[發明專利]一種基于頻域駐波法的光路時延快速測量裝置

有效

• 申請號: 201811330173.4
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109412687B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 金曉峰;杜一杰;金向東;余顯斌;叢波;譚慶貴;王國永
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079;H04B10/2507;H04B10/67;H04B10/69
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種基于頻域駐波法的光路時延快速測量裝置，該裝置通過調制光頻梳信號重復頻率，光頻梳信號經過待測光路與參考光路，進而通過光合路后的頻域駐波法，實現光路時延的高精度快速檢測。本發明采用重復頻率快速可調光頻梳信號發生器，發射低相位噪聲、極低時鐘抖動的光頻梳信號，提高測量的準確性，并實現快速測量；同時本發明采用光頻梳信號作為載波信號，在光域上占有一定的光譜寬度，當參考光路與待測光路光程差滿足一定的最小值時，兩路光信號經過3dB耦合器合成后在光域上是非相干的，因而其合成的信號強度不會受到兩路隨機相位漂移的影響，系統抗干擾能力強。

技術領域

本發明屬于光時延測量技術領域，具體涉及一種基于頻域駐波法的光路時延快速測量裝置。

背景技術

在光通信中，當信號通過某一傳輸系統時不可避免會產生時延；因為系統的時延特性決定了信號的失真情況，所以通信系統對時延的要求越來越嚴格。很多測量距離的方法也都依賴于時延的測量，因此光時延的準確測量成為了一個研究熱點。

目前測量光信號在傳輸鏈路中時延的方法有時域脈沖法、PGC(相位產生載波技術)零差檢測法、光干涉法、光頻域反射測量法(OFDR)、基于光載波的微波干涉法(OCMI)，其中：

時域脈沖法中利用激光脈沖進入參考光路與待測光路，使用高速信號采集儀器對干涉輸出信號進行采集，測量經兩個光路的脈沖間的時間差，計算光路時延；但該方法對激光器與采集設備的性能要求非常高。

PGC零差檢測法是使用加直流電壓的方式進行臂長差補償，在參考光路與待測光路上加上不同電壓，使得等效的光路時延差相同，然后通過計算兩臂的電壓差計算出兩個光路時延；但該方法測量范圍小，使用時也收到多種限制。

白光干涉法通過調節白光干涉儀里的反射鏡的位置，另外引入參考光路時延量，當參考光路時延與待測光路時延完全補償時，兩路光干涉輸出信號最大，通過讀取移動距離計算時延量；該方法通過調節反射鏡進行補償，其測量精度與測量范圍有受到調節裝置的限制。

OFDR技術中光源輸出線性掃頻光信號分成兩路，一路光信號經過參考光路后反射，一路光信號經過待測光路，利用待測光路中存在的瑞利散射和菲涅爾反射，如果傳播長度滿足光的相干條件，則信號光和參考光就會在光電探測器的光敏面上發生混頻；待測光纖上任一點處的瑞利后向散射信號所對應的光電流的頻率大小則正比于散射點位置，即光路傳播時延；光電探測器就會輸出相應頻率的光電流，其幅度正比于光纖x處的后向散射系數和光功率的大小，從而得到沿待測光纖各處的散射衰減特性，同時可以通過測試頻率的最大值來推導出待測光路中的時延；該方法測量精度較高，但是其測量范圍非常小。

OCMI技術利用矢量網絡分析儀通過調制在光載波上的射頻信號進行傅里葉變換和互相關運算，由相關數值的峰值位置確定輸入信號與輸出信號的時延差；該方法測量精度高和測量范圍大，但其技術結構復雜，測量速度慢。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種基于頻域駐波法的光路時延快速測量裝置，該裝置通過調制光頻梳信號重復頻率，光頻梳信號經過待測光路與參考光路，進而通過光合路后的頻域駐波法，實現光路時延的高精度快速檢測。

一種基于頻域駐波法的光路時延快速測量裝置，包括光梳發生器、分光器、待測光路、參考光路、合路器、光電探測器、放大器、包絡檢波器、低通濾波器、模數轉換器、處理器以及射頻信號源；其中：

所述光梳發生器用于產生光頻梳信號并輸入至分光器；

所述分光器用于對光頻梳信號進行功率平分，產生兩路相同的光頻梳信號F1和F2，分別輸入至待測光路和參考光路；

所述合路器用于將待測光路和參考光路的輸出信號合成光信號F3，輸入至光電探測器；

所述光電探測器用于將光信號F3轉換成電信號R1并輸入至放大器；