一种光纤传输时延补偿装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤传输时延补偿装置和系统，所述装置包含：温控光纤盘、光纤拉伸器、第一分束器、第一环形器、鉴相器、滤波器、温控电路、高压驱动电路。第一分束器将发射光信号分为主光信号、监测光信号；主光信号由第一环形器、温控光纤盘、光纤拉伸器至传输线路；鉴相器对自传输线路返回的光信号、监测光信号输出相差信号；滤波器对相差信号，输出低频、高频相差信号；温控电路、高压驱动电路分别接收低频、高频相差信号，控制温控光纤盘、光纤拉伸器。一种光纤传输系统，包含所述装置，还包含发射机、传输光纤、接收机。本发明专利技术实现对光纤传输系统的高精度大动态连续时延补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤传输时延补偿装置和系统
本专利技术涉及光纤传输领域，尤其涉及一种光纤传输时延补偿装置和系统。
技术介绍
光纤极易受到外部环境，如温度、应力等因素的影响，在长距离光纤传输条件下，该作用随着传输距离而累积，导致传输信号的相位产生抖动，接收信号质量恶化。光程补偿技术通过改变光程，实现信号延迟的调整，技术手段主要包括光纤温控技术、机械伸缩技术、光开关光纤延迟线技术三种。光纤温控技术利用光纤折射率、长度受到外部温度影响而改变的特性，实现连续大范围的光程调节，但温度控制难以稳定，温控精度直接决定延迟补偿精度，提高难度较大。机械拉伸法通过将光纤进行轴向伸缩控制，改变了光路物理长度，从而控制光程，但实现的延迟补偿动态范围小。光开关延迟线技术通过控制不同开关的通断选择所需长度的光纤或光波导实现光程的阶跃变化，但无法对光程进行连续可调的补偿。
技术实现思路
本专利技术提供一种光纤传输时延补偿装置和系统，解决现有装置和系统无法高精度大范围连续调节光纤传输时延的问题。一种光纤传输时延补偿装置，包含：温控光纤盘、光纤拉伸器、第一分束器、第一环形器、鉴相器、滤波器、温控电路、高压驱动电路；所述第一分束器将发射光信号分为主光信号、监测光信号两部分；所述主光信号输入所述第一环形器第1端口，经第2端口输出，再经所述温控光纤盘、光纤拉伸器到达传输线路；所述监测光信号输入所述鉴相器；自传输线路返回的光信号经过所述光纤拉伸器、温控光纤盘、由第一环形器第2端口输入，经第3端口输出至鉴相器；所述鉴相器用于对所述返回光信号和所述监测光信号进行鉴相，输出相差信号；所述滤波器用于接收所述相差信号，输出高频相差信号、低频相差信号；所述温控电路用于接收所述低频相差信号，生成脉冲宽度调制波形，控制所述温控光纤盘；所述高压驱动电路用于接收所述高频相差信号，生成模拟电压信号，控制所述光纤拉伸器。进一步地，所述装置还包含：第二环形器、第二分束器、放大器；所述第二环形器由第2端口接收传输线路输出的主光信号，经第3端口输出，再经放大器后输出至所述第二分束器；所述第二分束器将放大器输出的主光信号分为接收光信号、返回光信号；所述返回光信号输入所述第二环形器第1端口，经第2端口输出至传输线路。进一步地，所述温控光纤盘包含：圆柱光纤盘、第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、第一热沉、第二热沉；所述圆柱光纤盘的柱面上缠绕有光纤；所述第一、第二半导体制冷片的一面分别紧贴在所述圆柱光纤盘的两个底面上，并与所述圆柱光纤盘底面有良好热接触，另一面分别固定在所述第一、第二热沉上。进一步地，所述光纤拉伸器包含：第一半圆柱体、第二半圆柱体、压电致动堆；所述压电致动堆固定在所述第一、第二半圆柱体的侧面之间；所述第一、第二半圆柱体的曲面上缠绕有光纤。优选地，所述圆柱光纤盘为铜质空心薄圆柱体，上下底面为薄铜片。优选地，所述半导体制冷片采用多个PN结串联组成。优选地，所述温控光纤盘的时延补偿范围为十纳秒量级，时延补偿精度为皮秒量级。进一步地，所述光纤拉伸器的时延补偿范围为十皮秒量级，时延补偿精度为飞秒量级。一种光纤传输系统，包含所述的光纤传输时延补偿装置，还包含：发射机、接收机、传输光纤；所述发射机用于输出发射光信号；所述传输光纤构成传输线路，用于对发射端和接收端的光信号进行双向传输；所述传输光纤输出的所述主光信号经放大后一部分至所述接收机，一部分形成返回光信号，经所述传输光纤返回发射端。优选地，所述传输光纤为长距离传输光纤。本专利技术有益效果包括：本专利技术提供一种高精度大范围连续可调的光纤传输时延补偿装置，采用一个光纤拉伸器和一个温控光纤盘组成级联式时延补偿装置，温控光纤盘由于内部温度变化幅度较大，可以得到大动态范围的延时效果。但由于温度控制是一个大惯性的迟滞系统，在获取高动态范围的同时难以获取高精度的控制，因此需要级联一个光纤拉伸器作为高精度小动态范围的光纤延迟线来联合进行补偿以同时达到大动态和高精度的光纤时延补偿目标。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为一种光纤传输时延补偿装置实施例；图2为一种包含接收端的光纤传输时延补偿装置实施例；图3为一种温控光纤盘实施例；图4为一种光纤拉伸器实施例；图5为一种光纤传输系统实施例。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在当代信息传输技术中，光纤以其带宽大、传输损耗小、抗电磁干扰等优点，广泛应用在国防、航天、通讯、天文观测等领域。