CN112082647B - 一种基于精细光谱的带内osnr测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置及方法，装置包括待测光输入模块、偏振调制模块、精细光谱测量模块、处理与分析模块。所述待测光输入模块对待测信号光功率进行调控，以使待测信号光的功率水平满足后续处理需要；所述偏振调制模块对待测信号光进行偏振处理，以消除待测信号偏振效应对于带内OSNR测量精度的影响；所述精细光谱测量模块，依次获取偏振调制模块分离的光传输信号分量与噪声分量的pm分辨率的精细光谱信息；所述处理与分析模块支持采用偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别方法、噪声拟合法等多种带内OSNR反演算法，实现高速光传输系统的带内OSNR的高精度测量。

Description

一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置及方法

技术领域

本发明涉及光谱检测领域，具体地，涉及一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置及方法。

背景技术

光谱分析是诸如通信、传感、分子光谱仪、微波生成等光学应用中的关键诊断工具，例如使用光学方法对光纤通信系统中传输的超高速率信号进行光谱参数测量，可以得到传输信号的信号质量、OSNR、比特误码率等信息，是诊断和监视传输信号的一种有效手段。特别是OSNR，即光信躁比，它作为直接在光链路层中估计信号质量最有用的参数之一，得到业界的高度关注。OSNR长期以来被认为是密集波分复用系统的关键性能指标，是光网络性能评估的简单和至关重要的手段。OSNR可以在很短的时间内进行多通道信号质量评估，并且可以在几分钟内预测误码率，而典型的比特误码率测试必须运行数小时乃至数日。

在云计算、大数据、物联网等诸多新型应用的驱动下，数据流量在不断的增长，这使得光通信和传输技术逐步向高速率传输、大带宽、超长传输距离方向发展，因此光传输系统的一个主要发展方向，就是提高频谱利用率。一方面是使用先进的高阶的如QPSK、16QAM等调制格式以及偏振复用技术等方式来提高单信道的频谱效率，另一方面是在原有50/100GHz的WDM间隔下提高单信道速率(例如从10Gb/s提高到100Gb/s)。光传输系统的另一个发展方向就是从静态向准动态的网络进行演进，各个波长信道可能通过光分叉复用器，也就是光信号可能会经过多个光滤波器，这两个发展方向都对基于光栅的传统光谱仪造成了挑战，因为它的OSNR监测原理是带外OSNR监测。而高速光通信和传输系统的带内OSNR，与传统光谱仪检测到的带外OSNR是不相同的，传统光谱仪无法给出带内OSNR的，因此OSNR监测技术的最主要发展趋势就是从带外监测发展到带内监测，同时对偏振复用系统也需要使用带内监测。

传统光谱仪是OSNR测试的最基本、最成熟的方法，目前在市场上销售的光谱分析仪，主要是采用衍射光栅来展宽光谱并进行测试，普通光谱仪并不能直接分离出光传输信号和噪声的光功率，通常采用线性内插法或积分关闭光源法来估计光信号的OSNR，但是只适应于测量40Gb/s以下信号的带外OSNR，无法获取40Gb/s以上光信号的带外OSNR信息。

在实验室研究中，实现带内OSNR测量有多种途径，包括低频差拍噪声测量法、正交零差延时法和半时钟频率组合监测法，这些方法在改善监测精度和监测响应时间仍需研究，目前还仅限于实验室理论研究，因此国内外基本上没有对应的商用产品。相对而言，另一种基于偏振差异的方法处于较领先的位置，其监测原理主要是基于以下的特性：光传输信号是高度偏振的，而放大自发辐射噪声(ASE)主要包括了非偏振光，这类OSNR监测器，通常包含了一个偏振控制器和起偏器，可以从信号中隔离出部分带内ASE噪声来进行测量，这类方法已有较多研究报道和商用产品开发。JDSU(VIAVI)利用此方法，在传统光栅分光光谱仪的基础上推出的OSA-320，使用新的光偏振分束(OPS)方法，来测量光通道内部的OSNR(即带内OSNR)，其相关专利US9825698B2已授权。EXFO也提供改进的光谱仪FTB-5240S-P-InB和FTB-5240BP来测试带内OSNR，其基本原理和JDSU的类似，也是利用光信号的噪声不同的偏振特性。这两个厂家的方案能够比较精确的测量具有ROADM的光网络中的OSNR，但是也有其劣势，一是偏振模色散(PMD)会引起调制光信号的去偏振化；二是光传输链路中ASE噪声会出现部分偏振化的情况，以上两种情况的存在，会导致两个厂家的方案在测量高速信号的带内OSNR时出现较大偏差。

