光纤色散测量系统及方法技术方案

本申请提供一种光纤色散测量系统及方法，所述系统包括发送端设备、以及通过待测光纤链路与发送端设备连接的接收端设备，发送端设备包括信号合路器、光载波发生单元和电光调制单元，信号合路器和光载波发生单元连接电光调制单元；接收端设备包括波分复用器，波分复用器的输入端通过待测光纤链路连接电光调制单元，波分复用器的输出端分别连接第一光信号分路解调单元和第二光信号分路解调单元，第一光信号分路解调单元和第二光信号分路解调单元连接测算单元。本申请将低频脉冲信号时间间隔测量结果与高频周期信号相位差检测结果相结合，并通过光载波波长差和色散时延差计算得到色散量，有效提高了色散量的测量精度。有效提高了色散量的测量精度。有效提高了色散量的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
光纤色散测量系统及方法


[0001]本申请涉及光纤时频传递
，尤其涉及一种光纤色散测量系统及方法。

技术介绍

[0002]随着原子钟技术的不断进步，如何将高稳定的时间频率信号分发给各地用户成为一个亟待解决的重要问题，由于光纤具有大带宽、低损耗、受电磁干扰小等优点，逐渐成为一种被广泛使用的信号传输介质；因此，基于光纤的时间频率信号同步技术具有不可估量的发展前景。
[0003]色散是光纤的基本属性，在高速光纤通信系统中，光纤的色散会导致光脉冲在传播过程中被展宽，会导致传输信号的失真，最终导致信号误码；光纤色散可以分为材料色散、波导色散和偏振模色散，材料色散、波导色散是指不同频率的电磁波在光纤中传播的速度不同的物理现象，也可以成为群速度色散，而由光纤双折射效应引入的色散称为偏振模色散；由于光纤色散对信道容量有所限制，因此，往往需要通过适当的色散补偿技术对光纤色散进行补偿。
[0004]在光纤时频传递系统中，由于光纤会收到外界环境变化的影响(温度变化、机械振动等)，光纤长度会发生变化，从而导致信号从本地端传播到远端的单程时间发生变化，为了实现基于光纤的高精度时频传递，该单程传播时间的变化往往需要被补偿，为了测量该单程传播时间，往往需要将发送端信号传递到接收端，再将该信号通过同一根光纤返回发送端，这样可以在发送端确定信号在光纤中进行一次往返的传播时间，从而确定信号从发送端传播到接收端的单程时间。理想情况下，该单程传播时间应是一次往返时间的一半，但由于光纤的色散效应和其他不对称因素存在，该单程传播时间与一次往返时间的一半间存在偏差。因此，对光纤色散量的高精度测量和对光纤色散不对称性的补偿有利于提高光纤时频传递系统的精度。
[0005]光纤的色散测量方法中最常见的有脉冲时延法、相移法、差分相移法和干涉法，上述色散测量方法均存在劣势，如时延法和相移法由于用到了本地参考信号，因此只适合本地测量，在进行实地光纤的色散探测时也只能使用同轴光纤环回本地进行测量；差分相移法为了获得高精度的测量结果，必须使用高频射频信号进行调制和测量，但由于周期信号只能分辨一个周期以内的相位差数据，无法分辨周期个数，因此会引入周期模糊度的问题，对于大色散场景无法准确得到色散参数；干涉法受参考臂的调节范围影响比较大，往往适用于短距离光纤的色散测量。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种光纤色散测量系统及方法，以解决目前的光纤色散测量方法无法对色散参数进行高精度准确测量的问题。
[0007]基于上述目的，本申请提供了一种光纤色散测量系统，所述系统包括：
[0008]发送端设备、以及通过待测光纤链路与所述发送端设备连接的接收端设备；
[0009]所述发送端设备包括：
[0010]信号合路器，被配置为将接收到的第一脉冲信号和第一射频信号合路形成频分复用信号；
[0011]光载波发生单元，被配置为产生光载波，其中，所述光载波是由参考激光与可调谐激光耦合得到的；
[0012]电光调制单元，所述电光调制单元的输入端分别与所述信号合路器和所述光载波发生单元连接，所述电光调制单元的输出端与所述待测光纤链路的一端连接，被配置为将所述频分复用信号调制到所述光载波上，以形成调制光信号，并将所述调制光信号经待测光纤链路传输至接收端设备；
[0013]所述接收端设备包括：
[0014]波分复用器，所述波分复用器的输入端与所述待测光纤链路的另一端连接，被配置为将所述调制光信号分路形成第一光信号和第二光信号；
