基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统及方法，涉及光通信领域。该方法包括以下步骤：发送端产生一组同步序列，调制到光载波上，分为N路单模光信号，进行不同的延时，耦合变为一路N模式复用光信号输入待测的少模光纤；接收端进行解复用，得到N路单模光信号，恢复出N路单模光信号的同步序列信息，数字信号处理模块确定接收的N路同步序列的相对起始时间位置，将其与发送端N路同步序列相对起始时间位置进行对比，得到任意两个模式之间的相对延时，再结合待测少模光纤的长度，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。本发明专利技术的成本显著降低，适用于未来在工程条件下大规模的应用。

【技术实现步骤摘要】
基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统及方法
本专利技术涉及光通信领域，具体是涉及一种基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统及方法。
技术介绍
随着互联网、云计算、移动宽带、数据中心的快速发展，网络传输带宽需求呈现爆炸式增长，推动着超大容量光传输系统的发展。为了提升现有光传输系统的容量，波分复用技术、数字相干接收、及低噪声光放大等关键技术被认为是提升容量的有效地解决方案。自上世纪80年代末，波分复用技术被引入光纤通信领域之后，单模光纤单纤传输容量就成倍增长。仅最近十五年内，实验室中获得的单模光纤单纤传输容量就从10Tbit/s迅速扩展到超过100Tbit/s。在实际商用系统方面，目前已大规模商用的单通道100GDWDM(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，密集波分复用)传输系统的满配信道数量已经超过180波，总容量接近20Tbit/s数量级。随着下一代单通道400G/1T光传输技术的发展，商用骨干网单纤传输容量也将很快接近或达到100Tbit/s数量级。随着单模光纤传输容量愈来愈接近其理论极限，为了进一步提高光传输容量，突破单模光纤传输的香浓极限，世界各国的研究机构都将目光转向了空分复用技术(少模、多芯、空间光角动量)的研究。而其中的少模光纤传输技术，因其在复用/解复用方式、链路放大器能耗以及单位截面积传输效率上的优势，被认为是下一代光传输网络的主流技术。少模光纤中由于允许多个模式的光同时传播，而不同模式的光波由于其在光纤中传播路径的不同，导致存在模间延时。在少模光纤传输技术中，由于光纤中模间延时的存在，导致接收端的数字信号处理算法的复杂度大大增加。因此少模光纤中的模间延时是少模光纤的一个关键的参数，必须准确的测量出来。传统的少模光纤模间延时测量设备采用纯光学原理，虽然测量精度较高，但是成本高昂，不适用于未来在工程条件下大规模的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统及方法，成本相比传统的纯光学测量方法显著降低，适用于未来在工程条件下大规模的应用。本专利技术提供一种基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统，该系统包括发送端和接收端，所述发送端包括同步序列产生器、光调制器、分光比为1：N的光分路器、模式复用器，N是待测少模光纤允许传播的模式数，N为正整数，接收端包括模式解复用器、N个光探测器、数字信号处理模块，在发送端，同步序列产生器产生一组特定比特率、时间长度为T的同步序列，光调制器将同步序列调制到光载波上，得到一路单模光信号，光分路器将这一路单模光信号分为N路单模光信号，将它们分别输入不同长度的单模光纤延迟线，对这N路单模光信号进行不同的延时，其中：第1路单模光信号不经过延时，第2路单模光信号经过延时T，第3路单模光信号经过延时2T，……第N路单模光信号经过延时(N-1)*T；模式复用器将经过延时的N路单模光信号耦合变为一路N模式复用光信号，其中，原来第1路至第N路单模光信号分别对应成为一路N模式复用光信号中的模式1、模式2、模式3……模式N；将这一路N模式复用光信号输入待测的少模光纤；在接收端，模式解复用器对接收到的一路N模式复用光信号进行解复用，得到N路单模光信号，将N路单模光信号分别输入N路完全匹配的光探测器中，恢复出N路单模光信号的同步序列信息，数字信号处理模块将接收的N路同步序列信息与已知的同步序列信息进行按位的一一比对或同步相关运算，确定接收到的N路同步序列的相对起始时间位置：t1、t2……tN，将t1、t2……tN与发送端N路同步序列相对起始时间位置：0、T、2T……(N-1)*T进行对比，得到任意两个模式之间的相对延时，再结合待测少模光纤的长度，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。