在光通信领域，传统光谱仪是基于光栅衍射原理的，它具有宽光谱范围和高扫描速度等优点，通常其最好的仪器分辨率被限制在2GHz之内，需要更高分辨率时，通常采用基于均差或外差技术的光谱分析仪。均差技术需要一个频率很接近待测源的本地振荡器，通常难以实现，特别是对于超高分辨率(<10MHz)，外差技术可克服这一缺陷，虽然该技术较为主流，但其缺点也很明显，它需要诸如声光调制器和RF或微波源等昂贵光学元件驱动，需要很长的光纤，例如5KHz分辨率需要40Km光纤，此时光纤的损耗和非线性效应不能忽略，这会影响最终的信号。

针对光谱分辨率不足的现状，基于光纤受激布里渊效应的超高光谱分析技术是一种很有前途的技术路线。基本原理是，受激布里渊散射允许选择待测光学信号的特定光谱成分放大以进行分析，即待测信号与特性波长的窄带泵浦信号按相向传播方向注入光纤，当泵浦信号强度足够大，并且满足所需的空间相干性时，会在光纤中发生受激布里渊效应，产生一个与泵浦信号传播方向相反的后向散射信号，该信号频率等于泵浦信号频率加上与泵浦信号频率相关的布里渊频移。后向散射信号强度由泵浦信号和待测信号强度决定，同时也与相互作用的光纤类型、长度、偏振特性等因素有关，因此通过不断改变入射泵浦信号频率，就可实现对待测信号对应频率范围的光谱成分测量。

因此，现有利用光谱分析仪的带内OSNR测量装置，由于采用传统的光栅分光光谱仪，受限于光栅分光光谱仪的光谱分辨率、无杂散动态范围等指标的限制，在基于偏振差异原理时，存在明显的由偏振模色散引入的消偏振效应，以及最高20pm的光谱分辨率极限，导致测量得到的带内OSNR，由于偏差太大几乎没有用处，尤其是对于通过窄DWDM通道传送的新一代高比特率信号。另外，要得到精确测量结果，需要找到每个通道的实测功率的真实最小值，这种约束会大大增加测量时间。因此随着高速光传输技术的发展和高速光网络的部署，现有的基于传统光谱分析仪的带内OSNR测量装置及方案，受制于光谱分辨率等的限制，难以实现光信号的pm分辨率的带内OSNR参数的高精度测量，已经难以满足应用需求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置及一种基于精细光谱的带内OSNR测量方法。

为了实现上述目的1，本发明采用如下技术方案：

一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：包括待测光输入模块、偏振调制模块、精细光谱测量模块、处理与分析模块；

待测光输入模块，包括光隔离器、光衰减器、1:99光分路器、光功率检测单元，电压控制单元和微处理器，被配置为用于对待测信号光功率进行调控，以使待测信号光的功率水平满足后续处理需要；

其中的电压控制单元和微处理，被配置为用于控制光衰减器的衰减量；

偏振调制模块，包括偏振控制器、偏振分束器、S检偏器、P检偏器、1×2光开关、光耦合器和消偏器，被配置为用于对待测信号光进行偏振处理，利用偏振分集方法实现待测信号光中的光传输信号分量与噪声分量的分离，而后分别对两者进行消偏振处理，以消除待测信号偏振效应对于带内OSNR测量精度的影响；

其中的1×2光开关、光耦合器，被配置为用于将分离的光传输信号、噪声，依次导入后续的消偏器、精细光谱测量模块、处理与分析模块等进行后续处理；

消偏器，被配置为用于对分离的光传输信号和噪声进行消偏振处理，可有效解决现有的此类带内OSNR测量方案中，因偏振模色散、光传输链路中ASE噪声等引入的去偏振效应导致的测量误差偏大的问题，实现了高精度的带内OSNR测量；

精细光谱测量模块，包括第一光纤链路、第一光环形器、第一光放大器、第一光衰减器、第二光纤链路、第二光环形器、第二光放大器、第二光衰减器、50:50光分路器、可调谐激光器和探测与数据获取单元，被配置为用于依次获取偏振调制模块分离的光传输信号分量与噪声分量的pm分辨率的精细光谱信息；