[0015]第一光信号分路解调单元，与所述波分复用器的输出端连接，被配置为将所述第一光信号进行分路解调得到第二射频信号和第二脉冲信号；
[0016]第二光信号分路解调单元，与所述波分复用器的输出端连接，被配置为将所述第二光信号进行分路解调得到第三射频信号和第三脉冲信号；
[0017]测算单元，分别连接所述第一光信号分路解调单元和所述第二光信号分路解调单元，被配置为测量所述第二射频信号和所述第三射频信号之间的相位差，和测量所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号之间的时间间隔，根据所述相位差和所述时间间隔计算所述待测光纤链路对应光载波波长差的色散时延差，调节可调谐激光的波长，得到多个光载波波长差和多个色散时延差，根据多个光载波波长差和多个色散时延差，通过线性拟合算法得到所述待测光纤链路的色散量。
[0018]基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种光纤色散测量方法，所述方法包括：
[0019]发送端设备将脉冲信号和射频信号合路形成的频分复用信号调制到光载波上，形成调制光信号，并将所述调制光信号经所述待测光纤链路传输至所述接收端设备，其中，所述光载波是由参考激光与可调谐激光耦合得到的；
[0020]所述接收端设备对接收到的所述调制光信号进行分路形成第一光信号和第二光信号，将所述第一光信号进行分路解调得到第二射频信号和第二脉冲信号，将所述第二光信号进行分路解调得到第三射频信号和第三脉冲信号，测量所述第二射频信号和所述第三射频信号之间的相位差，和测量所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号之间的时间间隔，根据所述相位差和所述时间间隔计算所述待测光纤链路对应光载波波长差的色散时延差，调节可调谐激光的波长，得到多个光载波波长差和多个色散时延差，根据多个光载波波长差和多个色散时延差，通过线性拟合算法得到所述待测光纤链路的色散量。
[0021]从上面所述可以看出，本申请提供的一种光纤色散测量系统及方法，通过射频信号鉴相的方式得到超高精度的色散时延差测量，通过脉冲时间间隔测量的方式消除射频信号周期模糊度，利用线性拟合的方式，对关于“光载波波长差
‑
色散时延差”的数据进行拟合运算，得到待测光纤链路的色散量，从而便于后续使用色散补偿手段，对光纤色散导致的光纤时频系统稳定度和准确度恶化进行针对性补偿，从而保障光纤时频系统的稳定度和准确度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请实施例的光纤色散测量系统结构示意图；
[0024]图2为本申请实施例的发送端设备连接结构示意图；
[0025]图3为本申请实施例的接收端设备连接结构示意图；
[0026]图4为本申请实施例的光纤色散测量方法示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1、发送端设备；11、参考激光器；12、可调谐激光器；13、光合路器；14、电光调制器；15、第一光分路器；16、偏置控制器；17、脉冲信号发生器；18、信号合路器；19、射频信号发生器；110、第一微处理器；2、待测光纤链路；3、接收端设备；31、波分复用器；32、第一光放大器；33、第一光滤波器；34、第二光分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤色散测量系统，其特征在于，所述系统包括：发送端设备、以及通过待测光纤链路与所述发送端设备连接的接收端设备；所述发送端设备包括：信号合路器，被配置为将接收到的第一脉冲信号和第一射频信号合路形成频分复用信号；光载波发生单元，被配置为产生光载波，其中，所述光载波是由参考激光与可调谐激光耦合得到的；电光调制单元，所述电光调制单元的输入端分别与所述信号合路器和所述光载波发生单元连接，所述电光调制单元的输出端与所述待测光纤链路的一端连接，被配置为将所述频分复用信号调制到所述光载波上，以形成调制光信号，并将所述调制光信号经待测光纤链路传输至接收端设备；所述接收端设备包括：波分复用器，所述波分复用器的输入端与所述待测光纤链路的另一端连接，被配置为将所述调制光信号分路形成第一光信号和第二光信号；第一光信号分路解调单元，与所述波分复用器的输出端连接，被配置为将所述第一光信号进行分路解