CN114189288B - 一种光信号强度调制特征消隐装置及方法 - Google Patents

一种光信号强度调制特征消隐装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光信号强度调制特征消隐装置及方法，通信发送机内置一个放大自发辐射光源，一个带通滤波器，三个光耦合器，两个光可调时延线，两个强度调制器，两个光可调衰减器；通过两个光耦合器和一个光可调时延线构成马赫曾德尔干涉仪，以产生频域互补的两路信号；通过强度调制器调制频域互补的两路信号实现时域的互补，使得两路互补信号耦合得到与放大自发辐射光源输出信号相同的时频域特征；通过光可调时延线将两路光信号的时延差调整为0，以实现信号的耦合，进而实现光信号强度调制特征消隐；通过本发明能够有效地实现光域数据隐藏，且可以有效的降低光缆通信网络的扩建成本，可以在不扩建光缆的情况下为用户构建一个独立的信息网络。

Description

一种光信号强度调制特征消隐装置及方法
技术领域
本发明涉及光信号传输技术领域，尤其涉及一种光信号强度调制特征消隐装置及方法。
背景技术
近年来，光通信技术不断向着超高速率、超大容量、超长距离迅速发展，极大地促进了社会的进步与经济的增长。调制是光通信系统加载信息的重要环节，电光调制会使得光信号在时域和频域上出现明显的信号特征，比如时间维度的幅度、频域功率谱的变化等，因此在利用光通信系统进行信号传输时，需要考虑可用性和安全性的问题，即需要将信号传输的调制特征消隐。
强度调制是光通信中最常见的调制方式，由于光纤的色散效应和非线性效应等，相位调制信号在调制后时域特征不改变，但是因为色散的存在，相位调制信号在单模光纤中传输后会发生相位到强度调制的转化，进而导致时域幅度变化。目前没有直接对光信号强度调制特征进行消隐的有效方法。
发明内容
本发明提供一种光信号强度调制特征消隐装置及方法，用以解决上述现有技术中的缺陷。
本发明提供一种光信号强度调制特征消隐装置，包括通信发送机和通信接收机，包括：
所述通信发送机内置的放大自发辐射光源的输出端连接第一滤波器，所述放大自发辐射光源用于产生宽谱连续光信号；所述第一滤波器的输出端与马赫曾德尔干涉仪连接，所述马赫曾德尔干涉仪的输出端将光信号分为第一支路和第二支路；
所述第一支路包括第一强度调制器和一个光可调时延线；所述第二支路包括第二强度调制器；通过所述第一强度调制器获取调制信号，通过所述第二强度调制器获取互补调制信号；所述第一强度调制器的输出端与一个光可调时延线连接，通过光可调时延线将所述第一支路和所述第二支路的光信号的时延差调整为0；所述第一支路的输出端和所述第二支路的输出端均与一个光纤耦合器的输入端连接，通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号；
通过所述通信接收机对所述消隐信号进行解调。
根据本发明提供的一种光信号强度调制特征消隐装置，还包括：所述马赫曾德尔干涉仪包括：两个光纤耦合器和一个光可调时延线；所述马赫曾德尔干涉仪用于对输入光信号进行频域划分，通过光可调时延线控制切谱宽度；
所述输入光信号经过所述马赫曾德尔干涉仪的一个光纤耦合器后分为两路，一路与另一个光纤耦合器连接，另一路经过光可调时延线后与所述另一个光纤耦合器连接。
根据本发明提供的一种光信号强度调制特征消隐装置，还包括：所述第一支路和所述第二支路均分别包括一个光可调衰减器；所述光可调衰减器用于调整所述第一支路和所述第二支路的功率差，使得两个支路的功率相等；
所述第一支路中，所述第一强度调制器、光可调时延线和一个光可调衰减器依次连接；所述第二支路中，所述第二强度调制器与一个光可调衰减器连接。
根据本发明提供的一种光信号强度调制特征消隐装置，还包括：所述通信接收机的输入端接收所述消隐信号；
所述消隐信号输入第二滤波器；
所述第二滤波器的输出端与一个马赫曾德尔干涉仪连接，通过马赫曾德尔干涉仪进行频域划分；通过马赫曾德尔干涉仪输出端的光耦合器将信号分为调制光信号和互补调制光信号分别输出；
所述赫曾德尔干涉仪的输出端与光电检测单元连接，通过光电检测单元进行解调。
优选的，所述通信接收机还包括光放大器，所述光放大器的输入端与所述第二滤波器的输出端连接，所述光放大器的输出端与马赫曾德尔干涉仪的输入端连接。
优选的，上述的所有光耦合器均为50：50的光耦合器，用于将光信号均等的分为两路。
另一方面，本发明还提供一种光信号强度调制特征消隐方法，包括步骤：
通过通信发送机的放大自发辐射光源产生宽谱连续光信号；