处理与分析模块，被配置为用于利用嵌入式系统，选择合适的方法计算带内OSNR。

优选地，所述待测光输入模块中，光学隔离器、光衰减器、1:99光分路器、光功率检测单元和微处理器依次连接，电压控制单元一方面与微处理器连接，另一方面又与光衰减器连接，光衰减器通过1:99光分路器与偏振调制模块的偏振控制器相连；待测信号光经过光学隔离器、光衰减器和1:99分路器送入光功率检测单元，光功率检测单元将检测到的待测信号光功率值反馈给微处理器，微处理器计算光衰减器的控制电压值，并将该电压值发给电压控制单元，控制光衰减器产生对应的衰减量，从而将待测信号光功率水平调整到最佳功率值，而后经过1:99光分路器导入偏振调制模块。

优选地，所述偏振调制模块中，偏振控制器与偏振分束器相连，偏振分束器同时与S检偏器和P检偏器相连，S检偏器和P检偏器共同连接到1×2光开关、光耦合器和消偏器，消偏器与精细光谱测量模块的第一光纤链路相连；将待测信号光送入偏振控制器，将待测信号光中的光传输信号调整到特定偏振方向上，通过偏振分束器将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并通过检偏器确认偏振分束器输出信号的偏振状态，并对可能出现的偏差进行纠正，而后通过1×2光开关和光耦合器将分离的光传输信号、噪声依次导入后续的消偏器，通过消偏器对两者进行消偏振处理后送入精细光谱测量模块中的第一光纤链路。

优选地，所述偏振调制模块，通过粒子群优化算法确定偏振控制器的最佳工作参数，将待测信号光中的光传输信号调整到特定偏振方向上，而后通过偏振分束器将待测信号光中的光传输信号和噪声分离。

优选地，所述消偏器采用光纤Lyot型，并具备足够长的光纤延迟线，以产生大于30dB消光比的消偏效果。

优选地，所述精细光谱测量模块中，第一光纤链路、第一光环形器、第一光衰减器、第二光纤链路、第二光环形器、第二光衰减器和探测与数据获取单元依次相连，可调谐激光器与50:50光分路器连接，50:50光分路器同时与第一光放大器、第二光放大器连接，第一光放大器、第二光放大器又分别与第一光环形器、第二光环形器连接，最后探测与数据获取单元与处理分析模块相连；光传输信号和噪声进行消偏振处理后，依次送入第一光纤链路、第一光纤环形器、第一光衰减器、第二光纤链路、第二光环形器、第二光衰减器和探测与数据获取单元获取分离的光传输信号分量与噪声分量的精细光谱信息，其中可调谐激光器产生一个激光信号经过50:50光分路器同时送入第一光放大器、第二光放大器后，分别送入第一光环形器和第二光环形器，最后通过探测与数据获取单元将获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息导入处理与分析模块。

优选地，所述处理与分析模块包含嵌入式系统，可完成偏振控制器工作参数调整、依次获取分离的待测信号光的光传输信号、噪声的精细光谱数据，并支持采用偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法等多种带内OSNR反演算法，计算得到带内OSNR。

为了实现上述目的2，本发明采用如下技术方案：

一种基于精细光谱的带内OSNR测量方法，该方法采用如上所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，包括如下步骤：

步骤1：待测信号光经待测光输入模块调整到合适的光功率水平；

步骤2：经偏振调制模块将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并经消偏器消除光传输信号、噪声的偏振态；

步骤3：精细光谱测量模块依次测量并给出光传输信号和噪声的精细光谱信息；

步骤4：获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息，从偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法等方法中，选择合适的方法计算带内OSNR，即可完成待测信号光的带内OSNR测量。

本发明所带来的有益技术效果：

1.本发明提出了采用偏振分集方法、基于受激布里渊效应的精细光谱测量技术的带内OSNR测量技术，一方面，利用偏振差异实现待测信号光中的光传输信号和噪声分离后，通过消偏器消除两者的偏振态，有效解决了现有方法中由于偏振模色散会引起调制光信号的去偏振化、光传输链路中ASE噪声会出现部分偏振化等造成的带内OSNR参数测量偏差过大问题；第二方面，通过采用基于受激布里渊效应的精细光谱测量技术，解决了现有方法利用传统光栅光谱仪，由于光谱分辨率、纯光学动态范围等限制，造成的带内OSNR参数测量偏差，实现了光通信和传输系统的高速光纤信号的带内OSNR参数的高精确测量；

2.得益于本发明采用的基于受激布里渊效应的精细光谱测量技术，可以实现优于0.1pm的光谱分辨率，因此可以实现采用OFDM(正交频分复用)等先进调制格式信号的密级波分复用系统的带内OSNR参数的高精度测量；

