基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域的一種基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法與系統(tǒng)。系統(tǒng)包括基于受激布里淵散射或相干探測(cè)的高分辨率可調(diào)諧光濾波器，相位差測(cè)量模塊，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)模塊。待測(cè)光信號(hào)經(jīng)過(guò)高分辨率可調(diào)諧光濾波器后提取兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線，由相位差測(cè)量模塊測(cè)量這兩個(gè)不同頻率光譜線的相位差，在DSP中根據(jù)這兩個(gè)光譜線的相位差以及頻率差計(jì)算信號(hào)所受色散大小。本發(fā)明能在不依賴于高速光探測(cè)器的條件下實(shí)現(xiàn)各種速率和調(diào)制格式的光信號(hào)的色散測(cè)量。
【專利說(shuō)明】
基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信，光譜分析和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光信號(hào)的色 散測(cè)量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)為了滿足不斷增長(zhǎng)的帶寬需求，光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速。單信道40Gb/s的 WDM系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用，而100Gb/s及以上WDM系統(tǒng)的部署也勢(shì)在必行。傳輸速率的提升使得 光纖色散損傷取代光纖功率損耗成為限制光纖通信系統(tǒng)傳輸距離和速度的主要因素。因此 對(duì)信號(hào)進(jìn)行色散進(jìn)行測(cè)量可以提供關(guān)鍵的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)。
[0003] 目前提出的色散測(cè)量方案主要有三大類。一大類是基于光信號(hào)的電域分析;第二 大類基于插入探測(cè)信號(hào)的分析;第三大類是全光檢測(cè)法。第一大類以電信號(hào)的處理為主，需 要采用高速光探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高，對(duì)于高速信號(hào)存在電子 器件速率瓶頸限制的問(wèn)題。第二大類是通過(guò)在光信號(hào)中插入用于色散測(cè)量的導(dǎo)頻信號(hào)。這 類方案需要對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并且要增加探測(cè)信號(hào)，探測(cè)信號(hào)本身也要占用帶寬，因 此不可避免的會(huì)對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生影響。第三大類在光域?qū)庑盘?hào)本身進(jìn)行分析，因此稱為 全光監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)信號(hào)光譜的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)色散的監(jiān)測(cè)，它通過(guò)如交叉相位調(diào)制、自相位調(diào)制 等非線性效應(yīng)將色散對(duì)信號(hào)峰值功率的影響映射到輸出信號(hào)光譜上，只需要監(jiān)測(cè)輸出信號(hào) 光譜的變化就能獲取系統(tǒng)相應(yīng)色散信息。這種方法的色散監(jiān)測(cè)范圍有限，且系統(tǒng)性能不夠 穩(wěn)定，集成度不高。
[0004] 目前普通的基于體光柵的高分辨率可調(diào)諧光濾波器頻率分辨率能夠達(dá)到2.5GHz 左右，隨著光譜分析技術(shù)的進(jìn)步現(xiàn)在基于受激布里淵散射(SBS)和基于相干探測(cè)的高分辨 率可調(diào)諧光濾波器分辨率能夠達(dá)到10MHz左右。因此高分辨率可調(diào)諧光濾波器能夠提供信 號(hào)光譜的更多細(xì)節(jié)，在高精度光譜測(cè)量方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。如果能夠在光譜測(cè)量的 功能的基礎(chǔ)上增加色散測(cè)量功能對(duì)于提高相關(guān)設(shè)備的工作效率、集成度和性價(jià)比具有重要 意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種適用于各種速率和調(diào)制格式光信號(hào)，并且 可以在較大范圍內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量色散的方法與系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量 方法，涉及高分辨率可調(diào)諧光濾波器，相位差測(cè)量模塊以及DSP模塊，所述高分辨率可調(diào)諧 光濾波器為基于受激布里淵散射或相干探測(cè)的高分辨率可調(diào)諧光濾波器，包括以下步驟：
[0007] 待測(cè)光信號(hào)首先輸入所述高分辨率可調(diào)諧光濾波器，所述高分辨率可調(diào)諧光濾波 器從待測(cè)光信號(hào)中提取出兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線，并將其輸入所述相位差測(cè)量模塊；
[0008] 所述相位差測(cè)量模塊對(duì)兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線的相位差進(jìn)行測(cè)量，并將結(jié)果 輸入DSP模塊；
[0009] 所述DSP模塊，根據(jù)兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線的相位差以及頻率差計(jì)算光信號(hào) 所受色散大小。
[0010] 所述相位差測(cè)量模塊包括低速光探測(cè)器，所述低速光探測(cè)器對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行探 測(cè)得到拍頻電流，拍頻電流如公式(1)所示