由于光纤极易受到外部环境，如温度、应力等因素的影响，在长距离光纤传输条件下，该作用随着传输距离而累积，导致传输信号的相位产生抖动，接收信号质量恶化。因此，对光纤链路相位稳定技术的研究至关重要。信号在光纤内传输时，光纤的温度及所受的应力在不断变化，从而产生相位噪声。信号传输过程中主要的噪声来源是上述因素导致的光程变化。在工程应用中，光纤链路一般都在几十到上千公里不等，长距离传输更加剧了光纤外部环境变化的随机性，信号相位信息恶化随传输距离会产生积累。在如海底光缆等长距离应用中，通过隔离光纤与外界环境的办法显然难度大、成本高，因此，补偿光程是提高信号传输稳定度的直接有效的方法。以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案。图1为一种光纤传输时延补偿装置实施例，本专利技术实施例提供一种光纤传输时延补偿装置，包含：温控光纤盘11、光纤拉伸器12、第一分束器13、第一环形器14、鉴相器15、滤波器16、温控电路17、高压驱动电路18。所述第一分束器将发射光信号分为主光信号、监测光信号两部分；所述主光信号输入所述第一环形器第1端口，经第2端口输出，再经所述温控光纤盘、光纤拉伸器到达传输线路；所述监测光信号输入所述鉴相器；自传输线路返回的光信号经过所述光纤拉伸器、温控光纤盘、由第一环形器第2端口输入，经第3端口输出至鉴相器；所述鉴相器用于对所述返回光信号和所述监测光信号进行鉴相，输出相差信号；所述滤波器用于接收所述相差信号，输出高频相差信号、低频相差信号；所述温控电路用于接收所述低频相差信号，生成脉冲宽度调制波形，控制所述温控光纤盘；所述高压驱动电路用于接收所述高频相差信号，生成模拟电压信号，控制所述光纤拉伸器。本专利技术实施例提供的光纤传输时延补偿装置采用一个光纤拉伸器和一个温控光纤盘组成级联式时延补偿装置，温控光纤盘由于内部温度变化幅度较大，可以得到大动态范围的延时效果。但由于温度控制是一个大惯性的迟滞系统，在获取高动态范围的同时难以获取高精度的控制，因此需要级联一个光纤拉伸器作为高精度小动态范围的光纤延迟线来联合进行补偿以同时达到大动态和高精度的光纤时延补偿目标。图2为一种包含接收端的光纤传输时延补偿装置实施例，本专利技术实施例提供的光纤传输时延补偿装置包含接收端，一种光纤传输时延补偿装置，包含：温控光纤盘11、光纤拉伸器12、第一分束器13、第一环形器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传输时延补偿装置，其特征在于，包含：温控光纤盘、光纤拉伸器、第一分束器、第一环形器、鉴相器、滤波器、温控电路、高压驱动电路；所述第一分束器将发射光信号分为主光信号、监测光信号两部分；所述主光信号输入所述第一环形器第1端口，经第2端口输出，再经所述温控光纤盘、光纤拉伸器到达传输线路；所述监测光信号输入所述鉴相器；自传输线路返回的光信号经过所述光纤拉伸器、温控光纤盘、由第一环形器第2端口输入，经第3端口输出至鉴相器；所述鉴相器用于对所述返回光信号和所述监测光信号进行鉴相，输出相差信号；所述滤波器用于接收所述相差信号，输出高频相差信号、低频相差信号；所述温控电路用于接收所述低频相差信号，生成脉冲宽度调制波形，控制所述温控光纤盘；所述高压驱动电路用于接收所述高频相差信号，生成模拟电压信号，控制所述光纤拉伸器。

【技术特征摘要】
1.一种光纤传输时延补偿装置，其特征在于，包含：温控光纤盘、光纤拉伸器、第一分束器、第一环形器、鉴相器、滤波器、温控电路、高压驱动电路；所述第一分束器将发射光信号分为主光信号、监测光信号两部分；所述主光信号输入所述第一环形器第1端口，经第2端口输出，再经所述温控光纤盘、光纤拉伸器到达传输线路；所述监测光信号输入所述鉴相器；自传输线路返回的光信号经过所述光纤拉伸器、温控光纤盘、由第一环形器第2端口输入，经第3端口输出至鉴相器；所述鉴相器用于对所述返回光信号和所述监测光信号进行鉴相，输出相差信号；所述滤波器用于接收所述相差信号，输出高频相差信号、低频相差信号；所述温控电路用于接收所述低频相差信号，生成脉冲宽度调制波形，控制所述温控光纤盘；所述高压驱动电路用于接收所述高频相差信号，生成模拟电压信号，控制所述光纤拉伸器。2.如权利要求1所述的光纤传输时延补偿装置，其特征在于，所述装置还包含：第二环形器、第二分束器、放大器；所述第二环形器由第2端口接收传输线路输出的主光信号，经第3端口输出，再经放大器后输出至所述第二分束器；所述第二分束器将放大器输出的主光信号分为接收光信号、返回光信号；所述返回光信号输入所述第二环形器第1端口，经第2端口输出至传输线路。3.如权利要求1～2任一项所述的光纤传输时延补偿装置，其特征在于，所述温控光纤盘包含：圆柱光纤盘、第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、第一热沉、第二热沉；所述圆柱光纤盘的柱面上缠绕有光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵环，杨宏雷，杨文哲，王宏博，张升康，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11