CN107422422B - 一种拓宽波分复用器的波分通道的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种拓展波分复用器的波分通道方法，包括：确定所需要的宽带宽波分通道的中心波长和带宽以及窄带宽波分通道的中心波长；确定所能采用到的普通波分复用器的通过带宽；选取或加工N+1路波分复用器，使其各路中心波长及带宽满足条件：选取或加工N路波分复用器或合束器，使其每一路的中心波长和带宽与所用器件的前N路一一对应；将两个器件中心波长相对应的每一路熔接。
Description
技术领域
本发明设计一种光纤通信技术，特别是一种拓宽波分复用器的波分通道的方法及应用。
背景技术
光纤作为一种光信息传输的重要媒介，在光纤通信和光纤传感领域已经得到广泛研究。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。其具有频带极宽、通信容量大、损耗低、中继距离长、抗电磁干扰能力强等优点。
在光纤通信中波分复用技术得到了较为广泛的应用。波分复用是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都由某种特定波长的光来传送，这就是一个波长信道。波分复用器是波分复用技术中的核心器件，实现不同光波的耦合与分离。但常用的波分复用器的波分通道较窄，只能做到对某一中心波长下较窄的带宽的光输出。现有技术难以做到波分通道的宽带宽输出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拓宽波分复用器的波分通道的方法及应用，本发明解决了普通波分复用器通带窄、可调谐范围小的缺点，并搭建了一套基于拓展带宽波分复用器的光信号延迟调节和测量系统。
实现本发明目的的技术方案为：一种拓展波分复用器的波分通道方法，包括：选取第一波分复用器、第二波分复用器且第一波分复用器的通道多于第二波分复用器；第二波分复用器的N路通道中的每一路的中心波长和带宽与第一波分复用器的前N路一一对应；第一波分复用器和第二波分复用的中心波长相对应的每一路熔接；将第一波分复用器的输入端作为拓展带宽波分复用器的输入端；将第二波分复用器的输出端和第一波分复用器的第N个输出端以后的输出端作为拓展带宽波分复用器的输出端。
一种基于可拓展带宽波分复用器的波长调节信号光延迟的装置，包括固定波长激光器、波长可调谐激光器、拓展带宽波分复用器、电光调制器、信号发生器、光环形器、光纤反射镜、线性啁啾光纤光栅、光电探测器、示波器；其中固定波长激光器与拓展带宽波分复用器的窄带宽通道相连，波长可调谐激光器与拓展带宽波分复用器的拓展带宽通道相连，拓展带宽波分复用器的输出端与电光调制器相连，信号发生器与电光调制器相连，电光调制器的输出端与光环形器的第端口相连，光环形器的第端口连接拓展带宽波分复用器，拓展带宽波分复用器窄带宽通道上连接光线反射镜，拓展带宽通道上连接线性啁啾光纤光栅，光环形器的第端口与拓展带宽波分复用器相连，拓展带宽波分复用器的两个输出端分别连接光电探测器输入端，光电探测器输出端连接示波器。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)利用窄带宽波分复用器扩展成拓展带宽波分复用器，利用高速脉冲信号对激光脉冲光束进行相位内调制，利用光纤光栅对特定波长光束反射及环形器单向环形传输的特型，在环形器中实现多路移相信号的产生，有利于快速解算相位信息；(2)结构简单，抗干扰能力强，对调制信号的要求低；(3)可根据需求拓展通带的宽度和数量。
下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。
附图说明
图1为拓展波分复用器的波分通道方法的流程示意图。
图2为本发明的拓展带宽波分复用器装置结构示意图。
图3为本发明基于拓展带宽波分复用器的光信号延迟调节和测量系统示意图。
具体实施方式
结合图1，一种拓展波分复用器的波分通道方法，包括以下步骤：
步骤1，确定所需要的宽带宽波分通道的中心波长λwidth和带宽2Δλwidth以及窄带宽波分通道的中心波长λnarrow；
步骤2，确定所能采用到的普通波分复用器的通过带宽2Δλ；
步骤3，选取或加工N+1路波分复用器，使其各路中心波长λn及带宽Δλ满足以下条件：
步骤4，选取或加工N路波分复用器或合束器，使其每一路的中心波长λn和带宽Δλ与步骤3中所用器件的前N路一一对应。
