一種獲得光開關光程差的方法和裝置的製作方法
2023-05-30 09:45:26
專利名稱：一種獲得光開關光程差的方法和裝置的製作方法
技術領域：
涉及光電檢測技術，具體涉及一種獲得光開關光程差的方法和裝置。
背景技術：
目前OTTD (Optical True Time Delay,光實時延遲線)技術主要採用光 開關控制不同的光纖長度陣列實現光實時延遲，其時間延遲主要由光纖長度 決定，延遲的精度主要由光纖切割精度決定，而切換時間、隔離度、插入損 耗等其它延遲指標主要由光開關決定，所以光開關的性能也是OTTD技術性 能的主要因素。特別在精確延遲或相位控制系統中，要求的精度在皮秒或亞 皮秒量級，而光開關的光程差一般在皮秒量級，在這種情況下光開關的光程 差是不能被忽略的，但是目前光開關廠家只提供波長範圍、插入損耗、串擾 等常規指標，不能提供光開關的光程差指標。
發明內容
本發明提供了一種獲得光開關光程差的方法和裝置，實現了光開關內部 微小光程差的測量，從而提高了OTTD技術光開關實現系統的延遲精度。 本發明實施例提供了一種獲得光開關光程差的方法，包括 將矢量網絡分析模塊提供的輸入電信號經過電光調製到光載波上，得到 的光信號通過光開關切換到一條通路後，經過合光得到一路光纖傳輸信號； 所述光纖傳輸信號經過光電解調後，根據矢量網絡分析得到光開關內部兩個 通路的群時延，將所述兩個通路的群時延通過轉換得到光開關內部兩個通路 的光程差。
本發明實施例提供了一種獲得光開關光程差的裝置，包括
4光源模塊，用於產生光載波；
電光調製模塊，用於將矢量網絡分析模塊提供的輸入電信號經過電光調 制到光載波上，得到光信號-，
光開關模塊，用於將電光調製模塊輸出的光信號通過光開關切換到一條
通路上；
合光模塊，用於將光開關模塊切換到的通路上的光信號經過合光得到一 路光纖傳輸信號；
光電解調模塊，用於對合光模塊輸出的光纖傳輸信號進行光電解調； 矢量網絡分析模塊，用於提供電光調製模塊所需的輸入電信號，並對光
電解調模塊輸出的信號根據矢量網絡分析得到光開關內部兩個通路的群時
延；
轉換模塊，用於對矢量網絡分析模塊得到的兩個通路的群時延進行轉 換，得到光開關內部兩個通路的光程差。
本發明實施例提供的一種獲得光開關光程差的方法和裝置，操作簡便且 精度較高，從而提高了OTTD技術光開關實現系統的延遲精度。
圖l為本發明實施例的一種獲得光開關光程差裝置的結構示意圖； 圖2為本發明實施例所述的光開關內部通路的結構示意圖，其中"一一
"表示直通通路，"…"表示斜通通路；
圖3為本發明實施例中矢量網絡分析模塊所得的群時延與理想群時延的
示意圖，其中"——"表示矢量網絡分析模塊所得的群時延，"…"表示理
想群時延；
圖4為本發明實施例中提供直流偏置電壓時獲得光開關光程差裝置的結 構示意圖5為本發明實施例中所述直流偏置模塊10的結構示意圖。
具體實施方式
本發明實施例提供的一種獲得光開關光程差的方案中，首先將矢量網絡 分析模塊提供的輸入電信號經過電光調製到光載波上，得到光信號，然後將 所述光信號通過光開關切換到一條通路後，經過合光得到一路光纖傳輸信 號，所述光纖傳輸信號經過光電解調後，矢量網絡分析模塊得到光開關內部 兩個通路的群時延，根據矢量網絡分析得到的光開關內部兩個通路的群時 延，最後將所述兩個通路的群時延通過轉換得到光開關內部兩個通路的光程 差；若將合光後得到的所述光纖傳輸信號進行分光，則得到的另一路光纖傳 輸信號依次經過探測和直流偏置控制後給電光調製提供直流偏置電壓；所述 矢量網絡分析是通過矢量網絡分析模塊實現的，所述轉換可以根據光開關內 部兩條通路的群時延得到兩個通路的群時延差，並將所述群時延差與光速相 乘，因為空氣的折射率與真空的折射率非常接近，所以所述光速為了方便採 用的是真空中的光速。
系統的群時延，可用fg表示，指群信號通過線性系統或網絡傳播時，系
統或網絡對信號整體產生的時延，表示波群的信號能量從系統的輸入端傳到 輸出端所需的時間。群時延具有信號傳播意義上的時延含義。對於一般的傳 輸系統，傳輸函數可以寫成H(加)-^y)Z^y)，其中」(w)為幅度-頻率特性， 0(w)為相位-頻率特性，^y)對w的一次導數、"^(w)/^即為傳輸系統的群
時延。當系統的幅度特性為常數時，群時延完全由系統的相位特性決定。
在上述方案中，所述直流偏置控制可以包括放大去噪、模數轉換、比
