一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法，其包括以下步骤：S1.从光纤通信链路节点处提取部分信号光与程序控制输出的本振光一起进入干接收机模块，输出四路模拟数据；S2.相干输出的四路信号由模数转换器采样导入FPGA芯片中，完成一次采样后，FPGA芯片控制本振激光改变输出中心频率，并重复采样；S3.当本振激光的中心频率遍历程序设定的扫频带宽时，停止采样，并处理各次采样数据计算光功率，输出显示在液晶显示屏上。在DWDM系统中，具有频率选择性可以通过程序控制扫频得到选定信道的光功率；对于带宽利用率高的调制格式，如RZ信号，可以有选择性地测量传输带宽内的信号谱段功率；对偏振复用的光信号可以分别测量出两个偏振态的光功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于监测
，具体涉及一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法。
技术介绍
日常光功率测量中，光功率测量方法主要有两种，一种是光热转换型的测量方式，另一种是直接通过半导体PN结的光电检测方式，该两种方法，都不能同时准确测量光功率和做到对光信号频谱的选择性测量，进而又能实现对偏振信号的功率区分的实现。光热转换型方式是利用光感材料吸收光能转换为热量的原理，在接收模块中制作转换效率稳定的光吸收涂料层，以确保入射光能被涂料层有效地吸收并以热能的形式转化。在检测端以绝热材料密封防止材料热量流失，通过制作有效的温度计测量材料温度，计算光热转换量程，可由对热量的测量获得入射光的光功率大小。半导体光电检测方式是利用半导体PN结的光电效应。这种方法首先利用P型材料和N型材料制作PN结，入射光照射PN结，PN结由于获得光子能量改变了P区和N区载流子浓度并产生压差，当PN结外接电路时形成回路时，会产生光电流，且该电流强度与射入光功率成比例关系。通过电流表测量电流强度由转换效率可获得入射光的功率强度。虽然上述的光热型和光电型可以实现对光功率的测量，但同时也存在着两方面显而易见的缺点:其一是对频谱功率没有选择性，只能对大频域范围的功率全盘检测，并由于材料特性的因素会在特殊频段内表现响应曲线不平衡。对于DWDM密集波分系统各个信道之间存在频谱交叠，没有办法区分，导致测量功率不准确，而对于带宽利用率高的复杂调制格式的信号，信号带宽只占用传输带宽的部分频带，全频域内的测量会导致信号功率偏大；其二是对光偏振态的不敏感，光信号是具有偏振特性，信息可以调制到不同的偏振态上进行传输并解调出来。对于偏振复用的信号，光热型和光电型都只能测量一个总和的功率，而无法区分两个正交偏振态的功率大小。因此，急需寻找一种新的监测技术来适应现代实验工作或实际生产的需要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术人经过长期研究，提出一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法。依据本专利技术的技术方案，一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法包括以下步骤：S1.从光纤通信链路节点处提取部分信号光与程序控制输出的本振光一起进入干接收机模块，输出四路模拟数据。S2.相干输出的四路信号由模数转换器采样导入FPGA信号处理芯片中，完成一次采样后，FPGA芯片控制本振激光改变输出中心频率，并重复采样。S3.当本振激光的中心频率遍历程序设定的扫频带宽时，停止采样，并处理各次采样数据计算光功率，输出显示在液晶显示屏上。其中，上述S1的具体步骤为：在光纤链路中加入已知分光比的耦合器，将部分功率的信号光分流出来。提取的信号光与受到FPGA芯片程序控制的本振光一起进入相干接收机模块，该模块设备及连接组成为：两个偏振分束器输出依次连接两个混频器、四组平衡光电探测器。四组平衡光电探测器的模拟信号输出分别对应信号的X偏振态实部，X偏振态虚部，Y偏振态实部，Y偏振态虚部。进一步地，所述本振激光器为中心波长可调谐的激光器，可调范围在C波段。本振激光器的控制端带有串口线与FPGA芯片相连，其输出波长由芯片程序设定。所述的四组平衡光电探测器的响应带宽为1G，相干光信号提取模块次拍频输出1G带宽的窄带模拟信号，包含由本振拍频得到的两个正交偏振态的功率信息。此外，上述S2的具体步骤为：受FPGA芯片程序控制的四组模数转换器对平衡光电探测器的四路模拟数据进行采样，导入具有算法功能的FPGA芯片中，计算并存储一次采样所恢复的光功率。FPGA芯片存储单次采样的结果后，根据设定的扫频范围，改变本振激光输出频率，循环进行采样计算。所述的模数转换器的采样率为2.5GHz，其采样开关受到FPGA芯片程序控制。