, при этом происходит распределенное усиление как импульсов поступающих в линию связи, так и распространяющихся в обратном направлении.The advantages of this method include the fact that with the help of a modified block of couplers-combiners, including a block of pump lasers, the pump radiation, which creates conditions for the appearance of the stimulated Raman scattering effect, enters the first object into the fiber-optic communication line between distant objects, while there is distributed amplification both impulses entering the communication line and propagating in the opposite direction.

Достигаемым техническим результатом при использовании заявляемого устройства является повышение, по сравнению с существующими системами сравнения шкал времени с помощью ВОЛС, допустимого расстояния между объектами за счет применения на каждом объекте своего блока лазерной накачки для распределенного усиления оптических импульсов на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния, при этом импульсы, распространяющиеся как с первого объекта на второй, так и отраженные полупрозрачным зеркалом со второго на первый, усиливаются как за счет сонаправленной накачки, так и за счет встречной накачки.The technical result achieved when using the proposed device is to increase, in comparison with existing systems for comparing time scales using FOCL, the permissible distance between objects due to the use of its own laser pumping unit at each object for distributed amplification of optical pulses based on the effect of stimulated Raman scattering, while pulses propagating both from the first object to the second and reflected by a semitransparent mirror from the second to the first are amplified both due to co-directional pumping and due to counter-pumping.

Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов, состоящее из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержит на первом объекте таймер событий, присоединенные к нему генератор формирования шкалы времени этого объекта, приемник оптических импульсов со спектральным фильтром на частоте несущей оптических импульсов и компьютер. Генератор оптических импульсов первого объекта подключен к входу блока разветвителей-объединителей, который состоит из оптоволоконного разветвителя, первый выход которого соединен с оптоволоконным объединителем, выход которого соединен со входом фотоприемника а второй вход с выходом циркулятора, а второй выход разветвителя соединен с первым входом оптоволоконного второго объединителя, второй вход которого соединен с выходом блока лазеров накачки, а выход второго объединителя соединен со входом циркулятора, вход/выход которого соединен с оптоволоконной линией связи, связывающей два удаленных объекта.This technical result is achieved due to the fact that the device for comparing and synchronizing the time scales of remote objects, consisting of two components located at objects remote from each other, contains an event timer on the first object, a generator for forming the time scale of this object attached to it, an optical pulse receiver with a spectral filter at the carrier frequency of the optical pulses and a computer. The optical pulse generator of the first object is connected to the input of the splitter-combiner unit, which consists of a fiber-optic splitter, the first output of which is connected to the fiber-optic combiner, the output of which is connected to the input of the photodetector and the second input to the output of the circulator, and the second output of the splitter is connected to the first input of the fiber-optic second a combiner, the second input of which is connected to the output of the pump laser unit, and the output of the second combiner is connected to the input of the circulator, the input / output of which is connected to a fiber-optic communication line connecting two remote objects.

Второй объект также включает в себя таймер событий, присоединенные к нему промежуточный генератор, к которому подключен генератор формирования шкалы времени второго объекта, приемник оптических импульсов со спектральным фильтром на частоте оптической несущей импульсов и компьютер, связанный с промежуточным генератором. Вход приемника оптических импульсов через полупрозрачное зеркало подключен к выходу циркулятора, ко входу которого присоединен блок лазеров накачки второго объекта, вход/выход циркулятора соединен с оптоволоконной линией связи, связывающей два удаленных объекта.The second object also includes an event timer, an intermediate generator connected to it, to which the second object's time scale generator is connected, an optical pulse receiver with a spectral filter at the frequency of the optical pulse carrier, and a computer connected to the intermediate generator. The input of the receiver of optical pulses through a semitransparent mirror is connected to the output of the circulator, to the input of which a unit of pumping lasers of the second object is connected, the input / output of the circulator is connected to a fiber-optic communication line connecting two remote objects.