3.本发明提出的带内OSNR测量技术，可实现大于40dB动态范围、测量不确定度小于±0.5dB的高速光纤信号的带内OSNR参数测量。

附图说明

图1为本发明中一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置原理图；

其中：1-待测光输入模块；101-待测信号光；102-光学隔离器；103-光衰减器；104-1:99光分路器；105-光功率检测单元；106-电压控制单元；107-微处理器；2-偏振调制模块；201-偏振控制器；202-偏振分束器；203-S检偏器；204-P检偏器；205-1×2光开关；206-光耦合器；207-消偏器；3-精细光谱测量模块；301-第一光纤链路；302-第一光环形器；303-第一光放大器；304-第一光衰减器；305-第二光纤链路；306-可调谐激光器；307-50:50光分路器；308-第二光环形器；309-第二光衰减器；310-第二光放大器；311-探测与数据获取单元；4-处理与分析模块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，包括待测光输入模块1、偏振调制模块2、精细光谱测量模块3、处理与分析模块4。

1.待测光输入模块1，被配置为对待测信号光功率进行调理，以使待测信号光的功率水平满足后续处理需要。包括待测信号光101、光学隔离器102、光衰减器103、1:99光分路器104、光功率检测单元105、电压控制单元106和微处理器107。

其中，在待测光输入模块1中，光学隔离器102、光衰减器103、1:99光分路器104、光功率检测单元105和微处理器107依次连接，电压控制单元106一方面与微处理器107连接，另一方面又与光衰减器103连接，光衰减器103通过1:99光分路器104与偏振调制模块2的偏振控制器201相连；待测信号光101经过光学隔离器102、光衰减器103和1:99分路器104送入光功率检测单元105，光功率检测单元105将检测到的待测信号光功率值反馈给微处理器107，微处理器107计算光衰减器103的控制电压值，并将该电压值发给电压控制单元106，控制光衰减器103产生对应的衰减量，从而将待测信号光功率水平调整到最佳功率值，而后经过1:99光分路器104导入偏振调制模块2中。

2.偏振调制模块2，被配置为对待测信号光进行偏振处理，利用偏振分集方法实现待测信号光中的光传输信号分量与噪声分量的分离，而后分别对两者进行消偏振处理，以消除待测信号偏振效应对于带内OSNR测量精度的影响。包括偏振控制器201、偏振分束器202、S检偏器203、P检偏器204、1×2光开关205、光耦合器206和消偏器207，需要考虑以下因素：

(1)在偏振调制模块中，偏振控制器201与偏振分束器202相连，偏振分束器202同时与S检偏器203和P检偏器204相连，S检偏器203和P检偏器204共同连接到1×2光开关205、光耦合器206和消偏器207，消偏器207与精细光谱测量模块3的第一光纤链路301相连；将待测信号光送入偏振控制器201，将待测信号光中的光传输信号调整到特定偏振方向上，通过偏振分束器202将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并通过S检偏器203和P检偏器204确认偏振分束器输出信号的偏振状态，并对可能出现的偏差进行纠正，而后通过1×2光开关205和光耦合器206将分离的光传输信号、噪声依次导入后续的消偏器207，通过消偏器207对两者进行消偏振处理后送入精细光谱测量模块3中的第一光纤链路301进行后续处理。即采用同一光谱分析模块完成光谱参数测量，从而降低测量装置的硬件需求。

(2)消偏器207采用光纤Lyot型，并具备足够长的光纤延迟线，以产生大于30dB消光比的消偏效果，基本消除待测光信号分离的光传输信号和噪声的偏振态；

(3)偏振调制模块中，通过粒子群优化算法确定偏振控制器的最佳工作参数，将待测信号光中的光传输信号调整到特定偏振方向上，而后通过偏振分束器将待测信号光中的光传输信号和噪声分离。

3.精细光谱测量模块3，被配置为依次获取经消偏振处理的分离的光传输信号、噪声的精细光谱数据。包括第一光纤链路301、第一光环形器302、第一光放大器303、第一光衰减器304、第二光纤链路305、可调谐激光器306、50:50光分路器307、第二光环形器308、第二光衰减器309、第二光放大器310和探测与数据获取单元311，需要考虑以下因素：

