CN101539474A - 一种获得光开关光程差的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种获得光开关光程差的方法和装置，它的方案为：首先将矢量网络分析模块提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到光信号，然后将所述光信号通过光开关切换到一条通路后经过合光得到一路光纤传输信号，所述光纤传输信号经过光电解调后，根据矢量网络分析得到光开关内部两个通路的群时延，最后将所述两个通路的群时延通过转换得到光开关内部两个通路的光程差。它实现了光开关内部微小光程差的测量，从而提高了OTTD技术光开关实现系统的延迟精度。

Description

一种获得光开关光程差的方法和装置

技术领域

涉及光电检测技术，具体涉及一种获得光开关光程差的方法和装置。

背景技术

目前OTTD(Optical True Time Delay，光实时延迟线)技术主要采用光开关控制不同的光纤长度阵列实现光实时延迟，其时间延迟主要由光纤长度决定，延迟的精度主要由光纤切割精度决定，而切换时间、隔离度、插入损耗等其它延迟指标主要由光开关决定，所以光开关的性能也是OTTD技术性能的主要因素。特别在精确延迟或相位控制系统中，要求的精度在皮秒或亚皮秒量级，而光开关的光程差一般在皮秒量级，在这种情况下光开关的光程差是不能被忽略的，但是目前光开关厂家只提供波长范围、插入损耗、串扰等常规指标，不能提供光开关的光程差指标。

发明内容

本发明提供了一种获得光开关光程差的方法和装置，实现了光开关内部微小光程差的测量，从而提高了OTTD技术光开关实现系统的延迟精度。

本发明实施例提供了一种获得光开关光程差的方法，包括：

将矢量网络分析模块提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到的光信号通过光开关切换到一条通路后，经过合光得到一路光纤传输信号；所述光纤传输信号经过光电解调后，根据矢量网络分析得到光开关内部两个通路的群时延，将所述两个通路的群时延通过转换得到光开关内部两个通路的光程差。

本发明实施例提供了一种获得光开关光程差的装置，包括：

光源模块，用于产生光载波；

电光调制模块，用于将矢量网络分析模块提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到光信号；

光开关模块，用于将电光调制模块输出的光信号通过光开关切换到一条通路上；

合光模块，用于将光开关模块切换到的通路上的光信号经过合光得到一路光纤传输信号；

光电解调模块，用于对合光模块输出的光纤传输信号进行光电解调；

矢量网络分析模块，用于提供电光调制模块所需的输入电信号，并对光电解调模块输出的信号根据矢量网络分析得到光开关内部两个通路的群时延；

转换模块，用于对矢量网络分析模块得到的两个通路的群时延进行转换，得到光开关内部两个通路的光程差。

本发明实施例提供的一种获得光开关光程差的方法和装置，操作简便且精度较高，从而提高了OTTD技术光开关实现系统的延迟精度。

附图说明

图1为本发明实施例的一种获得光开关光程差装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的光开关内部通路的结构示意图，其中“——”表示直通通路，“---”表示斜通通路；

图3为本发明实施例中矢量网络分析模块所得的群时延与理想群时延的示意图，其中“——”表示矢量网络分析模块所得的群时延，“---”表示理想群时延；

图4为本发明实施例中提供直流偏置电压时获得光开关光程差装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中所述直流偏置模块10的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种获得光开关光程差的方案中，首先将矢量网络分析模块提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到光信号，然后将所述光信号通过光开关切换到一条通路后，经过合光得到一路光纤传输信号，所述光纤传输信号经过光电解调后，矢量网络分析模块得到光开关内部两个通路的群时延，根据矢量网络分析得到的光开关内部两个通路的群时延，最后将所述两个通路的群时延通过转换得到光开关内部两个通路的光程差；若将合光后得到的所述光纤传输信号进行分光，则得到的另一路光纤传输信号依次经过探测和直流偏置控制后给电光调制提供直流偏置电压；所述矢量网络分析是通过矢量网络分析模块实现的，所述转换可以根据光开关内部两条通路的群时延得到两个通路的群时延差，并将所述群时延差与光速相乘，因为空气的折射率与真空的折射率非常接近，所以所述光速为了方便采用的是真空中的光速。

