一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，屬于高速光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明系統(tǒng)包括一碼元延時(shí)干涉儀，第一光功率探測(cè)模塊，第二光功率探測(cè)模塊，直流穩(wěn)壓電源，OSNR計(jì)算單元和反饋控制模塊。本發(fā)明通過一碼元延時(shí)干涉和平衡探測(cè)，實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)光信號(hào)信噪比的計(jì)算；能應(yīng)用于密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)，進(jìn)行光信噪比（OSNR）監(jiān)測(cè)；適用于多種調(diào)制格式（PDM-QPSK，PDM-16QAM等）、多種信道間隔（25GHz或50GHz）、多種符號(hào)速率（如商用100G系統(tǒng)所用25Gbaud等）的DWDM系統(tǒng)。本發(fā)明簡(jiǎn)單易集成，滿足多種調(diào)制格式及速率，便捷準(zhǔn)確的測(cè)量。
【專利說明】一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，屬于高速光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]未來較長(zhǎng)時(shí)間，隨著有線和無線寬帶接入用戶數(shù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，高清電視(HDTV)、三維電視(3DTV)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等寬帶應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，單用戶帶寬需求成倍增力口，未來骨干網(wǎng)將會(huì)長(zhǎng)期面臨傳輸帶寬的壓力。100G密集波分復(fù)用(DWDM)大容量傳輸是緩解傳輸壓力的有效手段；但100G系統(tǒng)的成功應(yīng)用面臨著許多難題，其中光信噪比(OSNR)監(jiān)測(cè)尤為棘手。OSNR是光傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù),它決定了光放大傳輸系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離，因此可以通過OSNR的監(jiān)測(cè)可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。
[0003]隨著光通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量越來越高、調(diào)制格式越來越復(fù)雜，現(xiàn)有測(cè)量OSNR的方法已經(jīng)不再適用，亟需一種新型的測(cè)量OSNR的方法，用于網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)估。新的方法需要滿足幾點(diǎn)要求:
[0004]1.依據(jù)新方法研制的OSNR監(jiān)測(cè)儀應(yīng)該簡(jiǎn)單、易集成、效率高。這樣才能廣泛分布在光網(wǎng)絡(luò)中，幫助準(zhǔn)確診斷、定位網(wǎng)絡(luò)中的問題。相干接收機(jī)可以通過數(shù)字信號(hào)處理的方法測(cè)量0SNR，但是這種方法成本高，只能在接收端應(yīng)用，難以分布在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
[0005]2.0SNR監(jiān)測(cè)儀應(yīng)適用于多種調(diào)制格式和不同的傳輸速率。例如應(yīng)能夠測(cè)量偏分復(fù)用-四相相移鍵控(PDM-QPSK)或者更高階QAM光信號(hào)的0SNR。
[0006]3.0SNR監(jiān)測(cè)儀的測(cè)試參數(shù)應(yīng)有準(zhǔn)確的定義，并且測(cè)量誤差在合理范圍內(nèi)，這樣才能方便地準(zhǔn)確測(cè)量光網(wǎng)絡(luò)中的0SNR。
[0007]傳統(tǒng)OSNR測(cè)試方法主要包括兩種:1.帶外測(cè)試法；2.帶內(nèi)測(cè)試法。
[0008]帶外測(cè)試法是以信道間噪聲等效信道內(nèi)噪聲來測(cè)量0SNR。在100G光傳輸系統(tǒng)中，多采用50GHz間隔的DWDM。由于信道間隔變小及信號(hào)光譜展寬，相鄰信道信號(hào)光譜的重疊使得信道間不僅有噪聲功率，還有部分信號(hào)功率，因此帶外測(cè)試法測(cè)出的OSNR將偏小。
[0009]眾多帶內(nèi)測(cè)試方法中最有代表性的是偏正態(tài)分離法。該方法將噪聲看成無偏振的光源，而信號(hào)是偏振光，因此把具有偏振態(tài)的信號(hào)光從無偏振態(tài)的噪聲光中分離出來，單獨(dú)測(cè)試信號(hào)和噪聲功率，得到信道內(nèi)0SNR。這是目前唯一能夠真正實(shí)現(xiàn)信道內(nèi)OSNR無損在線測(cè)試的有效方法。另外一種帶內(nèi)方法是關(guān)閉信號(hào)光直接測(cè)試相應(yīng)波長(zhǎng)的信道內(nèi)噪聲，這種方法測(cè)試時(shí)需要中斷被測(cè)試波長(zhǎng)的業(yè)務(wù)，無法實(shí)現(xiàn)無損測(cè)試。
