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專利名稱：一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及光電檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前OTTD (Optical True Time Delay,光實(shí)時(shí)延遲線)技術(shù)主要采用光 開(kāi)關(guān)控制不同的光纖長(zhǎng)度陣列實(shí)現(xiàn)光實(shí)時(shí)延遲，其時(shí)間延遲主要由光纖長(zhǎng)度 決定，延遲的精度主要由光纖切割精度決定，而切換時(shí)間、隔離度、插入損 耗等其它延遲指標(biāo)主要由光開(kāi)關(guān)決定，所以光開(kāi)關(guān)的性能也是OTTD技術(shù)性 能的主要因素。特別在精確延遲或相位控制系統(tǒng)中，要求的精度在皮秒或亞 皮秒量級(jí)，而光開(kāi)關(guān)的光程差一般在皮秒量級(jí)，在這種情況下光開(kāi)關(guān)的光程 差是不能被忽略的，但是目前光開(kāi)關(guān)廠家只提供波長(zhǎng)范圍、插入損耗、串?dāng)_ 等常規(guī)指標(biāo)，不能提供光開(kāi)關(guān)的光程差指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法和裝置，實(shí)現(xiàn)了光開(kāi)關(guān)內(nèi)部 微小光程差的測(cè)量，從而提高了OTTD技術(shù)光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法，包括 將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào)制到光載波上，得到 的光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換到一條通路后，經(jīng)過(guò)合光得到一路光纖傳輸信號(hào)； 所述光纖傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)光電解調(diào)后，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè) 通路的群時(shí)延，將所述兩個(gè)通路的群時(shí)延通過(guò)轉(zhuǎn)換得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路 的光程差。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的裝置，包括
4光源模塊，用于產(chǎn)生光載波；
電光調(diào)制模塊，用于將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào) 制到光載波上，得到光信號(hào)-，
光開(kāi)關(guān)模塊，用于將電光調(diào)制模塊輸出的光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換到一條
通路上；
合光模塊，用于將光開(kāi)關(guān)模塊切換到的通路上的光信號(hào)經(jīng)過(guò)合光得到一 路光纖傳輸信號(hào)；
光電解調(diào)模塊，用于對(duì)合光模塊輸出的光纖傳輸信號(hào)進(jìn)行光電解調(diào)； 矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊，用于提供電光調(diào)制模塊所需的輸入電信號(hào)，并對(duì)光
電解調(diào)模塊輸出的信號(hào)根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的群時(shí)
延；
轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊得到的兩個(gè)通路的群時(shí)延進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的光程差。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法和裝置，操作簡(jiǎn)便且 精度較高，從而提高了OTTD技術(shù)光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。


圖l為本發(fā)明實(shí)施例的一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的光開(kāi)關(guān)內(nèi)部通路的結(jié)構(gòu)示意圖，其中"一一
"表示直通通路，"…"表示斜通通路；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊所得的群時(shí)延與理想群時(shí)延的
示意圖，其中"——"表示矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊所得的群時(shí)延，"…"表示理
想群時(shí)延；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中提供直流偏置電壓時(shí)獲得光開(kāi)關(guān)光程差裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖5為本發(fā)明實(shí)施例中所述直流偏置模塊10的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方案中，首先將矢量網(wǎng)絡(luò) 分析模塊提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào)制到光載波上，得到光信號(hào)，然后將 所述光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換到一條通路后，經(jīng)過(guò)合光得到一路光纖傳輸信 號(hào)，所述光纖傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)光電解調(diào)后，矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部 兩個(gè)通路的群時(shí)延，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到的光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的群時(shí) 延，最后將所述兩個(gè)通路的群時(shí)延通過(guò)轉(zhuǎn)換得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的光程 差；若將合光后得到的所述光纖傳輸信號(hào)進(jìn)行分光，則得到的另一路光纖傳 輸信號(hào)依次經(jīng)過(guò)探測(cè)和直流偏置控制后給電光調(diào)制提供直流偏置電壓；所述 矢量網(wǎng)絡(luò)分析是通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊實(shí)現(xiàn)的，所述轉(zhuǎn)換可以根據(jù)光開(kāi)關(guān)內(nèi) 部?jī)蓷l通路的群時(shí)延得到兩個(gè)通路的群時(shí)延差，并將所述群時(shí)延差與光速相 乘，因?yàn)榭諝獾恼凵渎逝c真空的折射率非常接近，所以所述光速為了方便采 用的是真空中的光速。
系統(tǒng)的群時(shí)延，可用fg表示，指群信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)傳播時(shí)，系
統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)整體產(chǎn)生的時(shí)延，表示波群的信號(hào)能量從系統(tǒng)的輸入端傳到 輸出端所需的時(shí)間。群時(shí)延具有信號(hào)傳播意義上的時(shí)延含義。對(duì)于一般的傳 輸系統(tǒng)，傳輸函數(shù)可以寫(xiě)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(duì)w的一次導(dǎo)數(shù)、"^(w)/^即為傳輸系統(tǒng)的群