进一步地，上述S3的具体步骤为：当受控的本振激光从低频到高频，遍历扫频带宽时(扫频带宽可以根据检测需要通过成程序设定)，停止采样。FPGA芯片通过扫频存储的离散窄带光谱功率整合还原出宽带信号的光谱段功率值，最后通过连接液晶显示器，将光功率检测数值显示在屏幕上。所述的FPGA芯片可存储本振激光器扫频的数据，并对结果作整合计算，还原信号两个偏振态的功率和总功率；同时具有控制端口连接本振激光器，设定扫频带宽。使用本专利技术的基于相干接收机扫频的光功率监测方法，具有如下优点和效果：在DWDM波分复用系统中，具有频率选择性可以通过程序控制扫频得到选定信道的光功率；对于带宽利用率高的调制格式，如RZ信号，可以有选择性地测量传输带宽内的信号谱段功率；对偏振复用的光信号可以分别测量出两个偏振态的光功率。附图说明图1是依据本专利技术的基于相干接收机扫频的光功率监测方法原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，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。另外地，不应当将本专利技术的保护范围仅仅限制至下述具体模块或具体参数。本专利技术所提供的一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法包括以下步骤：S1.从光纤通信链路节点处提取部分信号光与程序控制输出的本振光一起进入干接收机模块，输出四路模拟数据。S2.相干输出的四路信号由模数转换器采样导入FPGA信号处理芯片中，完成一次采样后，FPGA芯片控制本振激光改变输出中心频率，并重复采样。S3.当本振激光的中心频率遍历程序设定的扫频带宽时，停止采样，并处理各次采样数据计算光功率，输出显示在液晶显示屏上。其中，上述S1的具体步骤为：在光纤链路中加入已知分光比的耦合器，将部分功率的信号光分流出来。提取的信号光与受到FPGA芯片程序控制的本振光一起进入相干接收机模块，该模块设备及连接组成为：两个偏振分束器输出依次连接两个混频器、四组平衡光电探测器。四组平衡光电探测器的模拟信号输出分别对应信号的X偏振态实部，X偏振态虚部，Y偏振态实部，Y偏振态虚部。进一步地，所述本振激光器为中心波长可调谐的激光器，可调范围在C波段。本振激光器的控制端带有串口线与FPGA芯片相连，其输出波长由芯片程序设定。所述的四组平衡光电探测器的响应带宽为1G，相干光信号提取模块次拍频输出1G带宽的窄带模拟信号，包含由本振拍频得到的两个正交偏振态的功率信息。此外，上述S2的具体步骤为：受FPGA芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法，包括以下步骤：S1.从光纤通信链路节点处提取部分信号光与程序控制输出的本振光一起进入干接收机模块，输出四路模拟数据。S2.相干输出的四路信号由模数转换器采样导入FPGA芯片中，完成一次采样后，FPGA芯片控制本振激光改变输出中心频率，并重复采样。S3.当本振激光的中心频率遍历程序设定的扫频带宽时，停止采样，并处理各次采样数据计算光功率，输出显示在液晶显示屏上。

【技术特征摘要】
2015.12.24 CN 20151099860781.一种基于相干接收机扫频的光功率监测方法，包括以下步骤：
S1.从光纤通信链路节点处提取部分信号光与程序控制输出的本振光一起进入干接收机
模块，输出四路模拟数据。
S2.相干输出的四路信号由模数转换器采样导入FPGA芯片中，完成一次采样后，FPGA
芯片控制本振激光改变输出中心频率，并重复采样。
S3.当本振激光的中心频率遍历程序设定的扫频带宽时，停止采样，并处理各次采样数据
计算光功率，输出显示在液晶显示屏上。
2.根据权利要求1所述的基于相干接收机扫频的光功率监测方法，其特征在于，上述
S1的具体步骤为：在光纤链路中加入已知分光比的耦合器，将部分功率的信号光分流出来。
提取的信号光与受到FPGA芯片程序控制的本振光一起进入相干接收机模块，该模块设备及连
接组成为：两个偏振分束器输出依次连接两个混频器、四组平衡光电探测器。四组平衡光电
探测器的模拟信号输出分别对应信号的X偏振态实部，X偏振态虚部，Y偏振态实部，Y偏振
态虚部。
3.根据权利要求1所述的基于相干接收机扫频的光功率监测方法，其特征在于，所述本
振激光器为中心波长可调谐的激光器，可调范围在C波段。本振激光器的控制端带有串口线
与FPGA芯片相连，其输出波长由芯片程序设定。
4.根据权利要求1所述的基于相干接收机扫频的光功率监测方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝晖，陈宇立，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44