專利名稱：一種獲得光開關(guān)光程差的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及光電檢測技術(shù)，具體涉及一種獲得光開關(guān)光程差的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前OTTD (Optical True Time Delay,光實時延遲線)技術(shù)主要采用光 開關(guān)控制不同的光纖長度陣列實現(xiàn)光實時延遲，其時間延遲主要由光纖長度 決定，延遲的精度主要由光纖切割精度決定，而切換時間、隔離度、插入損 耗等其它延遲指標主要由光開關(guān)決定，所以光開關(guān)的性能也是OTTD技術(shù)性 能的主要因素。特別在精確延遲或相位控制系統(tǒng)中，要求的精度在皮秒或亞 皮秒量級，而光開關(guān)的光程差一般在皮秒量級，在這種情況下光開關(guān)的光程 差是不能被忽略的，但是目前光開關(guān)廠家只提供波長范圍、插入損耗、串?dāng)_ 等常規(guī)指標，不能提供光開關(guān)的光程差指標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種獲得光開關(guān)光程差的方法和裝置，實現(xiàn)了光開關(guān)內(nèi)部 微小光程差的測量，從而提高了OTTD技術(shù)光開關(guān)實現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。 本發(fā)明實施例提供了一種獲得光開關(guān)光程差的方法，包括 將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號經(jīng)過電光調(diào)制到光載波上，得到 的光信號通過光開關(guān)切換到一條通路后，經(jīng)過合光得到一路光纖傳輸信號； 所述光纖傳輸信號經(jīng)過光電解調(diào)后，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開關(guān)內(nèi)部兩個 通路的群時延，將所述兩個通路的群時延通過轉(zhuǎn)換得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路 的光程差。
本發(fā)明實施例提供了一種獲得光開關(guān)光程差的裝置，包括
4光源模塊，用于產(chǎn)生光載波；
電光調(diào)制模塊，用于將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號經(jīng)過電光調(diào) 制到光載波上，得到光信號-，
光開關(guān)模塊，用于將電光調(diào)制模塊輸出的光信號通過光開關(guān)切換到一條
通路上；
合光模塊，用于將光開關(guān)模塊切換到的通路上的光信號經(jīng)過合光得到一 路光纖傳輸信號；
光電解調(diào)模塊，用于對合光模塊輸出的光纖傳輸信號進行光電解調(diào)； 矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊，用于提供電光調(diào)制模塊所需的輸入電信號，并對光
電解調(diào)模塊輸出的信號根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的群時
延；
轉(zhuǎn)換模塊，用于對矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊得到的兩個通路的群時延進行轉(zhuǎn) 換，得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的光程差。
本發(fā)明實施例提供的一種獲得光開關(guān)光程差的方法和裝置，操作簡便且 精度較高，從而提高了OTTD技術(shù)光開關(guān)實現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。


圖l為本發(fā)明實施例的一種獲得光開關(guān)光程差裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例所述的光開關(guān)內(nèi)部通路的結(jié)構(gòu)示意圖，其中"一一
"表示直通通路，"…"表示斜通通路；
圖3為本發(fā)明實施例中矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊所得的群時延與理想群時延的
示意圖，其中"——"表示矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊所得的群時延，"…"表示理
想群時延；
圖4為本發(fā)明實施例中提供直流偏置電壓時獲得光開關(guān)光程差裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實施例中所述直流偏置模塊10的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供的一種獲得光開關(guān)光程差的方案中，首先將矢量網(wǎng)絡(luò) 分析模塊提供的輸入電信號經(jīng)過電光調(diào)制到光載波上，得到光信號，然后將 所述光信號通過光開關(guān)切換到一條通路后，經(jīng)過合光得到一路光纖傳輸信 號，所述光纖傳輸信號經(jīng)過光電解調(diào)后，矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊得到光開關(guān)內(nèi)部 兩個通路的群時延，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到的光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的群時 延，最后將所述兩個通路的群時延通過轉(zhuǎn)換得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的光程 差；若將合光后得到的所述光纖傳輸信號進行分光，則得到的另一路光纖傳 輸信號依次經(jīng)過探測和直流偏置控制后給電光調(diào)制提供直流偏置電壓；所述 矢量網(wǎng)絡(luò)分析是通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊實現(xiàn)的，所述轉(zhuǎn)換可以根據(jù)光開關(guān)內(nèi) 部兩條通路的群時延得到兩個通路的群時延差，并將所述群時延差與光速相 乘，因為空氣的折射率與真空的折射率非常接近，所以所述光速為了方便采 用的是真空中的光速。
系統(tǒng)的群時延，可用fg表示，指群信號通過線性系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)傳播時，系
