瞬态脉冲电信号光纤传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统，包括依次连接的脉冲光信号生成模块、第一光纤耦合器、电信号转换模块、信号处理器和记录模块，所述电信号转换模块包括第一马赫增德尔调制器、第二马赫增德尔调制器、功分器和延时部件，所述功分器分别与第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器连接，所述光纤延时部件设置在第二马赫增德尔调制器和信号处理器之间。采用本发明专利技术提供的瞬态脉冲电信号光纤传输系统，设计巧妙，结构新颖，易于实现，利用该系统能够在强电磁环境下进行电信号传输，不仅能够具有较高的带宽、较大的动态范围，同时可以避免记录系统被损坏的风险，多路合成一路可以节省记录系统的成本。

Transient pulse electrical signal optical fiber transmission system

The invention discloses a transient pulse electric signal optical fiber transmission system, which comprises a pulse optical signal generation module, a first optical fiber coupler, an electric signal conversion module, a signal processor and a recording module connected sequentially. The electric signal conversion module comprises a first Mach-Zehnder modulator, a second Mach-Zehnder modulator, and a second Mach-Zehnder modulator. A power divider and a delay component are connected with a first Mach-Zehnder modulator and a second Mach-Zehnder modulator respectively, and the optical fiber delay component is arranged between a second Mach-Zehnder modulator and a signal processor. The instantaneous pulse electric signal optical fiber transmission system provided by the invention has the advantages of ingenious design, novel structure and easy realization. By using the system, the electric signal can be transmitted in the strong electromagnetic environment, which can not only have a higher bandwidth and a larger dynamic range, but also avoid the risk of damage to the recording system and multi-channel combination. One way can save the cost of recording system.

【技术实现步骤摘要】
瞬态脉冲电信号光纤传输系统
本专利技术属于信号传输
，具体涉及一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统。
技术介绍
在具有核辐射及强电磁辐射等特殊环境下，比如惯性约束激光聚变(ICF)研究中，靶场环境对实验数据的采集和传输有较大的影响。高额中子会对测量和分析仪器带来损坏风险，强电磁环境对传统的铜电缆信号传输线路造成干扰，并可能带来强瞬变电压，容易烧坏示波器等信号接收设备。实验中探测器的数量多，对信道和信号处理设备数量的需求也大。探测器到实验靶场外的数据分析仪器间信号传输距离长，高速信号经电缆传输后易失真。因此，以电缆为主的传统信号采集传输系统在ICF等环境下如何安全可靠工作，是当前及今后亟待解决的问题。靶场环境中信号传输最大的问题是电磁干扰和信道容量小，这是由于电传输系统本身的性质决定的，所以可以用光传输代替电传输。将现有探测器输出的电信号转换成光信号，经光纤传输到不受干扰的靶场之外，再进行信号处理。在靶场环境下采用光传输系统的优点：抗中子辐射/电磁干扰能力强；光纤带宽远大于信号记录长度，可考虑发展多通道；无过压损坏风险；高带宽，有利于传输超高速信号。