[0011]
(1)
[0012] 其中m、n表示兩根光譜線，％;,?、/\￥分別表示兩個(gè)不同頻率的光譜線的相位差和 頻率差，C為常數(shù);根據(jù)探測(cè)器輸出的拍頻電流和公式（1)式求出兩個(gè)不同頻率的光譜線相 位差。
[0013] 所述相位差測(cè)量模塊包括高速的相干光探測(cè)器，所述相干光探測(cè)器探測(cè)測(cè)量?jī)蓚€(gè) 不同頻率光譜線的同相和正交（IQ)分量，進(jìn)而計(jì)算兩個(gè)不同頻率的光譜線相位差，計(jì)算公 式如下，
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]其中〇?,"和1?,"是相干探測(cè)獲得的兩個(gè)不同頻率光譜線的同相和正交IQ分量。
[0018]所述DSP模塊利用公式(5)計(jì)算光信號(hào)的色散值
[0019]
[0020] 其中ω i、ω 2分表表不兩條光譜線的角頻率，c表不光速，λ表不信號(hào)光中心波長(zhǎng)。
[0021] 本發(fā)明同時(shí)提供一種基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法的系統(tǒng)，包括 高分辨率可調(diào)諧光濾波器，相位差測(cè)量模塊，DSP模塊，所述可調(diào)濾波器為基于受激布里淵 散射或相干探測(cè)的高分辨率可調(diào)諧光濾波器；
[0022] 所述高分辨率可調(diào)諧光濾波器，用于提取兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線；
[0023] 所述相位差測(cè)量模塊，用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率信號(hào)光譜線的相位差；
[0024]所述DSP模塊，用于計(jì)算光信號(hào)所受色散大?。?br>[0025] 優(yōu)選的，所述相位差測(cè)量模塊包括低速光探測(cè)器，所述低速光探測(cè)器對(duì)輸入光信 號(hào)進(jìn)行探測(cè)得到拍頻電流。
[0026] 同樣優(yōu)選的，所述相位差測(cè)量模塊包括高速的相干光探測(cè)器，所述相干光探測(cè)器 探測(cè)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率光譜線的同相和正交分量，進(jìn)而計(jì)算兩個(gè)不同頻率的光譜線相位 差。
[0027] 優(yōu)選的，所述高分辨率可調(diào)諧光濾波器可以采用高分辨率光譜儀中集成的基于受 激布里淵散射或相干探測(cè)的高分辨率可調(diào)諧光濾波器，以增強(qiáng)原有設(shè)備的功能。
[0028] 本發(fā)明適用于多種速率和調(diào)制格式的光信號(hào)，不依賴于高速光探測(cè)器件，色散測(cè) 量范圍大，精度高，并可以與高分辨率光譜儀相結(jié)合，增強(qiáng)其功能和性價(jià)比。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0030] 圖1為本發(fā)明具體實(shí)施的色散測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖2(a)為三種不同占空比的lOGBaud 00K信號(hào)色散監(jiān)測(cè)結(jié)果圖。
[0032]圖2(b)為三種不同占空比的40GBaud QPSK信號(hào)色散監(jiān)測(cè)結(jié)果圖。
[0033]圖3(a)為三種不同占空比的lOGBaud 00K信號(hào)色散監(jiān)測(cè)結(jié)果誤差分布圖。
[0034]圖3(b)為三種不同占空比的40GBaud QPSK信號(hào)色散監(jiān)測(cè)結(jié)果誤差分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]如圖1所示的光信號(hào)色散測(cè)量系統(tǒng)包括:高分辨率可調(diào)諧光濾波器1，相位差測(cè)量 模塊2，以及DSP模塊3，高分辨率可調(diào)諧光濾波器為基于受激布里淵散射或相干探測(cè)的高分 辨率可調(diào)諧光濾波器。
[0036] 高分辨率可調(diào)諧光濾波器，用于提取兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線；
[0037] 相位差測(cè)量模塊，用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率信號(hào)光譜線的相位差；
[0038] DSP模塊，用于計(jì)算光信號(hào)所受色散大??；
[0039] 作為一種優(yōu)選方案，相位差測(cè)量模塊包括低速光探測(cè)器，低速光探測(cè)器對(duì)輸入光 信號(hào)進(jìn)行探測(cè)得到拍頻電流。
[0040] 作為另一種優(yōu)選方案，相位差測(cè)量模塊包括高速的相干光探測(cè)器，相干光探測(cè)器 探測(cè)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率光譜線的同相和正交分量，進(jìn)而計(jì)算兩個(gè)不同頻率的光譜線相位 差。
[0041] 本發(fā)明具體實(shí)施的調(diào)制格式自適應(yīng)光信號(hào)速率識(shí)別方法具體包括如下步驟：
[0042] 1)待識(shí)別光信號(hào)經(jīng)過(guò)高分辨率可調(diào)諧光濾波器1提取出兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜 線，并輸入相位差測(cè)量模塊2。
[0043] 2)在相位差測(cè)量模塊2中通過(guò)低速光探測(cè)器對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)得到拍頻電 流，拍頻電流如公式(1)所示
[0044]
(2)
[0045] 其中m、n表示兩根光譜線，奶v分別表示兩個(gè)不同頻率的光譜線的相位差和 頻率差，根據(jù)探測(cè)器輸出的拍頻電流和公式（1)式求出兩個(gè)不同頻率的光譜線相位差^,? 輸入DSP模塊3。
[0046] 或者，在相位差測(cè)量模塊2中將低速光探測(cè)器替換為高速的相干光探測(cè)器，通過(guò)相 干探測(cè)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率光譜線的同相和正交(IQ)分量，進(jìn)而計(jì)算兩個(gè)不同頻率的光譜線 相位差，計(jì)算公式如下：