例積分微分和數模轉換。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不
局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可
輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明
的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。本發明實施例提供了一種獲得光開關光程差的裝置，如圖1所示，包
括
光源模塊l，用於產生光載波，送入電光調製模塊2的光載波輸入埠， 所述光源模塊1可以採用分布反饋式保偏輸出半導體雷射器；
電光調製模塊2，用於將矢量網絡分析模塊6提供的輸入電信號經過電光 調製到光載波上，得到光信號，所述電光調製模塊2可以採用帶尾纖的電光 調製器，所述調製器有四個埠，分別為光載波輸入埠、電信號輸入端
口、直流偏置電壓輸入埠和光輸出埠；
光開關模塊3，用於將電光調製模塊2的光輸出埠輸出的光信號通過光 開關切換到一條通路上，所述光開關模塊3可以採用數字控制系統控制不同 通路的切換；
合光模塊4，用於將光開關模塊3切換到的通路上的光信號經過合光得到 一路光纖傳輸信號，所述合光模塊4可以採用50: 50的耦合器，它可以使光 開關的不同通路都由 一路輸出 ，
光電解調模塊5，用於對合光模塊4或分光模塊8輸出的光纖傳輸信號進
行光電解調，解調後的信號還可以進行放大、濾波等信號處理過程，以便得 到低噪聲不失真的信號來提供給矢量網絡分析模塊6;
矢量網絡分析模塊6，用於提供電光調製模塊2所需的輸入電信號，並對 光電解調模塊5得到的低噪聲不失真信號根據矢量網絡分析得到光開關內部 兩個通路的群時延，例如，如圖2所示，將矢量網絡分析模塊6輸出的電信號 提供給電光調製模塊2，電光調製模塊2輸出的光信號經過光開關模塊3選擇 的通路一 (直通通路)，經過合光模塊4和光電解調模塊5後由矢量網絡分析 模塊6得到光開關模塊3選擇的通路一的群時延^ ，光開關模塊3採用數字控
制系統選擇通路二 (斜通通路)後經過合光模塊4和光電解調模塊5及矢量網 絡分析模塊6得到通路二的群時延^ 。所述矢量網絡分析模塊6可以採用矢量網絡分析儀以達到光開關光程差測量的精度要求。從圖3中可以看出本發明 實施例測得的群時延與理想群時延在有效頻段內十分接近，故精度高。
轉換模塊7，用於根據矢量網絡分析模塊6得到的光開關內部兩個通路的 群時延rgl和rg2進行轉換得到光開關內部兩個通路之間的光程差AZ。，具體用 於根據光開關內部兩條通路的群時延^和^得到群時延差A^-^-^，並 將所述群時延差Arg與光速c相乘，得到光開關內部兩個通路的光程差AZ。， 運算的公式為AZ。=CArg=C(V_rg1)，其中c^.0xl8m"為真空中的光速，
因為空氣的折射率與真空的折射率非常接近，所以為了方便採用了真空中的 光速；
若光開關內部的光程差很微小時，光開關模塊3可採用W個相同光幵關 的級聯，則運算的公式為A=,，其中&3.0xlOSm"為真空中的光速。 上述裝置中，如圖4所示，還可以包括
分光模塊8，用於將合光模塊4輸出的光纖傳輸信號進行分光得到兩路光 纖傳輸信號， 一路光纖傳輸信號送入光電解調模塊5，另一路光纖傳輸信號 送入探測模塊9，所述分光模塊8可以採用10: 90的耦合器，它可以將光信號 分配為兩路傳輸；
探測模塊9，用於探測分光模塊8輸出的另一路光纖傳輸信號，可以探測 到所述光纖傳輸信號的平均功率；
直流偏置模塊IO，用於將探測後的平均功率對應的電壓信號進行直流偏 置控制得到直流偏置電壓，提供給電光調製模塊2的直流偏置電壓輸入端 口，採用直流偏置電壓控制提供給電光調製模塊2是為了一旦器件受到環境 影響，如溫度波動等，此直流偏置電壓控制能使電路繼續跟蹤並校正線性偏 置點；
上述裝置中，所述直流偏置模塊IO，如圖5所示，可以包括放大去噪子模塊101，用於將探測後的所述光纖傳輸信號的平均功率對
應的電信號進行放大並去除噪聲；
模數轉換子模塊102，用於對放大去噪子模塊101的輸出量進行模數轉
換；
比例積分微分子模塊103，用於將模數轉換子模塊102的輸出量進行比例 積分微分處理，得到直流偏置電壓數字量；