時(shí)延。當(dāng)系統(tǒng)的幅度特性為常數(shù)時(shí)，群時(shí)延完全由系統(tǒng)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(shù)轉(zhuǎn)換、比
例積分微分和數(shù)模轉(zhuǎn)換。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不
局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可
輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明
的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的裝置，如圖1所示，包
括
光源模塊l，用于產(chǎn)生光載波，送入電光調(diào)制模塊2的光載波輸入端口， 所述光源模塊1可以采用分布反饋式保偏輸出半導(dǎo)體激光器；
電光調(diào)制模塊2，用于將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光 調(diào)制到光載波上，得到光信號(hào)，所述電光調(diào)制模塊2可以采用帶尾纖的電光 調(diào)制器，所述調(diào)制器有四個(gè)端口，分別為光載波輸入端口、電信號(hào)輸入端
口、直流偏置電壓輸入端口和光輸出端口；
光開(kāi)關(guān)模塊3，用于將電光調(diào)制模塊2的光輸出端口輸出的光信號(hào)通過(guò)光 開(kāi)關(guān)切換到一條通路上，所述光開(kāi)關(guān)模塊3可以采用數(shù)字控制系統(tǒng)控制不同 通路的切換；
合光模塊4，用于將光開(kāi)關(guān)模塊3切換到的通路上的光信號(hào)經(jīng)過(guò)合光得到 一路光纖傳輸信號(hào)，所述合光模塊4可以采用50: 50的耦合器，它可以使光 開(kāi)關(guān)的不同通路都由 一路輸出 ，
光電解調(diào)模塊5，用于對(duì)合光模塊4或分光模塊8輸出的光纖傳輸信號(hào)進(jìn)
行光電解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)還可以進(jìn)行放大、濾波等信號(hào)處理過(guò)程，以便得 到低噪聲不失真的信號(hào)來(lái)提供給矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6;
矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6，用于提供電光調(diào)制模塊2所需的輸入電信號(hào)，并對(duì) 光電解調(diào)模塊5得到的低噪聲不失真信號(hào)根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部 兩個(gè)通路的群時(shí)延，例如，如圖2所示，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6輸出的電信號(hào) 提供給電光調(diào)制模塊2，電光調(diào)制模塊2輸出的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光開(kāi)關(guān)模塊3選擇 的通路一 (直通通路)，經(jīng)過(guò)合光模塊4和光電解調(diào)模塊5后由矢量網(wǎng)絡(luò)分析 模塊6得到光開(kāi)關(guān)模塊3選擇的通路一的群時(shí)延^ ，光開(kāi)關(guān)模塊3采用數(shù)字控
制系統(tǒng)選擇通路二 (斜通通路)后經(jīng)過(guò)合光模塊4和光電解調(diào)模塊5及矢量網(wǎng) 絡(luò)分析模塊6得到通路二的群時(shí)延^ 。所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6可以采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以達(dá)到光開(kāi)關(guān)光程差測(cè)量的精度要求。從圖3中可以看出本發(fā)明 實(shí)施例測(cè)得的群時(shí)延與理想群時(shí)延在有效頻段內(nèi)十分接近，故精度高。
轉(zhuǎn)換模塊7，用于根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊6得到的光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的 群時(shí)延rgl和rg2進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路之間的光程差A(yù)Z。，具體用 于根據(jù)光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓷l通路的群時(shí)延^和^得到群時(shí)延差A(yù)^-^-^，并 將所述群時(shí)延差A(yù)rg與光速c相乘，得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的光程差A(yù)Z。， 運(yùn)算的公式為AZ。=CArg=C(V_rg1)，其中c^.0xl()8m"為真空中的光速，
因?yàn)榭諝獾恼凵渎逝c真空的折射率非常接近，所以為了方便采用了真空中的 光速；
若光開(kāi)關(guān)內(nèi)部的光程差很微小時(shí)，光開(kāi)關(guān)模塊3可采用W個(gè)相同光幵關(guān) 的級(jí)聯(lián)，則運(yùn)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，用于將合光模塊4輸出的光纖傳輸信號(hào)進(jìn)行分光得到兩路光 纖傳輸信號(hào)， 一路光纖傳輸信號(hào)送入光電解調(diào)模塊5，另一路光纖傳輸信號(hào) 送入探測(cè)模塊9，所述分光模塊8可以采用10: 90的耦合器，它可以將光信號(hào) 分配為兩路傳輸；
探測(cè)模塊9，用于探測(cè)分光模塊8輸出的另一路光纖傳輸信號(hào)，可以探測(cè) 到所述光纖傳輸信號(hào)的平均功率；
直流偏置模塊IO，用于將探測(cè)后的平均功率對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)進(jìn)行直流偏 置控制得到直流偏置電壓，提供給電光調(diào)制模塊2的直流偏置電壓輸入端 口，采用直流偏置電壓控制提供給電光調(diào)制模塊2是為了一旦器件受到環(huán)境 影響，如溫度波動(dòng)等，此直流偏置電壓控制能使電路繼續(xù)跟蹤并校正線性偏 置點(diǎn)；
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，用于將探測(cè)后的所述光纖傳輸信號(hào)的平均功率對(duì)
應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行放大并去除噪聲；
模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊102，用于對(duì)放大去噪子模塊101的輸出量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)
換；
比例積分微分子模塊103，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊102的輸出量進(jìn)行比例 積分微分處理，得到直流偏置電壓數(shù)字量；
數(shù)模轉(zhuǎn)換子模塊104，用于將直流偏置電壓數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量得到的 直流偏置電壓，提供給電光調(diào)制模塊2的直流偏置電壓輸入端口。