統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)對信號整體產(chǎn)生的時延，表示波群的信號能量從系統(tǒng)的輸入端傳到 輸出端所需的時間。群時延具有信號傳播意義上的時延含義。對于一般的傳 輸系統(tǒng)，傳輸函數(shù)可以寫成H(加)-^y)Z^y)，其中」(w)為幅度-頻率特性， 0(w)為相位-頻率特性，^y)對w的一次導(dǎo)數(shù)、"^(w)/^即為傳輸系統(tǒng)的群
時延。當(dāng)系統(tǒng)的幅度特性為常數(shù)時，群時延完全由系統(tǒng)的相位特性決定。
在上述方案中，所述直流偏置控制可以包括放大去噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換、比
例積分微分和數(shù)模轉(zhuǎn)換。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不
局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可
輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明
的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。本發(fā)明實施例提供了一種獲得光開關(guān)光程差的裝置，如圖1所示，包
括
光源模塊l，用于產(chǎn)生光載波，送入電光調(diào)制模塊2的光載波輸入端口， 所述光源模塊1可以采用分布反饋式保偏輸出半導(dǎo)體激光器；
電光調(diào)制模塊2，用于將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6提供的輸入電信號經(jīng)過電光 調(diào)制到光載波上，得到光信號，所述電光調(diào)制模塊2可以采用帶尾纖的電光 調(diào)制器，所述調(diào)制器有四個端口，分別為光載波輸入端口、電信號輸入端
口、直流偏置電壓輸入端口和光輸出端口；
光開關(guān)模塊3，用于將電光調(diào)制模塊2的光輸出端口輸出的光信號通過光 開關(guān)切換到一條通路上，所述光開關(guān)模塊3可以采用數(shù)字控制系統(tǒng)控制不同 通路的切換；
合光模塊4，用于將光開關(guān)模塊3切換到的通路上的光信號經(jīng)過合光得到 一路光纖傳輸信號，所述合光模塊4可以采用50: 50的耦合器，它可以使光 開關(guān)的不同通路都由 一路輸出 ，
光電解調(diào)模塊5，用于對合光模塊4或分光模塊8輸出的光纖傳輸信號進
行光電解調(diào)，解調(diào)后的信號還可以進行放大、濾波等信號處理過程，以便得 到低噪聲不失真的信號來提供給矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6;
矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6，用于提供電光調(diào)制模塊2所需的輸入電信號，并對 光電解調(diào)模塊5得到的低噪聲不失真信號根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開關(guān)內(nèi)部 兩個通路的群時延，例如，如圖2所示，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6輸出的電信號 提供給電光調(diào)制模塊2，電光調(diào)制模塊2輸出的光信號經(jīng)過光開關(guān)模塊3選擇 的通路一 (直通通路)，經(jīng)過合光模塊4和光電解調(diào)模塊5后由矢量網(wǎng)絡(luò)分析 模塊6得到光開關(guān)模塊3選擇的通路一的群時延^ ，光開關(guān)模塊3采用數(shù)字控
制系統(tǒng)選擇通路二 (斜通通路)后經(jīng)過合光模塊4和光電解調(diào)模塊5及矢量網(wǎng) 絡(luò)分析模塊6得到通路二的群時延^ 。所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6可以采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以達到光開關(guān)光程差測量的精度要求。從圖3中可以看出本發(fā)明 實施例測得的群時延與理想群時延在有效頻段內(nèi)十分接近，故精度高。
轉(zhuǎn)換模塊7，用于根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6得到的光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的 群時延rgl和rg2進行轉(zhuǎn)換得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路之間的光程差A(yù)Z。，具體用 于根據(jù)光開關(guān)內(nèi)部兩條通路的群時延^和^得到群時延差A(yù)^-^-^，并 將所述群時延差A(yù)rg與光速c相乘，得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的光程差A(yù)Z。， 運算的公式為AZ。=CArg=C(V_rg1)，其中c^.0xl()8m"為真空中的光速，
因為空氣的折射率與真空的折射率非常接近，所以為了方便采用了真空中的 光速；
若光開關(guān)內(nèi)部的光程差很微小時，光開關(guān)模塊3可采用W個相同光幵關(guān) 的級聯(lián)，則運算的公式為A=,，其中&3.0xlOSm"為真空中的光速。 上述裝置中，如圖4所示，還可以包括
分光模塊8，用于將合光模塊4輸出的光纖傳輸信號進行分光得到兩路光 纖傳輸信號， 一路光纖傳輸信號送入光電解調(diào)模塊5，另一路光纖傳輸信號 送入探測模塊9，所述分光模塊8可以采用10: 90的耦合器，它可以將光信號 分配為兩路傳輸；
探測模塊9，用于探測分光模塊8輸出的另一路光纖傳輸信號，可以探測 到所述光纖傳輸信號的平均功率；
直流偏置模塊IO，用于將探測后的平均功率對應(yīng)的電壓信號進行直流偏 置控制得到直流偏置電壓，提供給電光調(diào)制模塊2的直流偏置電壓輸入端 口，采用直流偏置電壓控制提供給電光調(diào)制模塊2是為了一旦器件受到環(huán)境 影響，如溫度波動等，此直流偏置電壓控制能使電路繼續(xù)跟蹤并校正線性偏 置點；
上述裝置中，所述直流偏置模塊IO，如圖5所示，可以包括放大去噪子模塊101，用于將探測后的所述光纖傳輸信號的平均功率對
應(yīng)的電信號進行放大并去除噪聲；
模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊102，用于對放大去噪子模塊101的輸出量進行模數(shù)轉(zhuǎn)