Компьютеры обоих объектов подключены к системе передачи информации о временных интервалах (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.)The computers of both objects are connected to a system for transmitting information about time intervals (for example, an Ethernet network, a wireless network, etc.)

Особенностью и преимуществом указанного устройства является то, что в блок разветвителей-объединителей встроен объединитель, позволяющий ввести излучение блока лазеров накачки первого объекта в оптоволоконную линию связи между объектами, на втором объекте оптоволоконная линия связи между объектами подключена через циркулятор, позволяющий ввести в нее излучение блока лазеров накачки второго объекта, что приводит к распределенному усилению оптических импульсов на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния, при этом импульсы, распространяющиеся как с первого объекта на второй, так и отраженные полупрозрачным зеркалом со второго на первый, усиливаются как за счет сонаправленной накачки, так и за счет встречной накачки. Изобретение поясняется чертежом:A feature and advantage of this device is that a combiner is built into the block of splitters-combiners, which allows the radiation of the pumping laser unit of the first object to be introduced into the fiber-optic communication line between the objects; at the second object, the fiber-optic communication line between the objects is connected through a circulator, which allows the radiation of the block pump lasers of the second object, which leads to distributed amplification of optical pulses based on the effect of stimulated Raman scattering, while the pulses propagating from the first object to the second, and reflected by a semitransparent mirror from the second to the first, are amplified both due to codirectional pumping and due to counter pumping. The invention is illustrated by a drawing:

На фиг. 1 - представлена схема устройства для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с автоматическим сравнением и синхронизацией шкал времени.FIG. 1 is a diagram of a device for comparing and synchronizing time scales of remote objects with automatic comparison and synchronization of time scales.

Схема устройства для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов (Фиг. 1) содержит на первом объекте таймер событий 1, присоединенные к нему генератор 2 формирования шкалы времени этого объекта, приемник оптических импульсов 3, компьютер 4. Генератор 5 оптических импульсов на первом объекте подключен к входу блока разветвителей-объединителей 6. Блок разветвителей-объединителей 6 состоит из оптоволоконного разветвителя 7, соединенного с оптоволоконным объединителем 8, выход которого соединен со входом фотоприемника 3 а второй вход с выходом циркулятора 9, а второй выход разветвителя соединен с первым входом оптоволоконного объединителя 10, второй вход которого соединен с выходом блока лазеров накачки 11, а выход объединителя 10 соединен со входом циркулятора 9, вход/выход которого соединен с оптоволоконной линией связи 12, связывающей два удаленных объекта Компьютер 4 подключен к системе передачи информации о временных интервалах 13 (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.), соединенной с компьютерами 4 первого объекта и 14 второго объекта для вычисления расхождения шкал времени объектов.The diagram of the device for comparing and synchronizing the time scales of remote objects (Fig. 1) contains on the first object an event timer 1, connected to it a generator 2 for forming the time scale of this object, a receiver of optical pulses 3, a computer 4. The generator 5 of optical pulses is connected to the first object to the input of the splitter-combiner unit 6. The splitter-combiner unit 6 consists of a fiber-optic splitter 7 connected to the fiber-optic combiner 8, the output of which is connected to the input of the photodetector 3 and the second input to the output of the circulator 9, and the second output of the splitter is connected to the first input of the fiber-optic combiner 10, the second input of which is connected to the output of the pump laser unit 11, and the output of the combiner 10 is connected to the input of the circulator 9, the input / output of which is connected to a fiber-optic communication line 12 connecting two remote objects. Computer 4 is connected to a system for transmitting information about time intervals 13 ( e.g. Ethernet network, wireless with network, etc.), connected to computers 4 of the first object and 14 of the second object to calculate the discrepancy between the time scales of the objects.