所述放大自发辐射光源的输出端连接第一滤波器，通过所述第一滤波器对所述宽谱连续光信号进行滤波；
通过马赫曾德尔干涉仪将所述宽谱连续光信号进行频域划分，分为第一支路和第二支路；
通过所述第一支路的第一强度调制器获取调制信号；通过所述第二支路的第二强度调制器获取互补调制信号；通过所述第一支路的光可调时延线将所述第一支路和所述第二支路的光信号的时延差调整为0；
所述第一支路的输出端和所述第二支路的输出端均与一个光纤耦合器的输入端连接，通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号；
通过通信接收机对所述消隐信号进行解调。
进一步，在通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号之前，包括：
所述第一支路和所述第二支路均分别包括一个光可调衰减器；
通过光可调衰减器调整所述第一支路和所述第二支路的功率差，直至所述第一支路和所述支路的功率差为0。
进一步，包括步骤：
所述通信接收机的输入端接收所述消隐信号；
通过第二滤波器对所述消隐信号进行滤波；
马赫曾德尔干涉仪接收所述滤波，通过马赫曾德尔干涉仪对所述滤波进行频域划分；通过马赫曾德尔干涉仪输出端的光耦合器将信号分为调制光信号和互补调制光信号分别输出；
通过光电检测单元对所述赫曾德尔干涉仪的输出信号进行解调。
本发明提供的一种光信号强度调制特征消隐装置及方法，通过马赫曾德尔干涉仪以产生频域互补的两路信号；通过两个强度调制器调制频域互补的两路信号实现时域的互补，两路互补信号耦合得到与放大自发辐射光源输出信号相同的时频域特征；通过光可调时延线将两路光信号的时延差调整为0，以实现信号的耦合，进而实现光信号强度调制特征消隐；通过本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置及方法，能够有效地实现光域数据隐藏，防止被发现有信号的传输；且可以有效的降低光缆通信网络的扩建成本，可以在不扩建光缆的情况下为用户构建一个独立的信息网络。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的通信发送机的结构示意图；
图2是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的通信接收机的结构示意图；
图3是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的信号示意图之一；
图4是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的信号示意图之二；
图5是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的信号示意图之三；
图6是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的信号示意图之四；
图7是本发明提供的光信号强度调制特征消隐装置的信号示意图之五。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。
在一个实施例中，本发明提供的一种光信号强度调制特征消隐装置，包括通信发送机和通信接收机：
具体的，所述接收机内置放大自发辐射光源；放大自发辐射光源为接收机提供宽谱连续光信号，并将输出的宽谱连续光信号输出至第一滤波器，经过第一滤波器进行滤波后，将信号输出至马赫曾德尔干涉仪；
其中，本发明提供的所述马赫曾德尔干涉仪包括：两个光纤耦合器和一个光可调时延线；两个光纤耦合器分别位于所述马赫曾德尔干涉仪的输入端和输出端；所述输入端的光纤耦合器将信号分为两路输出，一路输出直接与另一个光纤耦合器的输入端连接，另一路输出经过光可调时延线后与所述另一个光纤耦合器连接。
所述马赫曾德尔干涉仪用于对输入光信号进行频域划分，通过光可调时延线控制切谱宽度；
所述马赫曾德尔干涉仪的输出端将光信号分为第一支路和第二支路；其中，所述第一支路和所述第二支路中的两路信号频域互补；
所述第一支路包括第一强度调制器和一个光可调时延线；所述第二支路包括第二强度调制器；通过所述第一强度调制器获取调制信号，通过所述第二强度调制器获取互补调制信号；所述第一强度调制器的输出端与一个光可调时延线连接，通过光可调时延线将所述第一支路和所述第二支路的光信号的时延差调整为0；所述第一支路的输出端和所述第二支路的输出端均与一个光纤耦合器的输入端连接，通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号；