步骤5，将步骤3和步骤4中两个器件中心波长相对应的每一路熔接，将步骤3中器件的输入端引出，作为装置的输入端，将步骤4中装置的输出端和步骤3中器件的剩余输出端引出，作为装置的输出端，将装置的其余部分进行封装，则完成了拓宽带宽波分复用器的搭建。
根据上述步骤制成的波分复用器如图,2所示。
所述的拓展带宽波分复用器拓展带宽通道的数量可以扩展，在所述步骤3中，可取N1+N2+……+Nm+1(其中Ni>1i∈1...m)路波分复用器，其中，对其中任意一组Ni(其中Nm>Ni>1i∈1...m)个通道，使其每一路中心波长和带宽满足式(1)中前4式，并且不同Ni组成拓展通道的通带不相互重叠，在步骤4中选择与每一组Ni相对应的器件，即可对m个不同中心波长的通道进行带宽的拓宽。
所述的拓展带宽波分复用器拓展带宽通道宽度的，其特征扩展，在所述步骤3中，可选取或加工N+1+k路波分复用器，在前N+1路波分通道满足式(1)、余下的k路通道满足一定的中心波长的带宽的条件下，可在步骤4中选取货加工N+k路波分复用器，继续拓宽由前N路波分通道组成的波分通道的带宽。
所述的拓展带宽波分复用器窄带宽输出通道数量可以扩展，在所述步骤3中，可选取或加工N+k(k>1)路波分复用器，其中N路用于扩展宽带宽输出通道，剩余k路可直接引出，作为窄带宽输出通道。
根据系统要求，制作符合要求的拓展带宽波分复用装置。选取或制作窄带宽波分复用器(1)和波分复用器(2)使波分复用器(2)和波分复用器(1)有N路通道的中心波长和带宽相同。熔接波分复用器(1)和波分复用器(2)对应的N路通道，使波分复用器(2)的输出通道带宽和中心波长满足系统要求，波分复用器(1)的剩余通道也满足系统要求。将(1)和(2)封装组成拓展带宽波分复用器(3)。
结合图3，一种基于可拓展带宽波分复用器的波长调节信号光延迟的装置，包括固定波长激光器4、波长可调谐激光器5、拓展带宽波分复用器3、电光调制器6和信号发生器7、光环形器8、光纤反射镜9、线性啁啾光纤光栅10、光电探测器11、示波器12，其中固定波长激光器4与拓展带宽波分复用器3的窄带宽通道相连，波长可调谐激光器5与拓展带宽波分复用器3的拓展带宽通道相连，拓展带宽波分复用器3的输出端与电光调制器6相连，信号发生器7与电光调制器6相连，电光调制器6的输出端与光环形器8的1端口相连。光环形器8的2端口连接拓展带宽波分复用器3，拓展带宽波分复用器3窄带宽通道上连接光线反射镜9，拓展带宽通道上连接线性啁啾光纤光栅10，光环形器8的3端口与拓展带宽波分复用器3相连，在拓展带宽波分复用器3的两个输出端分别连接光电探测器11，最后连接示波器12。
固定波长激光器4和波长可调谐激光器5发出的光经拓展带宽波分复用器3合成后输出，电光调制器6对激光进行调制，形成余弦周期信号，信号发生器7产生调制电信号，调制后的光信号从光环行器8的1端口进入，在2端口输出后，连接拓展带宽波分复用器3，在其窄带宽输出通道上连接光纤反射镜9，在拓展带宽通道上连接线性啁啾光纤光栅10，光信号分别经过两个器件反射后从3端口输出，再经拓展带宽波分复用器3进行波分，在两个输出端分别连接两个光电探测器11，接示波器12显示波形。
实施例
根据系统要求，采用固定波长激光器，中心波长1542.9nm，带宽±0.2nm，波长可调协激光器，中心波长1550.9nm，带宽±2nm。所能采用到的窄带宽波分复用器通道带宽均为±0.5nm。根据要求采用1x4波分复用器：复用通道通带为1542.9nm±0.2nm(固定波长)、1550.9nm±2nm(可调谐波长)，波分通道中心波长分别为1542.9nm、1550.1nm、1550.9nm、1551.7nm，带宽均为±0.5nm。采用3x1波分复用器：复用通道通带1550.9nm±2nm(可调谐波长)；波分通道中心波长为1550.1nm、1550.9nm、1551.7nm，带宽均为±0.5nm。将1x4波分复用器和3x1波分复用器中心波长相同的波分通道一一熔接，将1x4波分复用器的复用通道、1x3波分复用器的复用通道和1x4波分复用器的剩余波分通道引出，用于连接，这样就完成了拓展带宽波分复用器的制作。相同的拓展带宽波分复用器制作三个，用于测量装置的搭建。
