一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，包括：由激光器模块发射出C波段扫频光脉冲信号；扫频激光脉冲信号发出后通过环形器进入待测光链路；待测光链路上的每个编码节点都放置有一串不同中心波长组合的弱反射光栅阵列，每个光栅都有选择性地将脉冲的特定波长反射一部分，剩余光功率继续沿光链路传输完成对之后节点的编码；反射回监测端的编码脉冲信号经由环行器到达波分解复用器，光脉冲在此处按照波长分解为一路以上，并由光电探测器阵列转换为电信号后由采集卡转换为数字信号后并由上位机处理；解决了现有编码技术不能适用于实现对大规模、可靠性要求高全光网络的串行编码等技术问题。求高全光网络的串行编码等技术问题。求高全光网络的串行编码等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法


[0001]本专利技术属于光纤编码
，尤其涉及一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法。

技术介绍

[0002]光纤编码是实现全光网络数字化的基础和核心技术。光纤链路安全是保证光接入网安全的基础，有研究表明光网络故障中约有三分之一是由光纤线缆故障引起，因此为光接入网中每一个光纤链路的节点进行数字化编码并利用此编码对网络状态实施监测，实现更精准、可靠、智能、高效的全光网络数字化管理是光接入网可以高效稳定运行的前提。光纤编码的效率直接影响到了全光网络数字化实现的效果，基于扫频激光器和弱反射率光栅串的光纤编码方法可以对一条光链路中串行的大量节点进行编码，并精确的定位到这些节点位置，能够为光网络维护提供更多的信息支持。
[0003]目前所使用的光纤编码技术大多使用全反射光栅，因此对于同一条光链路进行节点编码时，在同一个节点，一种中心波长的光只能使用一次，节点数量决定了所需使用的光纤光栅中心波长的种类数，同时也影响到了激光器输出光脉冲波长的覆盖范围。当节点数增加时，光栅种类数与激光器带宽随之增加，无法适用于节点数较多的光纤链路。
[0004]现有技术在编码时所使用的激光器主要为多波长脉冲光源，这种光源可以接受外部信号控制，同时由激光器阵列产生多个在时域上宽度、功率、周期相同；在波长域上中心波长不同、3dB带宽相同的光脉冲。由于每个激光器都采取了固定中心波长，因此链路中使用的光栅中心波长也需要与其对应，当编码节点处使用的光栅因为环境温度改变而发生反射中心波长漂移时，会由于光源与光栅波长不匹配，使得反射光功率大幅下降甚至消失，对编码准确度造成影响；现有技术编码技术并不能适用于实现对大规模、可靠性要求高全光网络的串行编码，