通过所述通信接收机对所述消隐信号进行解调，具体包括：
所述通信接收机的输入端接收所述消隐信号；
所述消隐信号输入第二滤波器；
所述第二滤波器的输出端与一个马赫曾德尔干涉仪连接，通过马赫曾德尔干涉仪进行频域划分；通过马赫曾德尔干涉仪输出端的光耦合器将信号分为调制光信号和互补调制光信号分别输出；
需要说明的是，此处的马赫曾德尔干涉仪的结构与上述的马赫曾德尔干涉仪结构相同；
所述赫曾德尔干涉仪的输出端与光电检测单元连接，通过光电检测单元进行解调。
优选的，第一滤波器为带通光滤波器；第二滤波器为光滤波器。
在一个优选的实施例中，如图1所示，通信发送机内置一个放大自发辐射光源，一个带通滤波器，三个光耦合器，两个光可调时延线，两个强度调制器，两个光可调衰减器；
如图1所示，在发送端，放大自发辐射ASE光源用以产生宽谱连续光信号，产生的信号如图3所示；带 通光滤波器OF1对宽谱连续光信号滤波；通过两个光纤耦合器（OC1和OC2）和一个光可调时延线构成马赫曾德尔干涉仪，用于对宽谱连续光信号进行频域切分，光可调时延线控制切谱宽度；以产生频域互补的两路信号；两个强度调制器（IM1和IM2）用以加载互补的两路信号，调制信号和互补调制信号波形和频谱如如图4所示；两个强度调制器接收频域互补的两路信号后实现时域的互补，使得两路互补信号耦合得到与放大自发辐射光源输出信号相同的时频域特征；
优选的，通过两个光可调衰减器（VOA1和VOA2）用以调整两路功率差，使功率相等；
优选的，通过光可调时延线OTDL2用以调整两路互补信号之间的时延差，使时延差为零；需要说明的是，图1所示的光可调时延线（OTDL2）可以与任一支路的强度调制器连接，本发明对此不作限定；
具体的，通过光纤耦合器OC3将互补两路互补信号耦合后发送出去，耦合后的信号如图6所示。
其中，如图2所示，接收机内置一个滤波器，一个光放大器，两个50：50的光耦合器，一个光可调时延线，一个光电检测器；
在接收端，通过光滤波器OF2用以滤除带外光噪声；
优选的，通过光放大器将接收的光信号进行放大，用以补偿链路产生的功率损耗；
其中，通过图2所示的两个光纤耦合器（OC4和OC5）和一个光可调时延线OTDL3构成马赫曾德尔干涉仪，对宽谱连续光信号进行频域切分，切分的信号可经光耦合器OC5的两个输出端输出，分别输出为调制光信号和互补调制光信号，如图7所示，输出为互补调制光信号的频谱图和波形，光可调时延线控制切谱宽度；
通过光电探测器用以检测切谱后的光信号，解调出消隐的信息。
优选的，本发明所述的所有光耦合器OC1-5均为50：50的光耦合器，用于将光信号均等的分为两路。
另一方面，本发明还提供一种光信号强度调制特征消隐方法，与上文描述的光信号强度调制特征消隐装置可相互对应参照，包括步骤：
通过通信发送机的放大自发辐射光源产生宽谱连续光信号；
所述放大自发辐射光源的输出端连接第一滤波器，通过所述第一滤波器对所述宽谱连续光信号进行滤波；
通过马赫曾德尔干涉仪将所述宽谱连续光信号进行频域划分，分为第一支路和第二支路；
通过所述第一支路的第一强度调制器获取调制信号；通过所述第二支路的第二强度调制器获取互补调制信号；通过所述第一支路的光可调时延线将所述第一支路和所述第二支路的光信号的时延差调整为0；
所述第一支路的输出端和所述第二支路的输出端均与一个光纤耦合器的输入端连接，通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号；
通过通信接收机对所述消隐信号进行解调。
优选的，所述第一支路和所述第二支路均分别包括一个光可调衰减器；通过光可调衰减器调整所述第一支路和所述第二支路的功率差，直至所述第一支路和所述支路的功率差为0；
进一步，所述通信接收机的输入端接收所述消隐信号；
通过第二滤波器对所述消隐信号进行滤波；
马赫曾德尔干涉仪接收所述滤波，通过马赫曾德尔干涉仪对所述滤波进行频域划分；通过马赫曾德尔干涉仪输出端的光耦合器将信号分为调制光信号和互补调制光信号分别输出；
通过光电检测单元对所述赫曾德尔干涉仪的输出信号进行解调；
优选的，第一滤波器为带通光滤波器；第二滤波器为光滤波器；
优选的，在光信号经过光滤波器后，通过光放大器将接收的光信号进行放大，用以补偿链路产生的功率损耗。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种光信号强度调制特征消隐装置，包括通信发送机和通信接收机，其特征在于，包括：