(1)在精细光谱测量模块中，第一光纤链路301、第一光环形器302、第一光衰减器304、第二光纤链路305、第二光环形器308、第二光衰减器309和探测与数据获取单元311依次相连，可调谐激光器306与50:50光分路器307连接，50:50光分路器307同时与第一光放大器303、第二光放大器310连接，第一光放大器303、第二光放大器310又分别与第一光环形器302、第二光环形器308连接，最后探测与数据获取单元311与处理分析模块4相连；光传输信号和噪声进行消偏振处理后，依次送入第一光纤链路301、第一光纤环形器302、第一光衰减器304、第二光纤链路305、第二光环形器308、第二光衰减器309，探测与数据获取单元311获取分离的光传输信号分量与噪声分量的精细光谱信息，其中可调谐激光器306产生一个激光信号经过50:50光分路器307同时送入第一光放大器303、第二光放大器310后，分别送入第一光环形器302和第二光环形器308，最后通过探测与数据获取单元311将获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息导入处理与分析模块4。

(2)精细光谱测量模块采用光纤受激布里渊效应和可调谐激光器的扫频放大原理，并采用两级受激布里渊过程级联的分辨率增强方法、基于偏振跟随特性的动态范围提升、基于平衡探测的精细光谱探测技术等，实现了优于0.1pm光谱分辨率、超过80dB无畸变信号的纯光学动态范围的精细光谱参数测量。

4.处理与分析模块4，被配置为完成偏振控制器工作参数调整、依次获取分离的待测信号光的光传输信号、噪声的精细光谱数据，并支持采用偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法等多种带内OSNR反演算法，计算并分析高速光传输系统的带内OSNR参数。

本发明提出的基于精细光谱的带内OSNR测量装置的工作流程如下：待测信号光101经待测光输入模块1调整到合适的光功率水平，然后经偏振调制模块2将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并经消偏器207消除有用信号、噪声的偏振态，以有效解决现有方法因去偏振效应导致带内OSNR测量偏差过大的问题，然后精细光谱测量模块3依次测量并给出光传输信号和噪声的精细光谱信息，然后分析与处理模块4对获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息，从偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法等方法中，选择合适的方法计算带内OSNR，即可完成待测信号光的带内OSNR测量。

本发明提出的基于精细光谱的带内OSNR测量装置，采用偏振分集方法、基于受激布里渊效应的精细光谱测量技术，实现了C和L波段的大于40dB动态范围、测量不确定度小于±0.5dB的高速光纤信号的带内OSNR参数测量与分析。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本发明提出一种基于精细光谱的带内OSNR测量方法，包括如下步骤：

步骤1：待测信号光101经待测信号光输入模块1调整到合适的光功率水平；

步骤2：经偏振调制模块2将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并经消偏器207消除光传输信号、噪声的偏振态，以有效解决现有方法因去偏振效应导致带内OSNR测量偏差过大的问题，并利用1×2光开关205、光耦合器206，将非偏振的、分离的光传输信号和噪声依次送入精细光谱测量模块3，获取对应的精细光谱参数；

步骤3：精细光谱测量模块3依次测量并给出光传输信号和噪声的精细光谱信息；

步骤4：分析与处理模块4对获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息，从偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法等方法中，选择合适的方法计算带内OSNR，即可完成待测信号光的带内OSNR测量。

本发明的基于精细光谱的带内OSNR测量的原理如下：

它采用偏振分集方法、基于受激布里渊效应的精细光谱测量技术，待测信号光经待测光输入模块调整到合适光功率水平，首先利用待测信号光中光传输信号和噪声的偏振差异，实现两者分离及消偏振，然后利用基于光纤受激布里渊效应和可调谐激光技术分别获取两者的精细光谱数据，然后可利用偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法等多种方法，实现待测信号光的带内OSNR参数的计算与分析。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：包括待测光输入模块、偏振调制模块、精细光谱测量模块、处理与分析模块；

待测光输入模块，被配置为用于对待测信号光功率进行调控，以使待测信号光的功率水平满足后续处理需要，包括光学隔离器、光衰减器、1:99光分路器、光功率检测单元、电压控制单元和微处理器；

其中的电压控制单元和微处理器，被配置为用于控制光衰减器的衰减量；

偏振调制模块，被配置为用于对待测信号光进行偏振处理，利用偏振分集方法实现待测信号光中的光传输信号分量与噪声分量的分离，而后分别对两者进行消偏振处理，以消除待测信号偏振效应对于带内OSNR测量精度的影响，包括偏振控制器、偏振分束器、S检偏器、P检偏器、1×2光开关、光耦合器和消偏器；