在上述技术方案的基础上，所述待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数的计算过程如下：模式1与模式2之间的模间延时参数的计算过程如下：在发送端，模式1与模式2光信号之间的延时DT＝T－0＝T；在接收端，模式1与模式2光信号之间的延时DR＝t2－t1；模式1与模式2光信号在待测少模光纤中产生的延时DF＝DR－DT＝t2－t1－T；假设待测少模光纤的长度为L，则待测少模光纤中模式1与模式2之间的模间延时参数C1-2＝DF÷L，以此类推，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。在上述技术方案的基础上，所述光调制器采用电-光调制器，光探测器采用平衡光探测器、光-电解调器或集成相干接收机。在上述技术方案的基础上，所述电-光调制器为直调激光器、电吸收光调制器、MZM光调制器或IQ光调制器。在上述技术方案的基础上，所述模式复用器与模式解复用器均采用光子灯笼。本专利技术还提供一种应用于上述系统的基于同步序列的少模光纤模间延时的测量方法，包括以下步骤：在发送端，同步序列产生器产生一组特定比特率、时间长度为T的同步序列，光调制器将同步序列调制到光载波上，得到一路单模光信号，光分路器将这一路单模光信号分为N路单模光信号，将它们分别输入不同长度的单模光纤延迟线，对这N路单模光信号进行不同的延时，其中：第1路单模光信号不经过延时，第2路单模光信号经过延时T，第3路单模光信号经过延时2T，……第N路单模光信号经过延时(N-1)*T；模式复用器将经过延时的N路单模光信号耦合变为一路N模式复用光信号，其中，原来第1路至第N路单模光信号分别对应成为一路N模式复用光信号中的模式1、模式2、模式3……模式N；将这一路N模式复用光信号输入待测的少模光纤；在接收端，模式解复用器对接收到的一路N模式复用光信号进行解复用，得到N路单模光信号，将N路单模光信号分别输入N路完全匹配的光探测器中，恢复出N路单模光信号的同步序列信息，数字信号处理模块将接收的N路同步序列信息与已知的同步序列信息进行按位的一一比对或同步相关运算，确定接收到的N路同步序列的相对起始时间位置：t1、t2……tN，将t1、t2……tN与发送端N路同步序列相对起始时间位置：0、T、2T……(N-1)*T进行对比，得到任意两个模式之间的相对延时，再结合待测少模光纤的长度，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。在上述技术方案的基础上，所述待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数的计算过程如下：模式1与模式2之间的模间延时参数的计算过程如下：在发送端，模式1与模式2光信号之间的延时DT＝T－0＝T；在接收端，模式1与模式2光信号之间的延时DR＝t2－t1；模式1与模式2光信号在待测少模光纤中产生的延时DF＝DR－DT＝t2－t1－T；假设待测少模光纤的长度为L，则待测少模光纤中模式1与模式2之间的模间延时参数C1-2＝DF÷L，以此类推，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。在上述技术方案的基础上，所述光调制器采用电-光调制器，光探测器采用平衡光探测器、光-电解调器或集成相干接收机。在上述技术方案的基础上，所述电-光调制器为直调激光器、电吸收光调制器、MZM光调制器或IQ光调制器。在上述技术方案的基础上，所述模式复用器与模式解复用器均采用光子灯笼。