所述通信发送机内置的放大自发辐射光源的输出端连接第一滤波器，所述放大自发辐射光源用于产生宽谱连续光信号；所述第一滤波器的输出端与马赫曾德尔干涉仪连接，所述马赫曾德尔干涉仪的输出端将光信号分为第一支路和第二支路；
所述第一支路包括第一强度调制器和一个光可调时延线；所述第二支路包括第二强度调制器；通过所述第一强度调制器获取调制信号，通过所述第二强度调制器获取互补调制信号；所述第一强度调制器的输出端与一个光可调时延线连接，通过光可调时延线将所述第一支路和所述第二支路的光信号的时延差调整为0；所述第一支路的输出端和所述第二支路的输出端均与一个光纤耦合器的输入端连接，通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号；
通过所述通信接收机对所述消隐信号进行解调；
所述马赫曾德尔干涉仪包括：两个光纤耦合器和一个光可调时延线；两个光纤耦合器分别位于所述马赫曾德尔干涉仪的输入端和输出端；所述输入端的光纤耦合器将信号分为两路输出，一路输出直接与另一个光纤耦合器的输入端连接，另一路输出经过光可调时延线后与所述另一个光纤耦合器连接；
所述马赫曾德尔干涉仪用于对输入光信号进行频域划分，通过光可调时延线控制切谱宽度；
所述通信接收机的输入端接收所述消隐信号；
所述消隐信号输入第二滤波器；
所述第二滤波器的输出端与一个马赫曾德尔干涉仪连接，通过马赫曾德尔干涉仪进行频域划分；通过马赫曾德尔干涉仪输出端的光耦合器将信号分为调制光信号和互补调制光信号分别输出；
所述马赫曾德尔干涉仪的输出端与光电检测单元连接，通过光电检测单元进行解调。
2.根据权利要求1所述的一种光信号强度调制特征消隐装置，其特征在于，所述第一支路和所述第二支路均分别包括一个光可调衰减器；所述光可调衰减器用于调整所述第一支路和所述第二支路的功率差，使得两个支路的功率相等；
所述第一支路中，所述第一强度调制器、光可调时延线和一个光可调衰减器依次连接；所述第二支路中，所述第二强度调制器与一个光可调衰减器连接。
3.根据权利要求1所述的一种光信号强度调制特征消隐装置，其特征在于，所述通信接收机还包括光放大器，所述光放大器的输入端与所述第二滤波器的输出端连接，所述光放大器的输出端与马赫曾德尔干涉仪的输入端连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种光信号强度调制特征消隐装置，其特征在于，所述光耦合器均为50：50的光耦合器，用于将光信号均等的分为两路。
5.一种光信号强度调制特征消隐方法，其特征在于，包括：
通过通信发送机的放大自发辐射光源产生宽谱连续光信号；
所述放大自发辐射光源的输出端连接第一滤波器，通过所述第一滤波器对所述宽谱连续光信号进行滤波；
通过马赫曾德尔干涉仪将所述宽谱连续光信号进行频域划分，分为第一支路和第二支路；
通过所述第一支路的第一强度调制器获取调制信号；通过所述第二支路的第二强度调制器获取互补调制信号；通过所述第一支路的光可调时延线将所述第一支路和所述第二支路的光信号的时延差调整为0；
所述第一支路的输出端和所述第二支路的输出端均与一个光纤耦合器的输入端连接，通过光纤耦合器将两路信号耦合后输出消隐信号；
通过通信接收机对所述消隐信号进行解调；
其中，所述通信接收机的输入端接收所述消隐信号，包括：
通过第二滤波器对所述消隐信号进行滤波；
马赫曾德尔干涉仪接收所述滤波，通过马赫曾德尔干涉仪对所述滤波进行频域划分；通过马赫曾德尔干涉仪输出端的光耦合器将信号分为调制光信号和互补调制光信号分别输出；
所述赫曾德尔干涉仪的输出端与光电检测单元连接，通过光电检测单元对所述赫曾德尔干涉仪的输出信号进行解调；
其中，所述马赫曾德尔干涉仪包括：两个光纤耦合器和一个光可调时延线；两个光纤耦合器分别位于所述马赫曾德尔干涉仪的输入端和输出端；所述输入端的光纤耦合器将信号分为两路输出，一路输出直接与另一个光纤耦合器的输入端连接，另一路输出经过光可调时延线后与所述另一个光纤耦合器连接；
所述马赫曾德尔干涉仪用于对输入光信号进行频域划分，通过光可调时延线控制切谱宽度。
6.根据权利要求5所述的一种光信号强度调制特征消隐方法，其特征在于，所述第一支路和所述第二支路均分别包括一个光可调衰减器；
通过光可调衰减器调整所述第一支路和所述第二支路的功率差，直至所述第一支路和所述支路的功率差为0。
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