Второй объект содержит таймер событий 15, присоединенные к нему промежуточный генератор 16, приемник оптических импульсов 17, компьютер 14. Приемник оптических импульсов 17 второго объекта присоединен также к полупрозрачному зеркалу 18, которое присоединено к циркулятору 19, который соединен также с блоком лазеров накачки 20 и с оптоволоконной линией связи 12, которая соединяет два удаленных объекта. Компьютер 14 подключен к системе передачи информации о временных интервалах 13 и промежуточному генератору 16, к которому подключен генератор формирования шкалы времени второго объекта 21.The second object contains an event timer 15, connected to it an intermediate generator 16, a receiver of optical pulses 17, a computer 14. The receiver of optical pulses 17 of the second object is also connected to a semitransparent mirror 18, which is connected to a circulator 19, which is also connected to the pump laser unit 20 and with a fiber optic communication line 12, which connects two remote sites. Computer 14 is connected to a system for transmitting information about time intervals 13 and an intermediate generator 16, to which a generator for generating the time scale of the second object 21 is connected.

Устройство в соответствии с Фиг. 1 работает следующим образом.The device according to FIG. 1 works as follows.

На первом объекте оптический импульс с генератора оптических импульсов 5 поступает на вход блока разветвителей-объединителей 6, проходит через разветвитель 7, некоторая часть мощности оптического импульса через объединитель 8 поступает в приемник 3 оптических импульсов первого объекта, основная часть мощности импульса через объединитель 10 и циркулятор 9 поступает в оптоволоконную линию связи 12, при этом, через объединитель 10 и циркулятор 9 в оптоволоконную линию связи 12 также поступает непрерывное излучение с блока лазеров накачки 11, длина волны накачки соответствует условию создания вынужденного комбинационного рассеяния для усиления оптических импульсов, распространяющихся по оптоволоконной линии связи 12. Электрический сигнал с приемника 3 оптических импульсов поступает в таймер событий 1, который фиксирует момент излучения оптического импульса t1 в шкале времени первого объекта, сформированной генератором 2 сигнала 1 PPS, секундные метки которого поступают в таймер событий 1. Информация о моменте излучения оптического импульса t1 поступает в компьютер 4, который по системе передачи информации 13, например сети Ethernet, беспроводной сети связи или другой, направляет данные о значении t1 в компьютер 14 второго объекта.At the first object, an optical pulse from the optical pulse generator 5 is fed to the input of the splitter-combiner unit 6, passes through the splitter 7, some part of the optical pulse power through the combiner 8 enters the optical pulse receiver 3 of the first object, the main part of the pulse power through the combiner 10 and the circulator 9 enters the fiber-optic communication line 12, while, through the combiner 10 and the circulator 9, continuous radiation from the pump laser unit 11 also enters the fiber-optic communication line 12 through the combiner 10, the pump wavelength corresponds to the condition for creating stimulated Raman scattering to amplify optical pulses propagating along the fiber-optic line communication 12. The electrical signal from the receiver 3 of the optical pulses enters the event timer 1, which fixes the moment of emission of the optical pulse t 1 in the time scale of the first object, generated by the generator 2 of the 1 PPS signal, the second marks of which are fed into the event timer 1. Information about the instant of emission of the optical pulse t 1 is fed to the computer 4, which sends data on the value of t 1 to the computer 14 of the second object via an information transmission system 13, for example, an Ethernet network, a wireless communication network or another.

Оптический импульс, пришедший по оптоволоконной линии связи на второй объект через циркулятор 19 и полупрозрачное зеркало 18 поступает в приемник оптических импульсов 17 второго объекта, который преобразует его в электрический сигнал, поступающий в таймер событий 15. Также в таймер событий 15 поступает сигнал 1 PPS с промежуточного генератора 16, что позволяет определить время τ1 прихода оптического импульса в шкале времени второго объекта, формируемой генератором 21 и промежуточным генератором 16. Информация о моменте прихода оптического импульса τ1 направляется в компьютер 14 второго объекта.An optical pulse arriving via a fiber-optic communication line to the second object through a circulator 19 and a semitransparent mirror 18 enters the receiver of optical pulses 17 of the second object, which converts it into an electrical signal supplied to the event timer 15. Also, the event timer 15 receives a 1 PPS signal with intermediate generator 16, which allows you to determine the time τ 1 of the arrival of the optical pulse in the time scale of the second object, formed by the generator 21 and the intermediate generator 16. Information about the time of arrival of the optical pulse τ 1 is sent to the computer 14 of the second object.

