一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置及方法，涉及光通信测量的技术领域，解决了当前少模光纤差分群时延测量方法存在无法区分负数值的差分群时延DMGD的问题，发射端产生两束基模光信号，其中一束基模光信号上被加载有可调谐电时延Δτ1，两束基模光信号经第一光子灯笼转换成不同空间模式光信号并传输至待测少模光纤，然后被第二光子灯笼再次转换成基模信号，分析模块获取基模光信号的光谱，记录光谱中+1阶与

【技术实现步骤摘要】
一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及光通信测量的
，特别涉及一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置及方法。

技术介绍

[0002]随着5G、物联网、大数据、互联网+以及云计算等技术对于带宽需求的迅猛增长，人们对光纤通信系统的传输容量需求呈现指数增长。为了提高单模光纤通信系统的最大传输容量，人们已经采用时分复用、波分复用、偏振复用和正交幅度调制技术。虽然这些扩容技术得到了充分挖掘，并使得单模光纤通信系统的传输容量已经非常逼近非线性香农极限，却仍然无法满足日益增长的系统容量需求，因此，基于少模光纤的模分复用技术成为大幅度提升长距离光通信系统传输容量的有效方案。
[0003]模分复用技术所采用的少模光纤利用有限个相互正交的空间模式承载信号，在单芯光纤中提供多个独立传输的信道，从而显著提高光纤通信系统的传输容量。然而，由于模式数量的增加，少模光纤中特有的模间参数在很大程度上会影响模分复用系统的传输性能，如差分群时延(Differential Modal Group Delay，DMGD)，差分群时延指单位长度少模光纤中任意两个模式之间的传输时间差，单位通常为ps/m，是少模光纤中特有的模间参数，能够评估模分复用传输系统的功耗。在光纤长度相同的情况下，DMGD数值越大，不同空间模式所承载的信号到达接收端的传输时间差也越大，这将会增加接收端多输入多输出均衡算法的抽头数，从而导致接收端数字信号处理的计算复杂度大幅提升，严重增加了接收端数字信号处理的功耗，因此，为了评估模分复用传输系统的功耗，对少模光纤DMGD的测量表征尤为重要。现有技术中公开了一种少模光纤差分群时延测量方法，通过不同模式的调频连续光信号的模间干涉，将传统的幅频响应测量转换为模间干涉所产生的差频项探测，得到差频分量，对差频分量进行解调得到DMGD，计算复杂度低；然而，由于两个值相等但符号相反的DMGD会导致相同的差频分量，因此该方法存在无法区分负数值的DMGD的弊端。

