[發明專利]一種采用單探測器的光場重建與色散補償系統與方法

有效

• 申請號: 201910353955.8
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110492946B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 崔晟;程俊淞
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

1.一種采用單探測器的光場重建與色散補償系統，其特征在于，包括本振激光器、光耦合器、光探測器、模數轉換器和數字信號處理系統；

所述本振激光器位于光發射機或光接收機中，用于產生本振光，所述本振光譜線位于信號光譜一側的邊緣，與信號光譜中心頻率的距離大于等于有效信號帶寬的一半；

所述光耦合器，用于將信號光與本振光進行合波形成偽單邊帶信號；

所述光探測器，用于將所述偽單邊帶信號轉換為電信號；光探測器與模數轉換器間采用交流耦合，

所述模數轉換器，用于將所述光探測器輸出的電信號轉換為數字信號，以便于數字信號處理系統進行處理；

所述數字信號處理系統，用于對輸入的所述數字信號進行處理，

所述數字信號處理系統包含第一緩存模塊、快速傅里葉變換模塊、復合傳函模塊、逆快速傅里葉變換模塊、第二緩存模塊；

所述第一緩存模塊用于對輸入數據流進行重疊分塊，使得進入快速傅里葉變換模塊的數據塊在開頭與上一個數據塊結尾有重復，在結尾與下一個數據塊開頭也有重復；

所述快速傅里葉變換模塊用于對每個數據塊進行快速傅里葉變換得到每個數據塊的頻譜；

所述復合傳函模塊用于對數據塊的頻譜乘以復合傳函H，得到色散補償后的偽單邊帶信號的頻譜，再將偽單邊帶信號的頻譜進行位移，使得輸入信號頻譜中心位置處于零頻處；

逆快速傅里葉變換模塊用于在時域重建無色散損傷的輸入信號光場；所述第二緩存模塊用于提取未重疊的數據，所述未重疊的數據作為輸出數據。

2.根據權利要求1所述的采用單探測器的光場重建與色散補償系統，其特征在于，所述復合傳函H＝H₁×H₂；H₁用于提取偽單邊帶信號頻譜，其表達式如下：

H₁與信號頻譜相乘得到偽單邊帶信號的頻譜；

H₂用于實現色散補償，其表達式如下：

其中F_s為模數轉換器采樣頻率，c為光速，L為光纖長度，B為信號等效帶寬，D為光纖色散系數，f_c為光載波頻率，f為信號頻率，f₀為振光譜線偏離信號頻譜中心的頻偏；將H₁(f)，H₂(f)相乘即得到復合傳函H(f)的表達式。

3.一種采用單探測器的光場重建與色散補償的方法，其特征在于，涉及本振激光器、光耦合器、光探測器、模數轉換器和數字信號處理系統，包括以下步驟：

本振光由位于光發射機中的本振激光器產生并伴隨信號傳輸，或由位于光接收機中的本振激光器產生；信號光與本振光經過光耦合器進行合波，本振光譜線偏離信號頻譜中心的頻偏為f₀，位于入射光信號頻譜一側的邊緣，與信號光合波形成偽單邊帶信號；

偽單邊帶信號經過光探測器轉換為電信號；

光探測器與模數轉換器間采用交流耦合，輸入模數轉換器的信號轉換為數字信號后進入數字信號處理系統進行處理；

所述數字信號處理包括以下步驟：首先對輸入數據流進行重疊分塊，使得每個數據塊的開頭與上一個數據塊結尾有重復，結尾與下一個數據塊開頭也有重復；對重疊分塊數據進行快速傅里葉變換得到每個數據塊的頻譜；對數據塊的頻譜乘以復合傳函H，得到色散補償后的偽單邊帶信號的頻譜，再將偽單邊帶信號的頻譜進行位移，使得輸入信號頻譜中心位置處于零頻處；進行逆快速傅里葉變換在時域重建無色散損傷的輸入信號光場，最后提取未重疊的數據作為輸出數據。

4.根據權利要求3采用單探測器的光場重建與色散補償的方法，其特征在于，所述復合傳函H＝H₁×H₂，H₁用于提取偽單邊帶信號頻譜，其表達式如下：

H₁與信號頻譜相乘得到偽單邊帶信號的頻譜；

H₂用于實現色散補償，其表達式如下：

其中F_s為模數轉換器采樣頻率，c為光速，L為光纖長度，B為信號等效帶寬，D為光纖色散系數，f_c為光載波頻率，f為信號頻率，f₀為振光譜線偏離信號頻譜中心的頻偏；將H₁(f)，H₂(f)相乘即可以得到復合傳函H(f)的表達式。