系统的群时延，可用τ_g表示，指群信号通过线性系统或网络传播时，系统或网络对信号整体产生的时延，表示波群的信号能量从系统的输入端传到输出端所需的时间。群时延具有信号传播意义上的时延含义。对于一般的传输系统，传输函数可以写成H(jω)＝A(ω)∠φ(ω)，其中A(ω)为幅度-频率特性，φ(ω)为相位-频率特性，φ(ω)对ω的一次导数τ_g＝-dφ(ω)/dω即为传输系统的群时延。当系统的幅度特性为常数时，群时延完全由系统的相位特性决定。

在上述方案中，所述直流偏置控制可以包括：放大去噪、模数转换、比例积分微分和数模转换。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本发明实施例提供了一种获得光开关光程差的装置，如图1所示，包括：

光源模块1，用于产生光载波，送入电光调制模块2的光载波输入端口，所述光源模块1可以采用分布反馈式保偏输出半导体激光器；

电光调制模块2，用于将矢量网络分析模块6提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到光信号，所述电光调制模块2可以采用带尾纤的电光调制器，所述调制器有四个端口，分别为光载波输入端口、电信号输入端口、直流偏置电压输入端口和光输出端口；

光开关模块3，用于将电光调制模块2的光输出端口输出的光信号通过光开关切换到一条通路上，所述光开关模块3可以采用数字控制系统控制不同通路的切换；

合光模块4，用于将光开关模块3切换到的通路上的光信号经过合光得到一路光纤传输信号，所述合光模块4可以采用50:50的耦合器，它可以使光开关的不同通路都由一路输出；

光电解调模块5，用于对合光模块4或分光模块8输出的光纤传输信号进行光电解调，解调后的信号还可以进行放大、滤波等信号处理过程，以便得到低噪声不失真的信号来提供给矢量网络分析模块6；

矢量网络分析模块6，用于提供电光调制模块2所需的输入电信号，并对光电解调模块5得到的低噪声不失真信号根据矢量网络分析得到光开关内部两个通路的群时延，例如，如图2所示，将矢量网络分析模块6输出的电信号提供给电光调制模块2，电光调制模块2输出的光信号经过光开关模块3选择的通路一(直通通路)，经过合光模块4和光电解调模块5后由矢量网络分析模块6得到光开关模块3选择的通路一的群时延τ_g1，光开关模块3采用数字控制系统选择通路二(斜通通路)后经过合光模块4和光电解调模块5及矢量网络分析模块6得到通路二的群时延τ_g2。所述矢量网络分析模块6可以采用矢量网络分析仪以达到光开关光程差测量的精度要求。从图3中可以看出本发明实施例测得的群时延与理想群时延在有效频段内十分接近，故精度高。

转换模块7，用于根据矢量网络分析模块6得到的光开关内部两个通路的群时延τ_g1和τ_g2进行转换得到光开关内部两个通路之间的光程差ΔL₀，具体用于根据光开关内部两条通路的群时延τ_g1和τ_g2得到群时延差Δτ_g＝τ_g2-τ_g1，并将所述群时延差Δτ_g与光速c相乘，得到光开关内部两个通路的光程差ΔL₀，运算的公式为：ΔL₀＝cΔτ_g＝c(τ_g2-τ_g1)，其中c＝3.0×10⁸m/s为真空中的光速，因为空气的折射率与真空的折射率非常接近，所以为了方便采用了真空中的光速；

若光开关内部的光程差很微小时，光开关模块3可采用N个相同光开关的级联，则运算的公式为： $\mathrm{\Δ}{L}_0=\frac{\mathrm{c\Δ}{\mathrm{\τ}}_g}{N},$ 其中c＝3.0×10⁸m/s为真空中的光速。

