基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)及測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)及測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法，光信號(hào)通過(guò)第二光耦合器形成第三路輸出端和第四路輸出端，第三路輸出端通過(guò)保偏光纖與90度混合光耦合器的第一個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光耦合器的第五路輸出端輸出，第四路輸出端直接與90度混合光耦合器的第二個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光耦合器的第六路輸出端輸出，第五路輸出端與第一差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，第六路輸出端與第二差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。本發(fā)明可用短距離光纖進(jìn)行測(cè)量，避免了采用長(zhǎng)距離光纖，由于結(jié)果是累積相位噪聲，可以對(duì)多種不同類型或不同長(zhǎng)度的相干系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
【專利說(shuō)明】基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)及測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光相干通信和光相干測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】的測(cè)量和補(bǔ)償相干系統(tǒng)相位噪聲的方法，具體地，涉及一種基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)及測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光相干系統(tǒng)由于其極高的靈敏度，被運(yùn)用于光纖通信、光纖傳感等領(lǐng)域，例如光頻域反射計(jì)(OFDR)。如圖1所示，為光頻域反射計(jì)(OFDR)測(cè)量系統(tǒng)原理圖。光頻域反射計(jì)(OFDR)由掃頻激光器、兩個(gè)光耦合器、一個(gè)環(huán)形器、一個(gè)光電探測(cè)器構(gòu)成，利用激光在光纖中的瑞利后向散射，以相干的方式在頻域上分布式測(cè)量光纖的反射率。掃頻激光器產(chǎn)生的光信號(hào)由光耦合器I分為兩路，一路光信號(hào)通過(guò)環(huán)形器進(jìn)入待測(cè)光纖，待測(cè)光纖的瑞利后向散射再通過(guò)環(huán)形器進(jìn)入光耦合器II的輸入端I，另一路直接進(jìn)入光耦合器II的輸入端I，光耦合器II的輸出光信號(hào)進(jìn)入光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)之后做傅里葉變換轉(zhuǎn)換到頻域上，即可反映光纖的分布式反射跡線。然而由于相位噪聲的存在，會(huì)大幅度降低相干系統(tǒng)的可用性。經(jīng)過(guò)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，現(xiàn)在相干系統(tǒng)中的方法主要是利用一個(gè)輔助干涉臂來(lái)補(bǔ)償相位噪聲，有兩種方式進(jìn)行補(bǔ)償。一種是模擬的方式，Brian J.Soller等人發(fā)表在學(xué)術(shù)雜志《Opitcs Express》(光學(xué)快報(bào))中的學(xué)術(shù)論文“High resolution optical frequency domain reflectometry for characterizationof components and assemblies”(用于組裝件和部件的特征描述的高分辨率光頻域反射計(jì))中提到可以利用輔助干涉臂輸出時(shí)鐘信號(hào)對(duì)相干系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，這種方式可以獲得較好的效果，但是需要很長(zhǎng)的輔助干涉臂以獲得足夠頻率的時(shí)鐘信號(hào)，這增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。另一種是數(shù)字的方式，Tae-Jung Ahn等人發(fā)表在學(xué)術(shù)雜志《Applied Optics》(應(yīng)用光學(xué))中的學(xué)術(shù)論文“Suppression of nonlinear frequency sweep in an opticalfrequency-domain reflectometer by use of Hilbert transformation，，(利用希爾伯特變換抑制光頻域反射計(jì)中的非線性掃頻)中提到利用采集輔助干涉臂的信號(hào)進(jìn)行重采樣，從而補(bǔ)償相干系統(tǒng)的相位噪聲，這種方法可以獲得很好的補(bǔ)償效果，但是只能針對(duì)補(bǔ)償變化較慢的相位噪聲，例如非線性掃頻帶來(lái)的相位噪聲，適用范圍小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在與克服現(xiàn)有相位噪聲測(cè)量與補(bǔ)償方法的不足，提出了一種基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)及測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法，縮短了測(cè)量相位噪聲時(shí)需要的光纖長(zhǎng)度，可以補(bǔ)償快速變化的相位噪聲，并可以對(duì)不同類型和不同延遲差的相干系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，包括第二光耦合器、90度混合光耦合器以及差分光電探測(cè)器，光信號(hào)通過(guò)所述第二光耦合器形成第三路輸出端和第四路輸出端，所述第三路輸出端通過(guò)保偏光纖與90度混合光耦合器的第一個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光I禹合器的第五路輸出端輸出，所述第四路輸出端直接與90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端相連接,并由90度混合光稱合器的第六路輸出端輸出，所述差分光電探測(cè)器包括第一差分光電探測(cè)器和第二差分光電探測(cè)器，所述第五路輸出端與第一差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，所述第六路輸出端與第二差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。
