[發明專利]波分復用光纖傳感系統的信號傳輸非線性效應抑制裝置及方法

在審

• 申請號: 202111497888.0
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114034325A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 汪樟海;徐漢鋒;張紅;葛輝良
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D5/353;G01D3/036
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 楊夢婧

本發明涉及一種波分復用光纖傳感系統的信號傳輸非線性效應抑制裝置及方法，屬于光纖傳感技術領域，裝置主要包括波帶分離器件、光延時線圈組和波帶合波器件，光延時線圈組的各個線圈兩端分別連接波帶分離器件的輸出端口和波帶和波帶合波器件的輸入端口。波帶分離器件將傳輸的脈沖光信號分為若干波帶，每個波帶的傳輸信號經過一組傳輸延時線圈組進行傳輸延時，傳輸延時后各個波帶的脈沖光信號在時域上產生時間錯位，經過波帶合波器件合波后，傳輸光信號任意傳輸時刻的傳輸脈沖中包含波長信道數小于總波長信道數，因不同波長信道間相互作用導致的非線性效應得到抑制。本發明采用全光學方式，采用的光路結構簡單，易于實現。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，特別涉及一種波分復用光纖傳感系統的信號傳輸非線性效應抑制裝置及方法。

背景技術

光纖傳感技術因光纖傳輸損耗小且傳輸損耗易于補償的特點，特別適用于遠距離的信息傳感和信號傳輸。波分復用光纖傳感系統，尤其是密集波分復用的光纖傳感系統，采用波分復用技術，在一根傳輸光纖中實現了多個波長信道的同時傳輸，極大的提高了傳感系統的規模和信息傳輸帶寬。波分復用系統不同波長信道之間的相互作用，會引起交叉相位調制(CPM)和四波混頻(FWM)等非線性效應。在密集波分復用系統中，由于波長信道多而密集，信道間隔小，光功率密度大，致使四波混頻效應等非線性效應現象造成系統信號功率下降或非線性相位噪聲上升，系統性能下降。因此，需要對非線性效應進行抑制。

目前的非線性效應抑制裝置主要應用于光通信行業，包括電學方式和光學方式。電學方式依賴于系統接收端的數字信號處理，采用軟件對光纖非線性效應進行補償，主要解決非線性效應對數字信號傳輸的影響，不適用于解決光纖傳感領域的模擬傳感信號非線性效應問題。光學方式實現復雜程度高，如光相位共軛(OPC)設備，結構復雜，且難以匹配光纖傳感系統的光路結構，也不適用于一般的光纖傳感系統。

基于此，做出本申請。

發明內容

針對光纖傳感系統的信息傳感和信號傳輸性能提升需求，以解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明的第一個目的在于提出一種波分復用光纖傳感系統的信號傳輸非線性效應抑制裝置，實現波分復用光纖傳感系統的不同波長信道的信號在時域上的錯時傳輸，降低波長信道間相互作用引起的非線性效應影響，實現了光纖傳感系統信息傳感和信號傳輸性能提升。

本發明的第二個目的在于提出一種波分復用光纖傳感系統的信號傳輸非線性效應抑制方法。

為了實現上述目的，本發明第一方面提出了一種波分復用光纖傳感系統的信號傳輸非線性效應抑制裝置，采取的技術方案如下：

包括波帶分離器件，位于裝置前端，用于接收傳輸的脈沖光信號并將脈沖周期內的脈沖光信號分離為多個波帶，每個波帶包含若干個波長信道；光延時線圈組，位于裝置中間，輸入輸出兩端分別連接波帶分離器件的輸出端口和波帶合波器件的輸入端口，用于將多個波帶的脈沖信號分別進行不同時間的傳輸延時，使各個波帶的脈沖光信號在時域上產生時間錯位；波帶合波器件，位于裝置后端，用于將延時后的各個波帶的脈沖信號進行合波，使合波后的脈沖光信號在任意傳輸時刻包含的波長信道數小于脈沖周期內的總波長信道數。

結合第一方面，提出第一種優選方案，所述光延時線圈組包括多個長度不同的光延時線圈，光延時線圈數量與分離的波帶數量相同，一個波帶的脈沖光信號對應一個光延時線圈。

結合第一方面，提出第一種優選方案，傳輸的脈沖光信號的脈沖周期為T，脈沖信道為N，脈寬為t_d，光延時線圈數量為K，K個光延時線圈對應的光脈沖延時依次為t₀，t₁，t₂，……，t_K-1，t_K，光脈沖延產生的時間錯位t＝t_K-t_K-1≥t_d。