Часть мощности оптического пришедшего с первого объекта на второй отражается от полупрозрачного зеркала 18 и направляется через циркулятор 19 и оптоволоконную линию связи 12 обратно на первый объект. При этом в линию связи 12 через циркулятор 19 поступает также непрерывное излучение с блока лазеров накачки 20, длина волны накачки соответствует условию создания вынужденного комбинационного рассеяния для усиления оптических импульсов, распространяющихся по оптоволоконной линии связи 12. Без учета времени задержки прохождения сигнала в тракте полупрозрачное зеркало 18, фотоприемник 17, таймер событий 15, время излучения оптического импульса со второго объекта на первый равно τ1.Part of the optical power arriving from the first object to the second is reflected from the semitransparent mirror 18 and is directed through the circulator 19 and the fiber-optic communication line 12 back to the first object. In this case, continuous radiation from the pump laser unit 20 also enters the communication line 12 through the circulator 19, the pump wavelength corresponds to the condition for creating stimulated Raman scattering to amplify optical pulses propagating along the fiber-optic communication line 12. Without taking into account the signal transit time in the path of the semitransparent mirror 18, photodetector 17, event timer 15, the time of emission of an optical pulse from the second object to the first is equal to τ 1 .

Оптический импульс, пришедший по оптоволоконной линии связи 12 со второго на первый объект через циркулятор 9 и объединитель 8 блока разветвителей-объединителей 6 поступает в приемник оптических импульсов 3 первого объекта, который преобразует его в электрический сигнал, поступающий в таймер событий 1, который определяет время τ2 прихода оптического импульса в шкале времени первого объекта. Информация о моменте прихода оптического импульса τ2 поступает в компьютер 4 и по системе передачи информации 13 направляется в компьютер 14 второго объекта.An optical pulse arriving via a fiber-optic communication line 12 from the second to the first object through the circulator 9 and the combiner 8 of the block of splitters-combiners 6 enters the receiver of optical pulses 3 of the first object, which converts it into an electrical signal arriving at the event timer 1, which determines the time τ 2 of the arrival of an optical pulse in the time scale of the first object. Information about the moment of arrival of the optical pulse τ 2 enters the computer 4 and is sent through the information transmission system 13 to the computer 14 of the second object.

На основании данных о значениях t1, τ1, τ2, определяют расхождение шкал времени удаленных объектов Δt по формуле:Based on the data on the values of t 1 , τ 1 , τ 2 , the discrepancy between the time scales of remote objects Δt is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

t1 - измеренное время излучения оптического импульса с первого объекта в шкале времени первого объекта,t 1 is the measured time of radiation of an optical pulse from the first object in the time scale of the first object,

τ1 - измеренное время прихода оптического импульса с первого объекта на второй объект в шкале времени второго объекта,τ 1 is the measured time of arrival of an optical pulse from the first object to the second object in the time scale of the second object,

τ2 - измеренное время прихода оптического импульса со второго объекта на первый объект в шкале времени первого объекта.τ 2 is the measured time of arrival of an optical pulse from the second object to the first object in the time scale of the first object.

Компьютер 14 вычисляет по вышеприведенной формуле расхождение шкал времени для по каждому одиночному измерению, усредняет результаты измерений и вырабатывает управляющий сигнал, по которому промежуточный генератор 16 синхронизирует шкалу времени второго объекта со шкалой времени первого.The computer 14 calculates the timescale divergence for each single measurement using the above formula, averages the measurement results, and generates a control signal according to which the intermediate generator 16 synchronizes the time scale of the second object with the time scale of the first one.