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，以解决现有技术的光纤编码技术存在的当节点数增加时，光栅种类数与激光器带宽随之增加，无法适用于节点数较多的光纤链路；由于光源与光栅波长不匹配，使得反射光功率大幅下降甚至消失，对编码准确度造成影响；现有技术编码技术并不能适用于实现对大规模、可靠性要求高全光网络的串行编码等技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，所述方法包括：
[0008]步骤1、由激光器模块发射出C波段扫频光脉冲信号，扫频激光脉冲信号的波长范围覆盖所有编码使用弱反射光栅的中心波长；
[0009]步骤2、扫频激光脉冲信号发出后通过环形器进入待测光链路；待测光链路上的每个编码节点都放置有一串不同中心波长组合的弱反射光栅阵列，每个光栅都有选择性地将
脉冲的特定波长反射一部分，这组反射光形成该编码节点的唯一脉冲波长组合，剩余光功率继续沿光链路传输完成对之后节点的编码；
[0010]步骤3、反射回监测端的编码脉冲信号经由环行器到达波分解复用器，光脉冲在此处按照波长分解为一路以上，并由光电探测器阵列转换为电信号后由采集卡转换为数字信号后并由上位机处理。
[0011]编码器由若干个弱反射率光栅串串联而成，其中对应码字为1的波长都安装了相应的弱反射光栅，而对应码字为0的波长都没有安装光栅。
[0012]激光器模块接受外部信号控制产生扫频光脉冲。
[0013]在每个光脉冲时间内，光的中心波长随时间线性增加或减少，波长改变的起止范围覆盖所有弱反射光栅使用的中心波长，且在中心波长改变时激光器功率保持恒定。
[0014]所述弱反射光栅阵列包括m种中心波长的弱反射光栅，除中心波长外，光栅的反射率和带宽参数都相同且反射率低于1％以保证每种中心波长光脉冲在链路上串联的每个光栅处能够产生区别于噪声的反射光。
[0015]波分解复用器、采集卡和光电探测器阵列的通道数与链路中使用光栅的种类数相同，均为m；波分解复用器每个通道的透射带宽完全覆盖一种光栅的反射带宽，不同通道的透射带宽彼此隔离，反射回的光脉冲在此处完全分解为波长不同的脉冲，先光电探测器阵列完成光电转换，再经过采集卡采集后送至上位机处理。
[0016]为了保证每个编码节点都包含至少一个波长的光脉冲信号，每个编码器至少包含一个弱反射率光栅。
[0017]一条光链路上使用包含m种中心波长的光栅总共产生2
m
‑
1种编码，每一个编码都唯一地对应到链路中的一个编码节点。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术以脉冲扫频激光器输出的探测光脉冲作为编码信息的载体，通过弱反射光栅阵列的选择性反射特性对光脉冲的波长进行二维编码，能在使用有限波长资源的情况下，实现对大量用户的串行编码；由激光器模块发射出C波段扫频脉冲信号，扫频激光的波长扫描范围覆盖所有用于编码的光栅的中心波长，光脉冲发出后通过环形器进入待测光链路，该链路上的每个编码节点都串联有多个不同中心波长组合的弱反射光栅，每个光栅都有选择性地将脉冲的特定波长反射很少的一部分，反射光形成该编码节点的唯一波长编码组合，剩余光功率继续沿光链路传输完成对后续节点的编码，传回监测端反射光通过环形器到达接收模块后，再交由上位处理；使用弱反射光栅，每次光通过光栅时，只有很小功率的光被反射，而保存下更多的光以供后续的光栅继续完成反射，同一个中心波长的光可以在一条链路中可以被反射很多次，实现了对光波长的复用，大大减少了光栅和激光器对波长资源的使用；本专利技术提出了基于扫频激光器和弱反光栅的光纤编码方法，利用弱反射光栅串通过波长复用提高光纤光栅编码技术的效率，同时使用扫频激光器克服光栅波长漂移的影响，能够满足高可靠性光网络链路监测的需求。
[0020]解决了现有技术的光纤编码技术存在的当节点数增加时，光栅种类数与激光器带宽随之增加，无法适用于节点数较多的光纤链路；由于光源与光栅波长不匹配，使得反射光功率大幅下降甚至消失，对编码准确度造成影响；现有技术编码技术并不能适用于实现对大规模、可靠性要求高全光网络的串行编码等技术问题。
附图说明
[0021]图1为基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法系统图；
[0022]图2为多波长激光器所输出光脉冲的光谱图；
[0023]图3为码字为110101的弱反射光栅阵列编码器结构图；
[0024]图4为使用6种中心波长光栅时编码前后光脉冲光谱图；
[0025]图5为使用6种中心波长光栅时每个波长通道接收到光信号示意图。
具体实施方式
[0026]针对上述的编码规模受可使用波长限制的问题，本专利技术利用现有扫频激光技术和弱反射光纤光栅阵列相结合，提高了在一条光纤链路上编码大量节点时的波长资源利用效率，解决目前技术编码规模仍然有限，无法满足多节点网络使用要求的问题。
[0027]为了提高在一条光纤链路上编码大量节点时的波长资源利用效率，本专利技术专利技术提出了以下编码方法：包括以下步骤：
[0028](1)由激光器模块发射出C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1、由激光器模块发射出C波段扫频光脉冲信号，扫频激光脉冲信号的波长范围覆盖所有编码使用弱反射光栅的中心波长；步骤2、扫频激光脉冲信号发出后通过环形器进入待测光链路；待测光链路上的每个编码节点都放置有一串不同中心波长组合的弱反射光栅阵列，每个光栅都有选择性地将脉冲的特定波长反射一部分，这组反射光形成该编码节点的唯一脉冲波长组合，剩余光功率继续沿光链路传输完成对之后节点的编码；步骤3、反射回监测端的编码脉冲信号经由环行器到达波分解复用器，光脉冲在此处按照波长分解为一路以上，并由光电探测器阵列转换为电信号后由采集卡转换为数字信号后并由上位机处理。2.根据权利要求1所述的一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，其特征在于：编码器由若干个弱反射率光栅串串联而成，其中对应码字为1的波长都安装了相应的弱反射光栅，而对应码字为0的波长都没有安装光栅。3.根据权利要求1所述的一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，其特征在于：激光器模块接受外部信号控制产生扫频光脉冲。4.根据权利要求3所述的一种基于扫频激光器和弱反光栅阵列的光纤编码方法，其特征在于：在每个光脉冲时间内，光的中心波长随时间线性增加或减少，波长改变的起止范围覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭，张光辉，尹志帆，汤玮，陈晓谨，刘康，刘晴，周倩，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：