[0006]優(yōu)選地，所述第五路輸出端和第六路輸出端分別有兩個(gè)輸出端口，相應(yīng)地，每一個(gè)差分光電探測(cè)器均設(shè)有兩個(gè)輸入端口。
[0007]優(yōu)選地，兩個(gè)差分光電探測(cè)器的參數(shù)一致。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種上述基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1，光信號(hào)通過(guò)第二光耦合器分為第三路光信號(hào)和第四路光信號(hào)，其中第三路光信號(hào)經(jīng)過(guò)保偏光纖，輸入到90度混合光稱合器的第一個(gè)輸入端,第四路光信號(hào)直接輸入到90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端；
[0010]步驟2，90度混合光耦合器的第五路輸出端和第六路輸出端的光信號(hào)分別輸入到差分光電探測(cè)器的輸入端中，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。
[0011]優(yōu)選地,所述90度混合光稱合器的第一個(gè)輸入端的輸入信號(hào)為S,第二個(gè)輸入端的輸入信號(hào)為L(zhǎng),貝U,90度混合光I禹合器第五路輸出端的兩個(gè)端口輸出的信號(hào)分別為S+L,S-L, 90度混合光耦合器第六路輸出端的兩個(gè)端口輸出的信號(hào)分別為S+jL，S-jL，其中，j為虛數(shù)單位。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)，包括激光器、第一光耦合器、光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)以及上述測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，所述激光器通過(guò)第一光耦合器形成第一路輸出端和第二路輸出端，其中，所述第一路輸出端與光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸入端相連接，所述第二路輸出端與測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的第二光耦合器的輸入端相連接。
[0013]優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，所述光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸出端以及測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端均與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)相連接。
[0014]優(yōu)選地，所述第二光耦合器的耦合點(diǎn)和90度混合光耦合器的耦合點(diǎn)之間的兩路光信號(hào)傳播延遲時(shí)間差與數(shù)據(jù)采集卡的采樣周期相等。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種上述基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)的測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法，包括以下步驟:
[0016]第一步，激光器輸出的光信號(hào)通過(guò)第一保偏稱合器分為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，其中，第一路光信號(hào)經(jīng)過(guò)光頻域反射計(jì)測(cè)量后輸出，第二路光信號(hào)經(jīng)過(guò)第二光耦合器分為第三路光信號(hào)和第四路光信號(hào)，其中，第三路光信號(hào)經(jīng)過(guò)保偏光纖，輸入到90度混合光率禹合器的第一個(gè)輸入端，第四路光信號(hào)直接輸入到90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端；
[0017]第二步,90度混合光I禹合器的第五路輸出端和第六路輸出端的光信號(hào)分別輸入到差分光電探測(cè)器的輸入端中；
[0018]第三步，差分光電探測(cè)器輸出端輸出的電信號(hào)與第一路光信號(hào)共同輸入到數(shù)據(jù)米集卡的輸入端，同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0019]第四步，對(duì)數(shù)據(jù)采集卡接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到光信號(hào)的相對(duì)相位信息，即激光的相位噪聲的時(shí)域反映；
[0020]第五步，同步采集的第一路光信號(hào)為待補(bǔ)償數(shù)據(jù)，與第四步得到的數(shù)據(jù)一起通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，即得到相位噪聲補(bǔ)償結(jié)果。
[0021]優(yōu)選地，所述第四步中的數(shù)據(jù)處理具體為:將第一差分光電探測(cè)器的輸入端口采集到的數(shù)據(jù)作為實(shí)數(shù)部分，第二差分光電探測(cè)器的輸入端口采集到的數(shù)據(jù)做為虛數(shù)部分，得到一組復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，求取其相位，將相位逐個(gè)累加，即得到激光時(shí)域上的相位信息。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn):