[0010]100G波分系統(tǒng)采用PDM-QPSK調(diào)制技術(shù)，因此偏正態(tài)分離法不能對(duì)100G波分系統(tǒng)進(jìn)行帶內(nèi)OSNR測(cè)量?，F(xiàn)在可用的方法關(guān)閉信號(hào)光對(duì)信道噪聲進(jìn)行積分，該方法需要斷開鏈路，缺陷很大。因此100GDWDM系統(tǒng)信道內(nèi)OSNR無損在線測(cè)試是當(dāng)前的難題，亟需解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明的目的是為解決OSNR無損在線測(cè)試的難題，提出了一種一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，能準(zhǔn)確測(cè)量DWDM光通信系統(tǒng)的帶內(nèi)信噪比。
[0012]一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，包括一碼元延時(shí)干涉儀，第一光功率探測(cè)模塊，第二光功率探測(cè)模塊，直流穩(wěn)壓電源，OSNR計(jì)算單元和反饋控制模塊。其中，一碼元延時(shí)干涉儀包括一個(gè)I X 2耦合器，一碼元延時(shí)線，一個(gè)移相器，一個(gè)2 X 2耦合器；0SNR計(jì)算模塊包括存儲(chǔ)單元，比較單元和計(jì)算單元。
[0013]上述各模塊間的連接關(guān)系為:一碼元延時(shí)干涉儀的兩個(gè)輸出端口分別連接到第一光率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊，第一光率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊連接到OSNR計(jì)算模塊的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元的兩路輸出連接比較單元，比較單元的兩路輸出連接計(jì)算單元，OSNR計(jì)算模塊的計(jì)算單元連接到反饋控制模塊，反饋控制模塊連接到直流穩(wěn)壓電源模塊，直流穩(wěn)壓電源模塊連接到一碼元延時(shí)干涉儀中的移相器。
[0014]1X2耦合器的兩個(gè)輸出分別連接一碼元延時(shí)線和移相器，一碼元延時(shí)線和移相器的兩個(gè)輸出連接至2 X 2耦合器的輸入，2 X 2耦合器的兩個(gè)輸出端口，即為一碼元延時(shí)干涉儀的輸出端口。
[0015]一碼元延時(shí)干涉儀的延時(shí)為信號(hào)波特率的倒數(shù)，即一碼元延時(shí)干涉儀的自由譜寬度(FSR)等于信號(hào)的波特率。通過直流穩(wěn)壓電源的輸出控制干涉儀通帶位置，使其自由譜峰值位置與測(cè)量信道的中心波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)范圍為I個(gè)FSR。一碼元延時(shí)干涉儀兩端輸出進(jìn)入第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊，第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊的輸出進(jìn)入OSNR計(jì)算模塊，完成存儲(chǔ)、比較、計(jì)算功能，計(jì)算得到0SNR。
[0016]所述一碼元延時(shí)干涉儀的作用是一碼元延時(shí)干涉和平衡探測(cè)。
[0017]所述一碼元延時(shí)干涉的具體方法為:將光信號(hào)按功率平均分為兩路信號(hào)，對(duì)第一路信號(hào)進(jìn)行延時(shí)一碼元操作，得到延時(shí)信號(hào)；對(duì)第二路信號(hào)進(jìn)行移相操作，得到移相信號(hào)，相移量的確定原則為:使得移相后的光信號(hào)和第一路延時(shí)信號(hào)在經(jīng)過后續(xù)的平衡探測(cè)后，再次生成的兩路光信號(hào)功率之差最大。
[0018]所述平衡探測(cè)的具體方法為:將一碼元延時(shí)干涉后的第一路延時(shí)信號(hào)和第二路移相信號(hào)合波，然后再次按功率大小等分為兩路信號(hào)；分別探測(cè)得到兩路校準(zhǔn)光信號(hào)的輸出功率。
[0019]第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊采用低速光電探測(cè)器進(jìn)行功率測(cè)量，其帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信號(hào)速率。
[0020]移相器的相位由一個(gè)直流穩(wěn)壓電源和反饋控制模塊控制，反饋控制模塊根據(jù)OSNR計(jì)算模塊中比較單元得到的兩個(gè)探測(cè)器輸出電流的差值調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的電壓，從而調(diào)節(jié)一碼元延時(shí)干涉儀的相位，使一碼元延時(shí)干涉儀兩端輸出光功率相差最大。
[0021]所述一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)的工作流程為:
[0022]步驟一、根據(jù)被監(jiān)測(cè)信號(hào)波長(zhǎng)和碼元速率，利用光發(fā)射機(jī)產(chǎn)生與被監(jiān)測(cè)光信號(hào)同樣波長(zhǎng)和速率的校準(zhǔn)光信號(hào)，經(jīng)過可調(diào)諧光濾波器，將可調(diào)諧光濾波器輸出的濾波后校準(zhǔn)光信號(hào)，輸入一碼元延時(shí)干涉儀進(jìn)行一碼元延時(shí)干涉和平衡探測(cè)，再用第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊測(cè)量，得到兩路校準(zhǔn)光信號(hào)的輸出功率；用比較單元比較大
小，將其中較大的一路功率記為I，較小一路功率記為&計(jì)算并輸出到反饋控制模塊控制移相器相移量，直至得到最大的P -PL計(jì)算此時(shí)輸出功率的比值α，
【權(quán)利要求】
1.一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括一碼元延時(shí)干涉儀，第一光功率探測(cè)模塊，第二光功率探測(cè)模塊，直流穩(wěn)壓電源，OSNR計(jì)算模塊和反饋控制模塊；其中，一碼元延時(shí)干涉儀包括一個(gè)I X 2耦合器，一碼元延時(shí)線，一個(gè)移相器，一個(gè)2X2耦合器；0SNR計(jì)算模塊包括存儲(chǔ)單元，比較單元和計(jì)算單元； 上述各模塊間的連接關(guān)系為:一碼元延時(shí)干涉儀的兩個(gè)輸出端口分別連接到第一光率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊，第一光率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊連接到OSNR計(jì)算模塊的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元的兩路輸出連接比較單元，比較單元的兩路輸出連接計(jì)算單元，OSNR計(jì)算模塊的計(jì)算單元連接到反饋控制模塊，反饋控制模塊連接到直流穩(wěn)壓電源模塊，直流穩(wěn)壓電源模塊連接到一碼元延時(shí)干涉儀中的移相器； IX2耦合器的兩個(gè)輸出分別連接一碼元延時(shí)線和移相器，一碼元延時(shí)線和移相器的兩個(gè)輸出連接至2 X 2耦合器的輸入，2 X 2耦合器的兩個(gè)輸出端口，即為一碼元延時(shí)干涉儀的輸出端口 ； 一碼元延時(shí)干涉儀的延時(shí)為信號(hào)波特率的倒數(shù)，其自由譜寬度FSR等于信號(hào)的波特率；通過直流穩(wěn)壓電源的輸出控制干涉儀通帶位置，使其自由譜峰值位置與測(cè)量信道的中心波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)范圍為I個(gè)FSR ;—碼元延時(shí)干涉儀兩端輸出進(jìn)入第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊，第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊的輸出進(jìn)入OSNR計(jì)算模塊，完成存儲(chǔ)、比較、計(jì)算功能，計(jì)算得到0SNR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述一碼元延時(shí)干涉儀的作用是一碼元延時(shí)干涉和平衡探測(cè)；所述一碼元延時(shí)干涉的具體方法為:將光信號(hào)按功率平均分為兩路信號(hào)，對(duì)第一路信號(hào)進(jìn)行延時(shí)一碼元操作，得到延時(shí)信號(hào)；對(duì)第二路信號(hào)進(jìn)行移相操作，得到移相信號(hào)，相移量的確定原則為:使得移相后的光信號(hào)和第一路延時(shí)信號(hào)在經(jīng)過后續(xù)的平衡探測(cè)后，再次生成的兩路光信號(hào)功率之差最大；所述平衡探測(cè)的具體方法為:將一碼元延時(shí)干涉后的第一路延時(shí)信號(hào)和第二路移相信號(hào)合波，然后再次按功率大小等分為兩路信號(hào)；分別探測(cè)得到兩路校準(zhǔn)光信號(hào)的輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:第一光功率探測(cè)模塊和第二光功率探測(cè)模塊采用光電探測(cè)器進(jìn)行功率測(cè)量，帶寬小于信號(hào)速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一碼元延時(shí)干涉平衡探測(cè)帶內(nèi)光信噪比測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:反饋控制模塊根據(jù)兩個(gè)探測(cè)器的輸出電流調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)一碼元延時(shí)干涉儀的相位，使一碼元延時(shí)干涉儀兩端輸出光功率相差最大。
【文檔編號(hào)】H04B10/077GK103856262SQ201410036766
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】楊愛英, 周驥, 喬耀軍, 馮立輝 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué), 北京郵電大學(xué)