上述装置中，如图4所示，还可以包括：

分光模块8，用于将合光模块4输出的光纤传输信号进行分光得到两路光纤传输信号，一路光纤传输信号送入光电解调模块5，另一路光纤传输信号送入探测模块9，所述分光模块8可以采用10:90的耦合器，它可以将光信号分配为两路传输；

探测模块9，用于探测分光模块8输出的另一路光纤传输信号，可以探测到所述光纤传输信号的平均功率；

直流偏置模块10，用于将探测后的平均功率对应的电压信号进行直流偏置控制得到直流偏置电压，提供给电光调制模块2的直流偏置电压输入端口，采用直流偏置电压控制提供给电光调制模块2是为了一旦器件受到环境影响，如温度波动等，此直流偏置电压控制能使电路继续跟踪并校正线性偏置点；

上述装置中，所述直流偏置模块10，如图5所示，可以包括：

放大去噪子模块101，用于将探测后的所述光纤传输信号的平均功率对应的电信号进行放大并去除噪声；

模数转换子模块102，用于对放大去噪子模块101的输出量进行模数转换；

比例积分微分子模块103，用于将模数转换子模块102的输出量进行比例积分微分处理，得到直流偏置电压数字量；

数模转换子模块104，用于将直流偏置电压数字量转换成模拟量得到的直流偏置电压，提供给电光调制模块2的直流偏置电压输入端口。

本发明实施例的技术方案能实现单个光开关或者光开关级联时不同通路的光程差的测量，并可获得不同光纤长度阵列的光开关光程差。因为矢量网络分析模块的精度很高，所以本发明实施例获得的光开关光程差也是精度很高的，从而提高了OTTD技术光开关实现系统的延迟精度。

Claims (8)

1、一种获得光开关光程差的方法，其特征在于，包括：

将矢量网络分析模块提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到的光信号通过光开关切换到一条通路后，经过合光得到一路光纤传输信号；所述光纤传输信号经过光电解调后，根据矢量网络分析得到光开关内部两个通路的群时延，将所述两个通路的群时延通过转换得到光开关内部两个通路的光程差。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光开关切换到一条通路经过合光后进行分光得到的另一路光纤传输信号依次经过探测和直流偏置控制后给电光调制提供直流偏置电压。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直流偏置控制包括：放大去噪、模数转换、比例积分微分和数模转换。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转换是根据光开关内部两条通路的群时延得到群时延差，并将所述群时延差与光速相乘。

5、一种获得光开关光程差的装置，其特征在于，包括：

光源模块，用于产生光载波；

电光调制模块，用于将矢量网络分析模块提供的输入电信号经过电光调制到光载波上，得到光信号；

光开关模块，用于将电光调制模块输出的光信号通过光开关切换到一条通路上；

合光模块，用于将光开关模块切换到的通路上的光信号经过合光得到一路光纤传输信号；

光电解调模块，用于对合光模块输出的光纤传输信号进行光电解调；

矢量网络分析模块，用于提供电光调制模块所需的输入电信号，并对光电解调模块输出的信号根据矢量网络分析得到光开关内部两个通路的群时延；

转换模块，用于对矢量网络分析模块得到的两个通路的群时延进行转换，得到光开关内部两个通路的光程差。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括，

分光模块，用于将合光模块输出的光纤传输信号进行分光得到两路光纤传输信号，一路光纤传输信号送入光电解调模块，另一路光纤传输信号送入探测模块；

探测模块，用于探测分光模块输出的另一路光纤传输信号；

直流偏置模块，用于将探测模块输出的信号进行直流偏置控制得到直流偏置电压，提供给电光调制模块。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述直流偏置模块包括，

放大去噪子模块，用于将探测后的所述光纤传输信号进行放大并去除噪声；

模数转换子模块，用于对放大去噪子模块的输出量进行模数转换；

比例积分微分子模块，用于将模数转换子模块的输出量进行比例积分微分处理；

数模转换子模块，用于将比例积分微分子模块的输出量进行数模转换得到直流偏置电压。

8、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述转换模块具体用于根据光开关内部两条通路的群时延得到群时延差，并将所述群时延差与光速相乘。

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