[0023]采用短距離光纖進(jìn)行測(cè)量，避免了采用長(zhǎng)距離光纖，可以補(bǔ)償快速變化的相位噪聲，由于結(jié)果是累積相位噪聲，可以對(duì)多種不同類型或不同長(zhǎng)度的相干系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0025]圖1為現(xiàn)有光頻域反射計(jì)(OFDR)測(cè)量系統(tǒng)原理圖；
[0026]圖2為本發(fā)明基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖
[0027]圖3為本發(fā)明基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；
[0028]圖4為現(xiàn)有光頻域反射計(jì)(未補(bǔ)償時(shí))測(cè)量的尾端反射點(diǎn)處的跡線圖；
[0029]圖5為經(jīng)過(guò)本發(fā)明補(bǔ)償之后光頻域反射計(jì)測(cè)量的尾端反射點(diǎn)處的跡線圖；
[0030]圖中:1為光耦合器1，2為光耦合器11，3為環(huán)形器，4為第一光耦合器，5為第二光率禹合器，6為保偏光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本實(shí)施例提供了一種基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，包括第二光耦合器、90度混合光耦合器以及差分光電探測(cè)器，光信號(hào)通過(guò)所述第二光耦合器形成第三路輸出端和第四路輸出端,所述第三路輸出端通過(guò)保偏光纖與90度混合光I禹合器的第一個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光耦合器的第五路輸出端輸出，所述第四路輸出端直接與90度混合光I禹合器的第二個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光I禹合器的第六路輸出端輸出，所述差分光電探測(cè)器包括第一差分光電探測(cè)器和第二差分光電探測(cè)器，所述第五路輸出端與第一差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，所述第六路輸出端與第二差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。
[0034]進(jìn)一步地，所述第五路輸出端和第六路輸出端分別有兩個(gè)輸出端口，相應(yīng)地，每一個(gè)差分光電探測(cè)器均設(shè)有兩個(gè)輸入端口。
[0035]進(jìn)一步地，兩個(gè)差分光電探測(cè)器的參數(shù)一致。
[0036]圖2為實(shí)施例1的工作原理圖。[0037]實(shí)施例1提供的上述基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，其測(cè)量與補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
[0038]步驟1，光信號(hào)通過(guò)第二光耦合器分為第三路光信號(hào)和第四路光信號(hào)，其中第三路光信號(hào)經(jīng)過(guò)保偏光纖，輸入到90度混合光稱合器的第一個(gè)輸入端,第四路光信號(hào)直接輸入到90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端；
[0039]步驟2，90度混合光耦合器的第五路輸出端和第六路輸出端的光信號(hào)分別輸入到差分光電探測(cè)器的輸入端中，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。
[0040]進(jìn)一步地,所述90度混合光稱合器的第一個(gè)輸入端的輸入信號(hào)為S,第二個(gè)輸入端的輸入信號(hào)為L(zhǎng),貝U, 90度混合光f禹合器第五路輸出端的兩個(gè)端口輸出的信號(hào)分別為S+L，S-L，90度混合光耦合器第六路輸出端的兩個(gè)端口輸出的信號(hào)分別為S+jL，S-jL，其中，j為虛數(shù)單位。
[0041]實(shí)施例2
[0042]本實(shí)施例提供了一種基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)，包括激光器、第一光耦合器、光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)以及上述測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，所述激光器通過(guò)第一光耦合器形成第一路輸出端和第二路輸出端，其中，所述第一路輸出端與光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸入端相連接，所述第二路輸出端與測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的第二光耦合器的輸入端相連接。
[0043]進(jìn)一步地，還包括數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，所述光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸出端以及測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端均與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)相連接。
[0044]進(jìn)一步地，所述第二光耦合器的耦合點(diǎn)和90度混合光耦合器的耦合點(diǎn)之間的兩路光信號(hào)傳播延遲時(shí)間差與數(shù)據(jù)采集卡的采樣周期相等。
[0045]圖3為實(shí)施例2的工作原理圖。
[0046]如圖3所示，本實(shí)施例的部件和組件主要包括:第一光耦合器和第二光耦合器均為保偏光耦合器，一個(gè)90度混合光耦合器，一個(gè)長(zhǎng)度約為4m的保偏光纖，兩個(gè)參數(shù)一致的差分光電探測(cè)器，一個(gè)采樣頻率為50MHz的數(shù)據(jù)采集卡，一個(gè)掃頻激光器:其掃頻速率約為133GHz / s，一個(gè)光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)，一根1.5km的待測(cè)光纖。