调得到第二射频信号和第二脉冲信号；第二光信号分路解调单元，与所述波分复用器的输出端连接，被配置为将所述第二光信号进行分路解调得到第三射频信号和第三脉冲信号；测算单元，分别连接所述第一光信号分路解调单元和所述第二光信号分路解调单元，被配置为测量所述第二射频信号和所述第三射频信号之间的相位差，和测量所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号之间的时间间隔，根据所述相位差和所述时间间隔计算所述待测光纤链路对应光载波波长差的色散时延差，调节可调谐激光的波长，得到多个光载波波长差和多个色散时延差，根据多个光载波波长差和多个色散时延差，通过线性拟合算法得到所述待测光纤链路的色散量。2.根据权利要求1所述的一种光纤色散测量系统，其特征在于，所述发送端设备还包括：脉冲信号发生器，与所述信号合路器的输入端连接，被配置为产生第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号传输至所述信号合路器；射频信号发生器，与所述信号合路器的输入端连接，被配置为产生第一射频信号，并将所述第一射频信号传输至所述信号合路器；或，所述光载波发生单元包括：参考激光器，被配置为输出固定波长的参考激光；可调谐激光器，被配置为输出与所述参考激光相隔波长差的可调谐激光；光合路器，所述光合路器的输入端分别与所述参考激光器和所述可调谐激光器连接，所述光合路器的输出端与所述电光调制单元连接，被配置为将所述参考激光与所述可调谐激光耦合形成光载波，并将所述光载波传输至所述电光调制单元；第一微处理器，所述第一微处理器的一端分别与所述参考激光器和所述可调谐激光器连接，所述第一微处理器的另一端与所述测算单元通信连接，被配置为接收测算单元的波
长调节指令，依据所述波长调节指令控制调节所述可调谐激光器的波长，并将所述参考激光和所述可调谐激光的波长发送至所述测算单元；或，所述电光调制单元包括：电光调制器，分别连接所述信号合路器和所述光合路器，被配置为将所述频分复用信号调制到所述光载波上，形成调制光信号；第一光分路器，所述第一光分路器的一端连接所述电光调制器，所述第一光分路器的另一端连接待测光纤链路，被配置为将所述调制光信号分为两路，其中一路所述调制光信号经所述待测光纤链路传输至波分复用器；偏置控制器，所述偏置控制器的一端连接所述第一光分路器，所述偏置控制器的另一端连接所述电光调制器，被配置为接收另一路所述调制光信号，控制所述电光调制器的偏置工作点。3.根据权利要求2所述的一种光纤色散测量系统，其特征在于，所述第一光信号分路解调单元包括；第一光放大器，与所述波分复用器连接，被配置为放大所述第一光信号；第一光滤波器，与所述第一光放大器连接，被配置为滤除所述第一光信号产生的自发辐射噪声；第二光分路器，与所述第一光滤波器连接，被配置为滤除自发辐射噪声后的所述第一光信号分路形成第三光信号和第四光信号；第一射频信号光电探测器，所述第一射频信号光电探测器的一端连接所述第二光分路器连接，所述第一射频信号光电探测器的另一端连接所述测算单元，被配置为将所述第三光信号经光电转换，解调探测得到第二射频信号，并将所述第二射频信号传输至所述测算单元；第一脉冲信号光电探测器，所述第一脉冲信号光电探测器的一端连接所述第二光分路器连接，所述第一脉冲信号光电探测器的另一端连接所述测算单元，被配置为将所述第四光信号经光电转换，解调探测得到第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号传输至所述测算单元。4.根据权利要求3所述的一种光纤色散测量系统，其特征在于，所述第二光信号分路解调单元包括：第二光放大器，与所述波分复用器连接，被配置为放大所述第二光信号；第二光滤波器，与所述第二光放大器连接，被配置为滤除所述第二光信号产生的自发辐射噪声；第三光分路器，与所述第二光滤波器连接，被配置为滤除自发辐射噪声后的所述第二光信号分路形成第五光信号和第六光信号；第二射频信号光电探测器，所述第二射频信号光电探测器的一端连接所述第三光分路器连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝晖，董嘉萌，刘謦玮，张蕊，史亮，白佳乐，路智鹏，商建明，喻松，罗斌，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：