換；
比例積分微分子模塊103，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊102的輸出量進行比例 積分微分處理，得到直流偏置電壓數(shù)字量；
數(shù)模轉(zhuǎn)換子模塊104，用于將直流偏置電壓數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量得到的 直流偏置電壓，提供給電光調(diào)制模塊2的直流偏置電壓輸入端口。
本發(fā)明實施例的技術(shù)方案能實現(xiàn)單個光開關(guān)或者光開關(guān)級聯(lián)時不同通路 的光程差的測量，并可獲得不同光纖長度陣列的光開關(guān)光程差。因為矢量網(wǎng) 絡(luò)分析模塊的精度很高，所以本發(fā)明實施例獲得的光開關(guān)光程差也是精度很 高的，從而提高了OTTD技術(shù)光開關(guān)實現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。
權(quán)利要求
1、一種獲得光開關(guān)光程差的方法，其特征在于，包括將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號經(jīng)過電光調(diào)制到光載波上，得到的光信號通過光開關(guān)切換到一條通路后，經(jīng)過合光得到一路光纖傳輸信號；所述光纖傳輸信號經(jīng)過光電解調(diào)后，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的群時延，將所述兩個通路的群時延通過轉(zhuǎn)換得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的光程差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述光開關(guān)切換到一條通路經(jīng)過合光后進行分光得到的另一路光纖傳輸信號依次經(jīng)過探測和直流偏置 控制后給電光調(diào)制提供直流偏置電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述直流偏置控制包括放大去噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換、比例積分微分和數(shù)模轉(zhuǎn)換。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換是根據(jù)光開關(guān)內(nèi)部兩條通路的群時延得到群時延差，并將所述群時延差與光速相乘。
5、 一種獲得光開關(guān)光程差的裝置，其特征在于，包括 光源模塊，用于產(chǎn)生光載波；電光調(diào)制模塊，用于將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號經(jīng)過電光調(diào)制到光載波上，得到光信號；光開關(guān)模塊，用于將電光調(diào)制模塊輸出的光信號通過光開關(guān)切換到一條 通路上-，合光模塊，用于將光開關(guān)模塊切換到的通路上的光信號經(jīng)過合光得到一 路光纖傳輸信號；光電解調(diào)模塊，用于對合光模塊輸出的光纖傳輸信號進行光電解調(diào)；矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊，用于提供電光調(diào)制模塊所需的輸入電信號，并對光 電解調(diào)模塊輸出的信號根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的群時 延；轉(zhuǎn)換模塊，用于對矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊得到的兩個通路的群時延進行轉(zhuǎn) 換，得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的光程差。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括，分光模塊，用于將合光模塊輸出的光纖傳輸信號進行分光得到兩路光纖 傳輸信號， 一路光纖傳輸信號送入光電解調(diào)模塊，另一路光纖傳輸信號送入 探測模塊；探測模塊，用于探測分光模塊輸出的另一路光纖傳輸信號； 直流偏置模塊，用于將探測模塊輸出的信號進行直流偏置控制得到直流 偏置電壓，提供給電光調(diào)制模塊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述直流偏置模塊包括， 放大去噪子模塊，用于將探測后的所述光纖傳輸信號進行放大并去除噪聲；模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊，用于對放大去噪子模塊的輸出量進行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 比例積分微分子模塊，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊的輸出量進行比例積分微 分處理；數(shù)模轉(zhuǎn)換子模塊，用于將比例積分微分子模塊的輸出量進行數(shù)模轉(zhuǎn)換得 到直流偏置電壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊具體用于根 據(jù)光開關(guān)內(nèi)部兩條通路的群時延得到群時延差，并將所述群時延差與光速相 乘。
全文摘要
一種獲得光開關(guān)光程差的方法和裝置，它的方案為首先將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號經(jīng)過電光調(diào)制到光載波上，得到光信號，然后將所述光信號通過光開關(guān)切換到一條通路后經(jīng)過合光得到一路光纖傳輸信號，所述光纖傳輸信號經(jīng)過光電解調(diào)后，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的群時延，最后將所述兩個通路的群時延通過轉(zhuǎn)換得到光開關(guān)內(nèi)部兩個通路的光程差。它實現(xiàn)了光開關(guān)內(nèi)部微小光程差的測量，從而提高了OTTD技術(shù)光開關(guān)實現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。
文檔編號G01M11/02GK101539474SQ20091008211
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者張春熹, 張曉青, 攀 歐, 胡姝玲, 胡漢偉, 陳亦男 申請人:北京航空航天大學(xué)