[0047]本實(shí)施例的工作原理為:掃頻激光器的輸出光信號(hào)通過(guò)第一光耦合器分為兩路，一路通過(guò)光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)，一路通過(guò)第二光耦合器再分為兩路，一路通過(guò)長(zhǎng)度約4m的保偏光纖，和另一路一起通過(guò)90度混合光I禹合器。90度混合光I禹合器輸出的4路由兩個(gè)參數(shù)一致的差分光電探測(cè)器接收。最后和光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)一起由數(shù)據(jù)采集卡同步采樣，采樣的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理得到激光器的相位噪聲信息，用其最終補(bǔ)償光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的相位噪聲。
[0048]本發(fā)明提供的上述基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)，其測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法，包括以下步驟:
[0049]第一步，激光器輸出的光信號(hào)通過(guò)第一保偏稱合器分為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，其中，第一路光信號(hào)經(jīng)過(guò)光頻域反射計(jì)測(cè)量后輸出，第二路光信號(hào)經(jīng)過(guò)第二光耦合器分為第三路光信號(hào)和第四路光信號(hào)，其中，第三路光信號(hào)經(jīng)過(guò)保偏光纖，輸入到90度混合光率禹合器的第一個(gè)輸入端，第四路光信號(hào)直接輸入到90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端；
[0050]第二步,90度混合光I禹合器的第五路輸出端和第六路輸出端的光信號(hào)分別輸入到差分光電探測(cè)器的輸入端中；
[0051]第三步，差分光電探測(cè)器輸出端輸出的電信號(hào)與第一路光信號(hào)共同輸入到數(shù)據(jù)米集卡的輸入端，同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0052]第四步，對(duì)數(shù)據(jù)采集卡接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到光信號(hào)的相對(duì)相位信息，即激光的相位噪聲的時(shí)域反映；
[0053]第五步，同步采集的第一路光信號(hào)為待補(bǔ)償數(shù)據(jù)，與第四步得到的數(shù)據(jù)一起通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，即得到相位噪聲補(bǔ)償結(jié)果。
[0054]進(jìn)一步地，所述第四步中的數(shù)據(jù)處理具體為:將第一差分光電探測(cè)器的輸入端口采集到的數(shù)據(jù)作為實(shí)數(shù)部分，第二差分光電探測(cè)器的輸入端口采集到的數(shù)據(jù)做為虛數(shù)部分，得到一組復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，求取其相位，將相位逐個(gè)累加，即得到激光時(shí)域上的相位信息。
[0055]具體如下:
[0056]一、測(cè)量相位噪聲。[0057]掃頻激光器的輸出光信號(hào)可表不為= 7?2/2 + ωα* + ε(?),其中Etl為光場(chǎng)振幅，e為自然對(duì)數(shù)的底，j為虛數(shù)單位，φ?為激光器輸出光信號(hào)的相位，t為時(shí)間，Y為掃頻速率，Ocit為起始頻率，ε (t)為相位噪聲項(xiàng)。輸入90度混合光耦合器兩路信號(hào)設(shè)為S和L，則5 = 且L =其中Tref為第二光耦合器耦合點(diǎn)與90度混合光耦合器耦合點(diǎn)之間兩路的延遲差。本實(shí)施例中，Tref為20ns，90度混合光耦合器四路輸出的光信號(hào)分別為 S+L, S-L, S+jL, S-jL ο
[0058]經(jīng)兩個(gè)參數(shù)一致的差分光電探測(cè)器接收輸出的電信號(hào)分別為:
[0059]
Sreii(t) = σΕ0 cos [93⑷—ψ(? — Tref)]
[0060]
Sren(I) = σΕ0 sin [φ(?) - ψ(? - Tref)]
[0061]其中σ為差分光電探測(cè)器的靈敏度。
[0062]經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集的離散信號(hào)則為:
[0063]

=COS— ψ{^? — ^ref)]
[0064]
Sxe[2\ti) — O'Eq Sin— tp(ij — Tref)]
[0065]其中\(zhòng)為數(shù)據(jù)采集卡第i個(gè)采樣時(shí)刻，采集卡的采樣間隔為At = Wp
[0066]將這兩個(gè)信號(hào)合成復(fù)信號(hào)SMf (W=Srefl (t^+jSgai)，求取其相位，可得在\時(shí)
刻的相位為:
[0067]
X(U) — φ(--) — φ(-- — Aef)
[0068]若采集卡的采樣間隔Λ t滿足Λ t=Tref,則有:
[0069]


^(U) = φ(Μ) —
[0070]將Xai)做累加，則有:
[0071]
【權(quán)利要求】
1.一種基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括第二光耦合器、90度混合光耦合器以及差分光電探測(cè)器，光信號(hào)通過(guò)所述第二光耦合器形成第三路輸出端和第四路輸出端，所述第三路輸出端通過(guò)保偏光纖與90度混合光I禹合器的第一個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光I禹合器的第五路輸出端輸出，所述第四路輸出端直接與90度混合光率禹合器的第二個(gè)輸入端相連接，并由90度混合光I禹合器的第六路輸出端輸出，所述差分光電探測(cè)器包括第一差分光電探測(cè)器和第二差分光電探測(cè)器，所述第五路輸出端與第一差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，所述第六路輸出端與第二差分光電探測(cè)器的輸入端相連接，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述第五路輸出端和第六路輸出端分別有兩個(gè)輸出端口，相應(yīng)地，每一個(gè)差分光電探測(cè)器均設(shè)有兩個(gè)輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)差分光電探測(cè)器的參數(shù)一致。