本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案能實(shí)現(xiàn)單個(gè)光開(kāi)關(guān)或者光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)時(shí)不同通路 的光程差的測(cè)量，并可獲得不同光纖長(zhǎng)度陣列的光開(kāi)關(guān)光程差。因?yàn)槭噶烤W(wǎng) 絡(luò)分析模塊的精度很高，所以本發(fā)明實(shí)施例獲得的光開(kāi)關(guān)光程差也是精度很 高的，從而提高了OTTD技術(shù)光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。
權(quán)利要求
1、一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法，其特征在于，包括將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào)制到光載波上，得到的光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換到一條通路后，經(jīng)過(guò)合光得到一路光纖傳輸信號(hào)；所述光纖傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)光電解調(diào)后，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的群時(shí)延，將所述兩個(gè)通路的群時(shí)延通過(guò)轉(zhuǎn)換得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的光程差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述光開(kāi)關(guān)切換到一條通路經(jīng)過(guò)合光后進(jìn)行分光得到的另一路光纖傳輸信號(hào)依次經(jīng)過(guò)探測(cè)和直流偏置 控制后給電光調(diào)制提供直流偏置電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述直流偏置控制包括放大去噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換、比例積分微分和數(shù)模轉(zhuǎn)換。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換是根據(jù)光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓷l通路的群時(shí)延得到群時(shí)延差，并將所述群時(shí)延差與光速相乘。
5、 一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的裝置，其特征在于，包括 光源模塊，用于產(chǎn)生光載波；電光調(diào)制模塊，用于將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào)制到光載波上，得到光信號(hào)；光開(kāi)關(guān)模塊，用于將電光調(diào)制模塊輸出的光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換到一條 通路上-，合光模塊，用于將光開(kāi)關(guān)模塊切換到的通路上的光信號(hào)經(jīng)過(guò)合光得到一 路光纖傳輸信號(hào)；光電解調(diào)模塊，用于對(duì)合光模塊輸出的光纖傳輸信號(hào)進(jìn)行光電解調(diào)；矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊，用于提供電光調(diào)制模塊所需的輸入電信號(hào)，并對(duì)光 電解調(diào)模塊輸出的信號(hào)根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的群時(shí) 延；轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊得到的兩個(gè)通路的群時(shí)延進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的光程差。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括，分光模塊，用于將合光模塊輸出的光纖傳輸信號(hào)進(jìn)行分光得到兩路光纖 傳輸信號(hào)， 一路光纖傳輸信號(hào)送入光電解調(diào)模塊，另一路光纖傳輸信號(hào)送入 探測(cè)模塊；探測(cè)模塊，用于探測(cè)分光模塊輸出的另一路光纖傳輸信號(hào)； 直流偏置模塊，用于將探測(cè)模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行直流偏置控制得到直流 偏置電壓，提供給電光調(diào)制模塊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述直流偏置模塊包括， 放大去噪子模塊，用于將探測(cè)后的所述光纖傳輸信號(hào)進(jìn)行放大并去除噪聲；模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊，用于對(duì)放大去噪子模塊的輸出量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 比例積分微分子模塊，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊的輸出量進(jìn)行比例積分微 分處理；數(shù)模轉(zhuǎn)換子模塊，用于將比例積分微分子模塊的輸出量進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得 到直流偏置電壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊具體用于根 據(jù)光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓷l通路的群時(shí)延得到群時(shí)延差，并將所述群時(shí)延差與光速相 乘。
全文摘要
一種獲得光開(kāi)關(guān)光程差的方法和裝置，它的方案為首先將矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供的輸入電信號(hào)經(jīng)過(guò)電光調(diào)制到光載波上，得到光信號(hào)，然后將所述光信號(hào)通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換到一條通路后經(jīng)過(guò)合光得到一路光纖傳輸信號(hào)，所述光纖傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)光電解調(diào)后，根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的群時(shí)延，最后將所述兩個(gè)通路的群時(shí)延通過(guò)轉(zhuǎn)換得到光開(kāi)關(guān)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)通路的光程差。它實(shí)現(xiàn)了光開(kāi)關(guān)內(nèi)部微小光程差的測(cè)量，從而提高了OTTD技術(shù)光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的延遲精度。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101539474SQ20091008211
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者張春熹, 張曉青, 攀 歐, 胡姝玲, 胡漢偉, 陳亦男 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)