數模轉換子模塊104，用於將直流偏置電壓數字量轉換成模擬量得到的 直流偏置電壓，提供給電光調製模塊2的直流偏置電壓輸入埠。
本發明實施例的技術方案能實現單個光開關或者光開關級聯時不同通路 的光程差的測量，並可獲得不同光纖長度陣列的光開關光程差。因為矢量網 絡分析模塊的精度很高，所以本發明實施例獲得的光開關光程差也是精度很 高的，從而提高了OTTD技術光開關實現系統的延遲精度。
權利要求
1、一種獲得光開關光程差的方法，其特徵在於，包括將矢量網絡分析模塊提供的輸入電信號經過電光調製到光載波上，得到的光信號通過光開關切換到一條通路後，經過合光得到一路光纖傳輸信號；所述光纖傳輸信號經過光電解調後，根據矢量網絡分析得到光開關內部兩個通路的群時延，將所述兩個通路的群時延通過轉換得到光開關內部兩個通路的光程差。
2、 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述光開關切換到一條通路經過合光後進行分光得到的另一路光纖傳輸信號依次經過探測和直流偏置 控制後給電光調製提供直流偏置電壓。
3、 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述直流偏置控制包括放大去噪、模數轉換、比例積分微分和數模轉換。
4、 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述轉換是根據光開關內部兩條通路的群時延得到群時延差，並將所述群時延差與光速相乘。
5、 一種獲得光開關光程差的裝置，其特徵在於，包括 光源模塊，用於產生光載波；電光調製模塊，用於將矢量網絡分析模塊提供的輸入電信號經過電光調製到光載波上，得到光信號；光開關模塊，用於將電光調製模塊輸出的光信號通過光開關切換到一條 通路上-，合光模塊，用於將光開關模塊切換到的通路上的光信號經過合光得到一 路光纖傳輸信號；光電解調模塊，用於對合光模塊輸出的光纖傳輸信號進行光電解調；矢量網絡分析模塊，用於提供電光調製模塊所需的輸入電信號，並對光 電解調模塊輸出的信號根據矢量網絡分析得到光開關內部兩個通路的群時 延；轉換模塊，用於對矢量網絡分析模塊得到的兩個通路的群時延進行轉 換，得到光開關內部兩個通路的光程差。
6、 根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，還包括，分光模塊，用於將合光模塊輸出的光纖傳輸信號進行分光得到兩路光纖 傳輸信號， 一路光纖傳輸信號送入光電解調模塊，另一路光纖傳輸信號送入 探測模塊；探測模塊，用於探測分光模塊輸出的另一路光纖傳輸信號； 直流偏置模塊，用於將探測模塊輸出的信號進行直流偏置控制得到直流 偏置電壓，提供給電光調製模塊。
7、 根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述直流偏置模塊包括， 放大去噪子模塊，用於將探測後的所述光纖傳輸信號進行放大並去除噪聲；模數轉換子模塊，用於對放大去噪子模塊的輸出量進行模數轉換； 比例積分微分子模塊，用於將模數轉換子模塊的輸出量進行比例積分微 分處理；數模轉換子模塊，用於將比例積分微分子模塊的輸出量進行數模轉換得 到直流偏置電壓。
8、 根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述轉換模塊具體用於根 據光開關內部兩條通路的群時延得到群時延差，並將所述群時延差與光速相 乘。
全文摘要
一種獲得光開關光程差的方法和裝置，它的方案為首先將矢量網絡分析模塊提供的輸入電信號經過電光調製到光載波上，得到光信號，然後將所述光信號通過光開關切換到一條通路後經過合光得到一路光纖傳輸信號，所述光纖傳輸信號經過光電解調後，根據矢量網絡分析得到光開關內部兩個通路的群時延，最後將所述兩個通路的群時延通過轉換得到光開關內部兩個通路的光程差。它實現了光開關內部微小光程差的測量，從而提高了OTTD技術光開關實現系統的延遲精度。
文檔編號G01M11/02GK101539474SQ20091008211
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月14日 優先權日2009年4月14日
發明者張春熹, 張曉青, 攀 歐, 胡姝玲, 胡漢偉, 陳亦男 申請人:北京航空航天大學