现在已经成熟应用的光纤通讯系统，其采用的是数字通信，需要在传输光纤两端分别布置编码/解码设备，光信号以二进制方式在光纤中传输。但是在ICF实验靶场环境下，不能直接引入此类光纤通讯系统。因为现有的编码设备以电驱动方式工作，若布置在探测器之后，处在靶场强中子/电磁环境下将难以正常工作。所以，靶场所需的光信号传输系统就只能以模拟通信方式工作，简单来说，就是需将探测器输出的电信号转换为等比幅值的光信号，通过光纤传出。由此带来对于系统的要求：1、高动态(DR)范围，以实现信号强/弱部分的分别准确传输；2、高带宽，以实现高速信号的传输，避免信号失真。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统，不仅能够具有较高的带宽、较大的动态范围，同时可以避免记录系统被损坏的风险，多路合成一路可以节省记录系统的成本。为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统，其要点在于：包括依次连接的脉冲光信号生成模块、第一光纤耦合器、电信号转换模块、信号处理器和记录模块，所述电信号转换模块包括第一马赫增德尔调制器、第二马赫增德尔调制器、功分器和延时部件，所述功分器分别与第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器连接，所述光纤延时部件设置在第二马赫增德尔调制器和信号处理器之间；待测电信号由功分器按比例分为两个电信号，并分别导入第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器，同时脉冲光信号生成模块生成的脉冲光信号经第一光纤耦合器等分为两个相同的脉冲光信号，并分别导入第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器，在第一马赫增德尔调制器中合成的一个携带电信号信息的脉冲光信号由信号处理器导入记录模块，并由记录模块记录，在第二马赫增德尔调制器中合成的一个携带电信号信息的脉冲光信号经延时部件延时后由信号处理器导入记录模块，并由记录模块记录。采用以上结构，通过脉冲光信号携带电信号的信息，克服了传统电缆在特殊靶场环境长距离传输造成的信号失真、带宽降低、动态范围受限等弊端，不仅能够具有较高的带宽，而且多路合成一路，可以节省记录系统的成本；同时，由于采用的是不等分功分器，进入两个马赫增德尔调制器的电信号幅值存在一定比例，可以增加该系统的动态范围；并且，信号处理器和记录模块之间通过长光纤连接，能够通过光纤将待测电信号传输到如靶场等特殊环境外进行记录的方法，可以避免记录模块被损坏的风险。作为优选：所述脉冲光信号生成模块包括激光器、脉冲信号发生器和声光调制组件；由激光器输出的一个连续信号光和由脉冲信号发生器输出的一个脉冲信号在声光调制组件中调制得到一个脉冲光信号。采用以上结构，能够调制得到稳定的脉冲光信号。作为优选：所述声光调制组件包括声光调制器驱动和声光调制器；激光器输出的一个连续信号光导入声光调制器，同时脉冲信号发生器输出的一个脉冲信号经声光调制器驱动导入声光调制器，在声光调制器中调制得到一个脉冲光信号。采用以上结构，简单可靠，易于实现，成本相对低廉。作为优选：所述信号处理器为第二光纤耦合器。采用以上结构，该第二光纤耦合器为2X1单模光纤耦合器，能够稳定可靠地将从第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器输出的携带电信号信息的脉冲光信号经传输光纤引入记录模块，并由记录模块记录。作为优选：所述信号处理器包括光纤本体，该光纤本体包括同时与第一马赫增德尔调制器和第二马赫增德尔调制器连接的输入耦合段以及与记录模块连接的输出耦合段，所述输入耦合段和输出耦合段之间具有交替连接的信号复制段和连接耦合段，所述输入耦合段的后端与第一个信号复制段的前端耦合，所述输出耦合段的前端与最后一个信号复制段的后端耦合；所述信号复制段包括相互独立的传输部和延迟部，任一所述连接耦合段的前端与上一个传输部和延迟部的后端同时耦合，同一连接耦合段的后端与下一个传输部和延迟部的前端同时耦合，第N个信号复制段中，延迟部的长度比传输部的长度长2N-1vt0；其中，N为正整数，v为脉冲光信号在光纤本体中的传输速度，t0为复制后的相邻脉冲光信号的间隔时间。采用以上结构，通过输入耦合段能够将输入的脉冲光信号一分为二分别引入第一个信号复制段的传输部和延迟部中，而连接耦合段能够接收上一个信号复制段的传输部和延迟部传输来的脉冲光信号，并将脉冲光信号一分为二再分别引入下一个信号复制段的传输部和延迟部中；并且，由于第N个信号复制段中，延迟部的长度比传输部的长度长2N-1vt0，因此，最终从输出耦合段输出的各个脉冲光信号等间距分布，实现将单个脉冲光信号进行经过复制变成多个光学特性相同的脉冲光信号，从而能够对这些脉冲光信号做平均，降低了在传输及记录过程中引入的噪声，使信噪比变为处理单一脉冲光信号的根号M倍，其中，M为复制后得到的脉冲光信号的总数，从而提高了所测信号的信噪比和动态范围；而且，在脉冲光信号能量较大时，这样的结构能够减少非线性效应的影响。