其中的1×2光开关、光耦合器，被配置用于将分离的光传输信号、噪声，依次导入后续的消偏器、精细光谱测量模块、处理与分析模块进行后续处理；

消偏器，被配置为用于对分离的光传输信号和噪声进行消偏振处理；

精细光谱测量模块，被配置为用于依次获取偏振调制模块分离的光传输信号分量与噪声分量的pm分辨率的精细光谱信息，包括第一光纤链路、第一光环形器、第一光放大器、第一光衰减器、50:50光分路器、可调谐激光器、第二光纤链路、第二光环形器、第二光放大器、第二光衰减器和探测与数据获取单元；

处理与分析模块，被配置为用于利用嵌入式系统，选择合适的方法计算带内OSNR。

2.根据权利要求1所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：所述待测光输入模块中，光学隔离器、光衰减器、1:99光分路器、光功率检测单元和微处理器依次连接，电压控制单元一方面与微处理器连接，另一方面又与光衰减器连接，光衰减器通过1:99光分路器与偏振调制模块的偏振控制器相连；待测信号光经过光学隔离器、光衰减器和1:99分路器送入光功率检测单元，光功率检测单元将检测到的待测信号光功率值反馈给微处理器，微处理器计算光衰减器的控制电压值，并将该电压值发给电压控制单元，控制光衰减器产生对应的衰减量，从而将待测信号光功率水平调整到最佳功率值，而后经过1:99光分路器导入偏振调制模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：所述偏振调制模块中，偏振控制器与偏振分束器相连，偏振分束器同时与S检偏器和P检偏器相连，S检偏器和P检偏器共同连接到1×2光开关、光耦合器和消偏器，消偏器与精细光谱测量模块的第一光纤链路相连；将待测信号光送入偏振控制器，将待测信号光中的光传输信号调整到特定偏振方向上，通过偏振分束器将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并通过检偏器确认偏振分束器输出信号的偏振状态，并对可能出现的偏差进行纠正，而后通过1×2光开关和光耦合器将分离的光传输信号、噪声依次导入后续的消偏器，通过消偏器对两者进行消偏振处理后送入精细光谱测量模块中的第一光纤链路。

4.根据权利要求3所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：所述偏振调制模块中，通过粒子群优化算法确定偏振控制器的最佳工作参数，将待测信号光中的光传输信号调整到特定偏振方向上，而后通过偏振分束器将待测信号光中的光传输信号和噪声分离。

5.根据权利要求3所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：消偏器采用光纤Lyot型，并具备足够长的光纤延迟线，以产生大于30dB消光比的消偏效果。

6.根据权利要求1所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：所述精细光谱测量模块中，第一光纤链路、第一光环形器、第一光衰减器、第二光纤链路、第二光环形器、第二光衰减器和探测与数据获取单元依次相连，可调谐激光器与50:50光分路器连接，50:50光分路器同时与第一光放大器、第二光放大器连接，第一光放大器、第二光放大器又分别与第一光环形器、第二光环形器连接，最后探测与数据获取单元与处理分析模块相连；光传输信号和噪声进行消偏振处理后，依次送入第一光纤链路、第一光纤环形器、第一光衰减器、第二光纤链路、第二光环形器、第二光衰减器和探测与数据获取单元获取分离的光传输信号分量与噪声分量的精细光谱信息，其中可调谐激光器产生一个激光信号经过50:50光分路器同时送入第一光放大器、第二光放大器后，分别送入第一光环形器和第二光环形器，最后通过探测与数据获取单元将获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息导入处理与分析模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，其特征在于：所述处理与分析模块包含嵌入式系统，可完成偏振控制器工作参数调整、依次获取分离的待测信号光的光传输信号、噪声的精细光谱数据，并支持采用偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法或噪声拟合法带内OSNR反演算法，计算得到带内OSNR。

8.一种基于精细光谱的带内OSNR测量方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种基于精细光谱的带内OSNR测量装置，包括如下步骤：

步骤1：待测信号光经待测光输入模块调整到合适的光功率水平；

步骤2：经偏振调制模块将待测信号光中的光传输信号和噪声分离，并经消偏器消除光传输信号、噪声的偏振态；

步骤3：精细光谱测量模块依次测量并给出光传输信号和噪声的精细光谱信息；

步骤4：获取的光传输信号和噪声的精细光谱信息，从偏振归零法、差分光谱响应法、差分光谱分辨率带宽鉴别法、噪声拟合法中，选择合适的方法计算带内OSNR，即可完成待测信号光的带内OSNR测量。

Images