Усреднение данных за время цикла сравнения обеспечивает повышение точности сравнения и синхронизации.Averaging the data over the comparison cycle provides improved comparison and synchronization accuracy.

Claims (1)

Устройство для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов, состоящее из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержит на первом объекте таймер событий, присоединенные к нему генератор формирования шкалы времени этого объекта и приемник оптических импульсов со спектральным фильтром на частоте несущей оптических импульсов; генератор оптических импульсов первого объекта с подключенным к нему блоком разветвителей-объединителей, включающим оптоволоконный разветвитель, первый выход которого через первый оптоволоконный объединитель соединен со входом фотоприемника, второй выход разветвителя соединен с вторым объединителем, на входе которого установлен блок лазеров накачки, к выходу второго объединителя присоединен циркулятор первого объекта, выходы циркулятора соединены с первым оптоволоконным объединителем и с оптоволоконной линией связи, связывающей два удаленных объекта; второй объект также включает в себя таймер событий, присоединенные к нему промежуточный генератор с подключенным к нему генератором формирования шкалы времени второго объекта, приемник оптических импульсов со спектральным фильтром на частоте оптической несущей импульсов второго объекта, на входе приемника оптических импульсов установлено полупрозрачное зеркало, к которому через циркулятор второго объекта подключена оптоволоконная линия связи, связывающая два удаленных объекта, кроме того, к циркулятору присоединен блок лазеров накачки второго объекта; на обоих объектах установлены компьютеры, связанные с таймерами событий, а также с промежуточным генератором, размещенным на втором объекте, компьютеры обоих объектов подключены к системе передачи информации о временных интервалах, такой как сеть Ethernet или беспроводная сеть.A device for comparing and synchronizing time scales of distant objects, consisting of two components located at objects remote from each other, contains an event timer on the first object, a generator for forming the time scale of this object and a receiver of optical pulses with a spectral filter at the carrier frequency are connected to it. optical pulses; an optical pulse generator of the first object with a block of splitter-combiners connected to it, including a fiber-optic splitter, the first output of which through the first fiber-optic combiner is connected to the input of the photodetector, the second output of the splitter is connected to the second combiner, at the input of which a unit of pumping lasers is installed, to the output of the second combiner a circulator of the first object is connected, the outputs of the circulator are connected to the first fiber-optic combiner and to a fiber-optic communication line connecting two remote objects; the second object also includes an event timer, an intermediate generator connected to it with a generator connected to it for forming the time scale of the second object, an optical pulse receiver with a spectral filter at the frequency of the optical carrier of the pulses of the second object, a semitransparent mirror is installed at the input of the optical pulse receiver, to which a fiber-optic communication line is connected through the circulator of the second object, connecting two remote objects, in addition, a unit of pumping lasers of the second object is connected to the circulator; both sites have computers connected to event timers, as well as to an intermediate generator located at the second site, computers of both sites are connected to a system for transmitting information about time intervals, such as an Ethernet or wireless network.
RU2020123771A 2020-07-17 2020-07-17 System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering RU2745383C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123771A RU2745383C1 (en) 2020-07-17 2020-07-17 System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123771A RU2745383C1 (en) 2020-07-17 2020-07-17 System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745383C1 true RU2745383C1 (en) 2021-03-24

Family

ID=75159093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123771A RU2745383C1 (en) 2020-07-17 2020-07-17 System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745383C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766058C1 (en) * 2021-04-29 2022-02-07 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") System of counter-comparison of time scales with distributed amplification based on stimulated raman scattering effect