技术实现思路

[0004]为解决当前少模光纤差分群时延测量方法存在无法区分负数值的DMGD的问题，本专利技术提出一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置及方法，能够区分正数值或负数值的DMGD，拓宽DMGD测量的范围。
[0005]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置，该测量装置用于少模光纤的差分群时延DMGD测量，所述测量装置包括，发射端、第一光子灯笼、第二光子灯笼及分析模块；
[0007]第一光子灯笼和第二光子灯笼之间接入待测少模光纤，发射端产生两束具有多音信号的基模光信号，其中一束具有多音信号的基模光信号上被加载有可调谐电时延Δτ1，两束基模光信号经第一光子灯笼转换成不同空间模式光信号并传输至待测少模光纤，第二光子灯笼将从待测少模光纤输出的不同空间模式光信号转换成基模信号，所述分析模块获
取基模光信号的光谱，记录光谱中+1阶与
‑
1阶边带之间的功率差值，设该差值的绝对值为绝对功率差，在基模光信号的任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差同时为零时确定可调谐电时延Δτ1的值，利用可调谐电时延Δτ1的值计算得出待测少模光纤的差分群时延DMGD。
[0008]在本技术方案中，首先发射端产生两束具有多音信号的基模光信号，在其中一束具有多音信号的基模光信号上加载可调谐电时延Δτ1，起到了补偿另外一束基模光信号的时延的作用，然后两束具有多音信号的基模光信号经第一光子灯笼实现了不同空间模式光信号的转换，将不同空间模式光信号传输至待测少模光纤，接着待测少模光纤中的不同空间模式光信号经过第二光子灯笼转换成基模信号，再次实现了光信号的模式转换，进一步由分析模块获取基模光信号的光谱，将+1阶与
‑
1阶边带的功率进行差值运算，对差值做绝对值得到+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差，在基模光信号的任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差同时为零时确定可调谐电时延Δτ1的值，可以判断此时的DMGD是正数值；若任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差始终无法同时为零，则可以判断此时的DMGD是负数值，而只要把可调谐电时延Δτ1加载到另一束具有多音信号的基模光信号上，也可以测出DMGD的数值；这实现了正数值或负数值的DMGD的区分，拓宽DMGD测量的范围。
[0009]优选地，所述发射端包括连续激光器、第一耦合器、任意波形发生器及两个光电强度调制器，连续激光器发出连续光信号，并传输至第一耦合器，第一耦合器将连续光信号分束为两束光信号并分别传输至两个光电强度调制器，任意波形发生器将产生的两束多音信号分别加载至两个光电强度调制器中的光信号上，其中，一束多音信号被加载可调谐电时延Δτ1，每一个光电强度调制器的输出端输出一束基模光信号。
[0010]优选地，所述光电强度调制器为马赫曾德尔调制器，起到了产生载波抑制双边带调制信号的作用。
[0011]优选地，所述分析模块包括第二耦合器和光谱分析仪，第二耦合器将从第二光子灯笼输出的两束基模光信号进行合束，合束光进入光谱分析仪，利用光谱分析仪获取合束光的光谱。
[0012]优选地，一种基于可调谐电时延的模间参数测量方法，所述方法基于权利要求1所述的装置实现，至少包括：
[0013]S1.在第一光子灯笼和第二光子灯笼之间接入待测少模光纤，利用发射端产生两束具有多音信号的基模光信号，其中一束具有多音信号的基模光信号被加载有可调谐电时延Δτ1；
[0014]S2.将两束基模光信号传输至第一光子灯笼，经第一光子灯笼转换成不同空间模式光信号并传输至待测少模光纤；
[0015]S3.第二光子灯笼将从待测少模光纤输出的不同空间模式光信号转换成基模信号；
[0016]S4.通过分析模块获取基模光信号的光谱，记录光谱中+1阶与
‑
1阶边带之间的功率差值，并设该差值的绝对值为绝对功率差；
[0017]S5.设定S1中的可调谐电时延Δτ1的初值，判断S4中基模光信号的任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差是否同时为零，若是，则确定该可调谐电
时延Δτ1的值，执行S6；否则，改变可调谐电时延Δτ1的值，继续判断任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差是否同时为零；
[0018]S6.利用Δτ1计算得出待测少模光纤的差分群时延DMGD，具体计算公式如下：
[0019]DMGD＝Δτ1/L
[0020]其中，L为待测少模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可调谐电时延的模间参数测量装置，其特征在于，该测量装置用于少模光纤的差分群时延DMGD测量，所述测量装置包括：发射端(1)、第一光子灯笼(2)、第二光子灯笼(3)及分析模块(4)；第一光子灯笼(2)和第二光子灯笼(3)之间接入待测少模光纤(5)，发射端(1)产生两束具有多音信号的基模光信号，其中一束具有多音信号的基模光信号上被加载有可调谐电时延Δτ1，两束基模光信号经第一光子灯笼(2)转换成不同空间模式光信号并传输至待测少模光纤(5)，第二光子灯笼(3)将从待测少模光纤(5)输出的不同空间模式光信号转换成基模信号，所述分析模块(4)获取基模光信号的光谱，记录光谱中+1阶与
‑
1阶边带之间的功率差值，设该差值的绝对值为绝对功率差，在基模光信号的任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的绝对功率差同时为零时确定可调谐电时延Δτ1的值，利用可调谐电时延Δτ1的值计算得出待测少模光纤(5)的差分群时延DMGD。2.根据权利要求1所述的基于可调谐电时延的模间参数测量装置，其特征在于，所述发射端(1)包括连续激光器(11)、第一耦合器(12)、任意波形发生器(13)及两个光电强度调制器(14)，连续激光器(11)发出连续光信号，并传输至第一耦合器(12)，第一耦合器(12)将连续光信号分束为两束光信号并分别传输至两个光电强度调制器(14)，任意波形发生器(13)将产生的两束多音信号分别加载至两个光电强度调制器(14)中的光信号上，其中，一束多音信号被加载可调谐电时延Δτ1，每一个光电强度调制器(14)的输出端输出一束基模光信号。3.根据权利要求2所述的基于可调谐电时延的模间参数测量装置，其特征在于，所述光电强度调制器(14)为马赫曾德尔调制器。4.根据权利要求1所述的基于可调谐电时延的模间参数测量装置，其特征在于，所述分析模块(4)包括第二耦合器(41)和与第二耦合器(41)连接的光谱分析仪(42)，第二耦合器(41)将从第二光子灯笼(3)输出的两束基模光信号进行合束，合束光进入光谱分析仪(42)，利用光谱分析仪(42)获取合束光的光谱。5.一种基于可调谐电时延的模间参数测量方法，所述方法基于权利要求1所述的装置实现，其特征在于，至少包括：S1.在第一光子灯笼(2)和第二光子灯笼(3)之间接入待测少模光纤(5)，利用发射端(1)产生两束具有多音信号的基模光信号，其中一束具有多音信号的基模光信号被加载有可调谐电时延Δτ1；S2.将两束基模光信号传输至第一光子灯笼(2)，经第一光子灯笼(2)转换成不同空间模式光信号并传输至待测少模光纤(5)；S3.第二光子灯笼(3)将从待测少模光纤(5)输出的不同空间模式光信号转换成基模信号；S4.通过分析模块(4)获取基模光信号的光谱，记录光谱中+1阶与
‑
1阶边带之间的功率差值，并设该差值的绝对值为绝对功率差；S5.设定S1中的可调谐电时延Δτ1的初值，判断S4中基模光信号的任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差是否同时为零，若是，则确定该可调谐电时延Δτ1的值，执行S6；否则，改变可调谐电时延Δτ1的值，继续判断任意两个射频频率ω
i
,ω
j
的+1阶与
‑
1阶边带之间的绝对功率差是否同时为零；
S6.利用Δτ1计算得出待测少模光纤(5)的差分群时延DMGD，具体计算公式如下：DMGD＝Δτ1/L其中，L为待测少模光纤(5)的长度。6.根据权利要求5所述的基于可调谐电时延的模间参数测量方法，其特征在于，在步骤S1中，接入待测少模光纤(5)前需要进行参数校准，所述参...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦玉文，叶智伟，付松年，向梦，李基隆，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：