与传统的纯光学方法相比，本专利技术的优点如下：(1)本专利技术使用的所有光电器件均是成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统，该系统包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端包括同步序列产生器、光调制器、分光比为1：N的光分路器、模式复用器，N是待测少模光纤允许传播的模式数，N为正整数，接收端包括模式解复用器、N个光探测器、数字信号处理模块，在发送端，同步序列产生器产生一组特定比特率、时间长度为T的同步序列，光调制器将同步序列调制到光载波上，得到一路单模光信号，光分路器将这一路单模光信号分为N路单模光信号，将它们分别输入不同长度的单模光纤延迟线，对这N路单模光信号进行不同的延时，其中：第1路单模光信号不经过延时，第2路单模光信号经过延时T，第3路单模光信号经过延时2T，……第N路单模光信号经过延时(N‑1)*T；模式复用器将经过延时的N路单模光信号耦合变为一路N模式复用光信号，其中，原来第1路至第N路单模光信号分别对应成为一路N模式复用光信号中的模式1、模式2、模式3……模式N；将这一路N模式复用光信号输入待测的少模光纤；在接收端，模式解复用器对接收到的一路N模式复用光信号进行解复用，得到N路单模光信号，将N路单模光信号分别输入N路完全匹配的光探测器中，恢复出N路单模光信号的同步序列信息，数字信号处理模块将接收的N路同步序列信息与已知的同步序列信息进行按位的一一比对或同步相关运算，确定接收到的N路同步序列的相对起始时间位置：t...

【技术特征摘要】
1.一种基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统，该系统包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端包括同步序列产生器、光调制器、分光比为1：N的光分路器、模式复用器，N是待测少模光纤允许传播的模式数，N为正整数，接收端包括模式解复用器、N个光探测器、数字信号处理模块，在发送端，同步序列产生器产生一组特定比特率、时间长度为T的同步序列，光调制器将同步序列调制到光载波上，得到一路单模光信号，光分路器将这一路单模光信号分为N路单模光信号，将它们分别输入不同长度的单模光纤延迟线，对这N路单模光信号进行不同的延时，其中：第1路单模光信号不经过延时，第2路单模光信号经过延时T，第3路单模光信号经过延时2T，……第N路单模光信号经过延时(N-1)*T；模式复用器将经过延时的N路单模光信号耦合变为一路N模式复用光信号，其中，原来第1路至第N路单模光信号分别对应成为一路N模式复用光信号中的模式1、模式2、模式3……模式N；将这一路N模式复用光信号输入待测的少模光纤；在接收端，模式解复用器对接收到的一路N模式复用光信号进行解复用，得到N路单模光信号，将N路单模光信号分别输入N路完全匹配的光探测器中，恢复出N路单模光信号的同步序列信息，数字信号处理模块将接收的N路同步序列信息与已知的同步序列信息进行按位的一一比对或同步相关运算，确定接收到的N路同步序列的相对起始时间位置：t1、t2……tN，将t1、t2……tN与发送端N路同步序列相对起始时间位置：0、T、2T……(N-1)*T进行对比，得到任意两个模式之间的相对延时，再结合待测少模光纤的长度，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。2.如权利要求1所述的基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统，其特征在于：所述待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数的计算过程如下：模式1与模式2之间的模间延时参数的计算过程如下：在发送端，模式1与模式2光信号之间的延时DT＝T－0＝T；在接收端，模式1与模式2光信号之间的延时DR＝t2－t1；模式1与模式2光信号在待测少模光纤中产生的延时DF＝DR－DT＝t2－t1－T；假设待测少模光纤的长度为L，则待测少模光纤中模式1与模式2之间的模间延时参数C1-2＝DF÷L，以此类推，计算出待测少模光纤中任意两个模式之间的模间延时参数。3.如权利要求1所述的基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统，其特征在于：所述光调制器采用电-光调制器，光探测器采用平衡光探测器、光-电解调器或集成相干接收机。4.如权利要求3所述的基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统，其特征在于：所述电-光调制器为直调激光器、电吸收光调制器、MZM光调制器或IQ光调制器。5.如权利要求1所述的基于同步序列的少...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鸣，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42