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7328076B2 (en) * 2002-11-15 2008-02-05 Texas Instruments Incorporated Generalized envelope matching technique for fast time-scale modification
RU2325762C2 (en) * 2002-01-30 2008-05-27 Сенсор Хайвэй Лимитед Optical pulse reflectometry device and method
RU2604852C1 (en) * 2015-07-30 2016-12-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Device for time scales comparing and synchronizing
RU2640455C2 (en) * 2015-10-20 2018-01-09 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Device for timescales comparison
RU2662175C1 (en) * 2017-08-15 2018-07-24 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Device for time scale comparing
RU2664825C1 (en) * 2017-10-10 2018-08-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Method of synchronization or comparison of time scales and device for its implementation (options)
RU2715489C1 (en) * 2019-08-20 2020-02-28 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method for distributed amplification of power of optical signals for systems for comparison and synchronization of time scales and optical fiber reflectometers

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2325762C2 (en) * 2002-01-30 2008-05-27 Сенсор Хайвэй Лимитед Optical pulse reflectometry device and method
US7328076B2 (en) * 2002-11-15 2008-02-05 Texas Instruments Incorporated Generalized envelope matching technique for fast time-scale modification
RU2604852C1 (en) * 2015-07-30 2016-12-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Device for time scales comparing and synchronizing
RU2640455C2 (en) * 2015-10-20 2018-01-09 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Device for timescales comparison
RU2662175C1 (en) * 2017-08-15 2018-07-24 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Device for time scale comparing
RU2664825C1 (en) * 2017-10-10 2018-08-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) Method of synchronization or comparison of time scales and device for its implementation (options)
RU2715489C1 (en) * 2019-08-20 2020-02-28 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") Method for distributed amplification of power of optical signals for systems for comparison and synchronization of time scales and optical fiber reflectometers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766058C1 (en) * 2021-04-29 2022-02-07 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") System of counter-comparison of time scales with distributed amplification based on stimulated raman scattering effect

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2547662C1 (en) Method of comparison of time scales and device for its implementation
US9234790B2 (en) Apparatus and methods utilizing optical sensors operating in the reflection mode
CN106105061A (en) A kind of optical time domain reflection counter device utilizing Raman pump lasing light emitter to realize non-interrupting service
CN103292928B (en) High-resolution distributed optical fiber temperature sensor and temperature measuring equipment and using method
RU2604852C1 (en) Device for time scales comparing and synchronizing
RU2745383C1 (en) System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering
RU2662175C1 (en) Device for time scale comparing
KR102152990B1 (en) Multi-channel optical phase detector, multi-channel sensing system and multi-laser synchronization system
WO2016105401A1 (en) Apparatus and method for characterization of fbg reflector array
CN109556659B (en) Single-ended detection Brillouin dynamic grating sensing method
RU2766058C1 (en) System of counter-comparison of time scales with distributed amplification based on stimulated raman scattering effect
US6363036B1 (en) Light clock
CN115514422B (en) Free space time frequency transmission and comparison system
RU2715492C1 (en) System of one- and two-side comparisons of time scales with an echo generator
US12066408B2 (en) Optical fiber distribution measurement system and signal processing method for optical fiber distribution measurement
RU2664825C1 (en) Method of synchronization or comparison of time scales and device for its implementation (options)
CN201983882U (en) Spontaneous Brillouin scattered light time-domain reflector based on double-laser frequency locking
RU2715489C1 (en) Method for distributed amplification of power of optical signals for systems for comparison and synchronization of time scales and optical fiber reflectometers
RU2640455C2 (en) Device for timescales comparison
CN103516426A (en) Wavelength division multiplexing network optical time domain reflectometer
US6912046B2 (en) Instrument measuring chromatic dispersion in optical fibers
CN210464657U (en) Vibration sensing system based on distributed optical fiber acoustic wave sensing system
RU2720268C1 (en) Laser range finder
US11881900B2 (en) Transceiver, spatial light frequency transmission system and spatial light frequency transmission method
CN212254333U (en) Phase synchronization optical fiber distributed vibration measuring device and driver