4.一種基于匹配延遲米樣光相干系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器、第一光稱合器、光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)以及權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)，所述激光器通過(guò)第一光I禹合器形成第一路輸出端和第二路輸出端，其中，所述第一路輸出端與光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸入端相連接，所述第二路輸出端與測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的第二光耦合器的輸入端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)，所述光頻域反射計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的輸出端以及測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端均與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光耦合器的耦合點(diǎn)和90度混合光耦合器的耦合點(diǎn)之間的兩路光信號(hào)傳播延遲時(shí)間差與數(shù)據(jù)采集卡的采樣周期相等。
7.—種權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，光信號(hào)通過(guò)第二光耦合器分為第三路光信號(hào)和第四路光信號(hào)，其中第三路光信號(hào)經(jīng)過(guò)保偏光纖，輸入到90度混合光稱合器的第一個(gè)輸入端,第四路光信號(hào)直接輸入到90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端； 步驟2，90度混合光耦合器的第五路輸出端和第六路輸出端的光信號(hào)分別輸入到差分光電探測(cè)器的輸入端中，并由兩個(gè)差分光電探測(cè)器的輸出端輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于匹配延遲采樣的測(cè)量與補(bǔ)償系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述90度混合光稱合器的第一個(gè)輸入端的輸入信號(hào)為S,第二個(gè)輸入端的輸入信號(hào)為L(zhǎng),貝1J，90度混合光 f禹合器第五路輸出端的兩個(gè)端口輸出的信號(hào)分別為S+L, S-L, 90度混合光耦合器第六路輸出端的兩個(gè)端口輸出的信號(hào)分別為S+jL，S-jL，其中，j為虛數(shù)單位。
9.一種權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的基于匹配延遲米樣光相干系統(tǒng)的測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，激光器輸出的光信號(hào)通過(guò)第一保偏稱合器分為第一路光信號(hào)和第二路光信號(hào)，其中，第一路光信號(hào)經(jīng)過(guò)光頻域反射計(jì)測(cè)量后輸出，第二路光信號(hào)經(jīng)過(guò)第二光耦合器分為第三路光信號(hào)和第四路光信號(hào)，其中，第三路光信號(hào)經(jīng)過(guò)保偏光纖，輸入到90度混合光率禹合器的第一個(gè)輸入端，第四路光信號(hào)直接輸入到90度混合光稱合器的第二個(gè)輸入端；第二步,90度混合光I禹合器的第五路輸出端和第六路輸出端的光信號(hào)分別輸入到差分光電探測(cè)器的輸入端中； 第三步，差分光電探測(cè)器輸出端輸出的電信號(hào)與第一路光信號(hào)共同輸入到數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，同步進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 第四步，對(duì)數(shù)據(jù)采集卡接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到光信號(hào)的相對(duì)相位信息，即激光的相位噪聲的時(shí)域反映； 第五步，同步采集的第一路光信號(hào)為待補(bǔ)償數(shù)據(jù)，與第四步得到的數(shù)據(jù)一起通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，即得到相位噪聲補(bǔ)償結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于匹配延遲采樣光相干系統(tǒng)的測(cè)量與補(bǔ)償相位噪聲方法，其特征在于，所述第四步中的數(shù)據(jù)處理具體為:將第一差分光電探測(cè)器的輸入端口采集到的數(shù)據(jù)作為實(shí)數(shù)部分，第二差分光電探測(cè)器的輸入端口采集到的數(shù)據(jù)做為虛數(shù)部分，得到一組復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)， 求取其相位，將相位逐個(gè)累加，即得到激光時(shí)域上的相位信息。
【文檔編號(hào)】H04B10/61GK103944644SQ201410141105
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】周潛, 董毅, 謝瑋霖 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)