[0047] 1
[0049]
(4)
[0050] 其中〇?,n和Im,n是相干探測(cè)獲得的兩個(gè)不同頻率光譜線的同相和正交(IQ)分量。
[0051] 3)DSP模塊3利用公式(5)計(jì)算光信號(hào)的色散值
[0052]
(5)
[0053] 其中ω i、ω 2分表表不兩條光譜線的角頻率，c表不光速，λ表不信號(hào)光中心波長(zhǎng)。
[0054] 圖2為三種不同占空比的lOGBaud 00Κ信號(hào)以及三種不同占空比的40GBaud QPSK 信號(hào)的色散測(cè)量結(jié)果圖，實(shí)際色散值范圍為0-4000ps/nm，都能夠準(zhǔn)確測(cè)量。
[0055] 圖3為三種不同占空比的lOGBaud 00K信號(hào)以及三種不同占空比的40GBaud QPSK 信號(hào)的色散測(cè)量結(jié)果誤差分布圖，實(shí)際色散值范圍為0-4000ps/nm，隨著實(shí)際色散值的增 大，六種信號(hào)的誤差都不同程度地增大，但最大誤差不超過(guò)40ps/nm，能夠準(zhǔn)確測(cè)量。
[0056] 最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以 對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其 均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法，其特征在于，涉及可調(diào)諧光濾 波器，相位差測(cè)量模塊以及DSP模塊，所述可調(diào)濾波器為基于受激布里淵散射或相干探測(cè)的 高分辨率可調(diào)諧光濾波器，包括以下步驟： 待測(cè)光信號(hào)首先輸入所述高分辨率可調(diào)諧光濾波器，所述高分辨率可調(diào)諧光濾波器從 待測(cè)光信號(hào)中提取出兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線，并將其輸入所述相位差測(cè)量模塊； 所述相位差測(cè)量模塊對(duì)兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線的相位差進(jìn)行測(cè)量，并將結(jié)果輸入 DSP模塊； 所述DSP模塊，根據(jù)兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線的相位差以及頻率差計(jì)算光信號(hào)所受 色散大小。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法，其特征在于， 所述相位差測(cè)量模塊包括低速光探測(cè)器，所述低速光探測(cè)器對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)得到拍 頻電流，拍頻電流如公式(1)所示其中m、n表示兩根光譜線，Av分別表示兩個(gè)不同頻率的光譜線的相位差和頻率 差，C為常數(shù);根據(jù)探測(cè)器輸出的拍頻電流和公式（1)式求出兩個(gè)不同頻率的光譜線相位差 °3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法，其特征在于， 所述相位差測(cè)量模塊包括高速的相干光探測(cè)器，所述相干光探測(cè)器探測(cè)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率 光譜線的同相和正交(IQ)分量，進(jìn)而計(jì)算兩個(gè)不同頻率的光譜線相位差，計(jì)算公式如下：(4)其中Qm,n和lm,n是相干探測(cè)獲得的 兩個(gè)不同頻率光譜線的同相和正交IQ分量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法，其特 征在于， 所述DSP模塊利用公式(5)計(jì)算光信號(hào)的色散值其中ω ω 2分表表不兩條光譜線的角頻率，c表不光速，λ表不信號(hào)光中心波長(zhǎng)。5. -種采用權(quán)利要求1所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法的系統(tǒng)， 其特征在于包括可調(diào)濾波器，相位差測(cè)量模塊，DSP模塊，所述可調(diào)濾波器為基于受激布里 淵散射或相干探測(cè)的高分辨率可調(diào)諧光濾波器； 所述可調(diào)濾波器，用于提取兩個(gè)不同頻率的信號(hào)光譜線； 所述相位差測(cè)量模塊，用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同頻率信號(hào)光譜線的相位差； 所述DSP模塊，用于計(jì)算光信號(hào)所受色散大小。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法的系統(tǒng)，其特 征在于，所述相位差測(cè)量模塊包括低速光探測(cè)器，所述低速光探測(cè)器對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行探 測(cè)得到拍頻電流。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法的系統(tǒng)，其特 征在于，所述相位差測(cè)量模塊包括高速的相干光探測(cè)器，所述相干光探測(cè)器探測(cè)測(cè)量?jī)蓚€(gè) 不同頻率光譜線的同相和正交分量，進(jìn)而計(jì)算兩個(gè)不同頻率的光譜線相位差。8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7之一所述的基于高分辨率可調(diào)諧光濾波器的色散測(cè)量方法的系 統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)濾波器可以采用高分辨率光譜儀中集成的基于受激布里淵散射 或相干探測(cè)的可調(diào)濾波器。
【文檔編號(hào)】H04B10/079GK105933056SQ201610230127
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】崔晟, 夏子杰, 劉亞萍, 柯昌劍
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)