将固定波长激光器和波长可调谐激光器的尾纤分别与拓展带宽波分复用器的相应通道进行熔接，拓展带宽波分复用器的输出端与电光调制器相连，信号发生器与电光调制器相连，电光调制器的输出端与光环形器的1端口相连。光环形器的2端口连接拓展带宽波分复用器，拓展带宽波分复用器窄带宽通道上连接光线反射镜，拓展带宽通道上连接线性啁啾光纤光栅，光环形器的3端口与拓展带宽波分复用器相连，在拓展带宽波分复用器的两个输出端分别连接光电探测器，最后连接示波器。
调节波长可调谐激光器的波长在1550.9nm±2nm内变化，则在线性啁啾光纤光栅处会产生不同的光程差ΔL，而固定波长激光器所发出的光波长不变，最后反映在示波器上是两个信号的相位差
则可通过调节激光器的波长调节两激光信号的相位差。实时性好，有利于快速解算相位信息。
Claims (7)
1.一种对拓展带宽波分复用器的波分通道的带宽进行拓展的方法，其特征在于，包括：
选取第一波分复用器（1）、第二波分复用器（2）且第一波分复用器（1）的通道多于第二波分复用器（2）；
第二波分复用器（2）的N路通道中的每一路的中心波长和半带宽与第一波分复用器（1）的前N路通道中的每一路中心波长和半带宽一一对应；
将第一波分复用器（1）和第二波分复用器（2）的中心波长相对应的每一路熔接；将第一波分复用器（1）的输入端作为拓展带宽波分复用器的输入端（3-1）；
将第二波分复用器（2）的输出端（3-2）和第一波分复用器（1）的第N个输出端以后的输出端作为拓展带宽波分复用器的输出端；
第一波分复用器（1）的各路中心波长及半带宽满足以下条件式：
其中，λ n 、Δλ分别为第一波分复用器（1）的第n路通道的中心波长和半带宽，1≤n≤N，λ width 、Δλ width 分别为拓展带宽波分复用器的宽带宽通道的中心波长和半带宽，λ narrow 为拓展带宽波分复用器的窄带宽波分通道的中心波长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取的第一波分复用器（1）中任意一组N i 个通道，N i ＞1，其中心波长和带宽满足式（1），且不同组通道的通带不相互重叠。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取的第一波分复用器（1）包括N+1+k路通道，前N+1路波分通道满足式（1），其余k路通道满足一定的中心波长的带宽的条件下，选取加工N+k路第二波分复用器（2），继续拓宽由前N路波分通道组成的波分通道的带宽。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取的第一波分复用器（1）包括N+k路通道，其中前N路波分通道满足式（1），剩余k路可直接引出作为窄带宽输出通道。
5.一种基于上述权利要求1-4任一项所述方法的应用，其特征在于，所述对拓展带宽波分复用器的波分通道的带宽进行拓展的方法应用于可拓展带宽波分复用器的不同波长光信号延时时间测量装置中，该装置包括固定波长激光器（4）、波长可调谐激光器（5）、三个拓展带宽波分复用器（3）、电光调制器（6）、信号发生器（7）、光环形器（8）、光纤反射镜（9）、线性啁啾光纤光栅（10）、光电探测器（11）、示波器（12）；其中
固定波长激光器（4）与第一拓展带宽波分复用器的窄带宽通道相连，
波长可调谐激光器（5）与第一拓展带宽波分复用器的宽带宽通道相连，
第一拓展带宽波分复用器的另一端与电光调制器（6）相连，
信号发生器（7）与电光调制器（6）相连，
电光调制器（6）的输出端与光环形器（8）的第1端口相连，
光环形器（8）的第2端口连接第二拓展带宽波分复用器，
第二拓展带宽波分复用器窄带宽通道上连接光纤反射镜（9），宽带宽通道上连接线性啁啾光纤光栅（10），
光环形器（8）的第3端口与第三拓展带宽波分复用器相连，
第三拓展带宽波分复用器的两个输出端分别连接光电探测器（11）输入端，光电探测器（11）输出端连接示波器（12）。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，波长可调谐激光器（5）的中心波长、宽带宽通道的中心波长、线性啁啾光纤光栅（10）的中心反射波长三者之间两两相等。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，信号发生器（7）的信号频率位于电光调制器（6）的调制频率范围内，且位于光电探测器（11）的探测频率范围内，且位于示波器（12）的工作频率范围内。
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