作为优选：所述连接耦合段包括熔融段和位于该熔融段两端的锥形段，各个锥形段的直径自熔融段向外逐渐增大。采用以上结构，熔锥型的连接耦合段能够将多根光纤可靠地耦合在一起，融合程度高。作为优选：所述相邻脉冲光信号的间隔时间t0大于脉冲光信号的脉冲宽度。采用以上结构，使相邻脉冲光信号不叠加，易于后期处理。作为优选：所述记录模块包括依次连接的掺铒光纤放大器、光电探测器和示波器，所述掺铒光纤放大器通过单模光纤与信号处理器连接。采用以上结构，结构简单，易于实现，成本相对低廉。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术提供的瞬态脉冲电信号光纤传输系统，设计巧妙，结构新颖，易于实现，利用该系统能够在强电磁环境下进行电信号传输，不仅能够具有较高的带宽、较大的动态范围，同时可以避免记录模块被损坏的风险，多路合成一路可以节省记录系统的成本。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为信号处理器其中一个实施例的结构示意图；图3为连接耦合段的结构示意图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统，包括依次连接的脉冲光信号生成模块2、第一光纤耦合器5、电信号转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统，其特征在于：包括依次连接的脉冲光信号生成模块(2)、第一光纤耦合器(5)、电信号转换模块(3)、信号处理器(1)和记录模块(4)，所述电信号转换模块(3)包括第一马赫增德尔调制器(31)、第二马赫增德尔调制器(32)、功分器(33)和延时部件(34)，所述功分器(33)分别与第一马赫增德尔调制器(31)和第二马赫增德尔调制器(32)连接，所述光纤延时部件(34)设置在第二马赫增德尔调制器(32)和信号处理器(1)之间；待测电信号(A)由功分器(33)按比例分为两个电信号，并分别导入第一马赫增德尔调制器(31)和第二马赫增德尔调制器(32)，同时脉冲光信号生成模块(2)生成的脉冲光信号经第一光纤耦合器(5)等分为两个相同的脉冲光信号，并分别导入第一马赫增德尔调制器(31)和第二马赫增德尔调制器(32)，在第一马赫增德尔调制器(31)中合成的一个携带电信号信息的脉冲光信号由信号处理器(1)导入记录模块(4)，在第二马赫增德尔调制器(32)中合成的一个携带电信号信息的脉冲光信号经延时部件(34)延时后由信号处理器(1)导入记录模块(4)。

【技术特征摘要】
1.一种瞬态脉冲电信号光纤传输系统，其特征在于：包括依次连接的脉冲光信号生成模块(2)、第一光纤耦合器(5)、电信号转换模块(3)、信号处理器(1)和记录模块(4)，所述电信号转换模块(3)包括第一马赫增德尔调制器(31)、第二马赫增德尔调制器(32)、功分器(33)和延时部件(34)，所述功分器(33)分别与第一马赫增德尔调制器(31)和第二马赫增德尔调制器(32)连接，所述光纤延时部件(34)设置在第二马赫增德尔调制器(32)和信号处理器(1)之间；待测电信号(A)由功分器(33)按比例分为两个电信号，并分别导入第一马赫增德尔调制器(31)和第二马赫增德尔调制器(32)，同时脉冲光信号生成模块(2)生成的脉冲光信号经第一光纤耦合器(5)等分为两个相同的脉冲光信号，并分别导入第一马赫增德尔调制器(31)和第二马赫增德尔调制器(32)，在第一马赫增德尔调制器(31)中合成的一个携带电信号信息的脉冲光信号由信号处理器(1)导入记录模块(4)，在第二马赫增德尔调制器(32)中合成的一个携带电信号信息的脉冲光信号经延时部件(34)延时后由信号处理器(1)导入记录模块(4)。2.根据权利要求1所述的瞬态脉冲电信号光纤传输系统，其特征在于：所述脉冲光信号生成模块(2)包括激光器(21)、脉冲信号发生器(22)和声光调制组件(23)；由激光器(21)输出的一个连续信号光和由脉冲信号发生器(22)输出的一个脉冲信号在声光调制组件(23)中调制得到一个脉冲光信号。3.根据权利要求2所述的瞬态脉冲电信号光纤传输系统，其特征在于：所述声光调制组件(23)包括声光调制器驱动(231)和声光调制器(232)；激光器(21)输出的一个连续信号光导入声光调制器(232)，同时脉冲信号发生器(22)输出的一个脉冲信号经声光调制器驱动(231)导入声光调制器(232)，在声光调制器(232)中调...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏惠月，理玉龙，徐涛，王峰，彭晓世，查为懿，刘祥明，王鹏，关赞洋，刘永刚，梅雨，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51