CN107147002A - 基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法 - Google Patents

基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法，包括：通信调制模块，用于将接收的原始信号加载到通信激光中，得到调制激光；激光分流模块，用于将所述调制激光分流，得到第一调制激光；激光合流模块，用于将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到一束合流激光；光电探测器，用于将所述合流激光进行光电转换，得到并输出电信号；处理器，用于根据原始信号和电信号计算误码率，根据该误码率得到并输出第一控制信号至通信调制模块，以调整所述通信激光的波长。此外，本发明还提供了一种方法，能将电信号与初始信号进行对比，得出的误码率对激光器波长抖动非常敏感，因此能够有效地提高对通信激光器波长的控制精度。

Description

基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法
技术领域
本发明涉及光网络通信激光器领域，尤其涉及基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法。
背景技术
长期以来，在光通信领域，激光器波长的稳定是一个最基础的要素，它关系到后端光网络所有器件参数、性能等方面的设置，更会对整个光通信链路信号产生影响。因此很多稳频的方法被运用到实际器件中，如外腔法稳频、锁模法稳频。而如今激光器波长可调稳频在不同的领域提出了更高精度的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法，以解决上述的至少一项技术问题。
(二)技术方案
本发明的一方面，提供了一种基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置，包括：
通信调制模块，用于将接收的原始信号加载到通信激光中，得到调制激光；
激光分流模块，用于将所述调制激光分流，得到第一调制激光；
激光合流模块，用于将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到一束合流激光；
光电探测器，用于将所述合流激光进行光电转换，得到并输出电信号；
处理器，用于根据原始信号和电信号计算误码率，根据该误码率得到并输出第一控制信号至通信调制模块，以调整所述通信激光的波长。
可选地，所述通信调制模块包括：
通信激光器，用于发射通信激光；
调制器，用于将所述原始信号加载到所述通信激光中，得到调制激光。
可选地，所述激光分流模块按能量、波长、发散角以及激光模场中的一个或多个参数设定调制激光的分配比例或分配方式，以进行分流。
可选地，所述调制激光经过分流，还得到输出至外部供正常通信的第二调制激光。
可选地，所述装置还包括：
参考激光器，用于发射参考激光；
第一驱动电路，用于根据处理器输出的第二控制信号，驱动所述通信激光器；
第二驱动电路，用于根据处理器输出的第三控制信号，驱动所述参考激光器。
可选地，所述参考激光器为单个激光器，或者为多个激光器组成的阵列激光器；且该参考激光器的中心波长可调范围覆盖通信激光器的中心波长，参考光激光器可调波长精度范围≤0.01nm。
可选地，所述光电探测器的响应度≤-30dbm。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频的方法，包括步骤：
将原始信号加载在通信激光上，得到调制激光；
将调制激光进行分流，得到第一调制激光；
将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到合流激光，并对该合流激光进行光电转换，得到电信号；
根据所述电信号和所述原始信号，计算误码率，根据该误码率调整所述通信激光的波长。
可选地，若该误码率＜10-2，则根据该误码率调整所述通信激光的波长，直至该误码率≥10-2。
可选地，根据能量、波长、发散角以及激光模场中的一个或多个参数设定调制激光的分配比例或分配方式对调整激光，以进行分流。
(三)有益效果
本发明相较于现有技术，具有以下优点：
1、本发明的激光波长可调且长时稳频装置及其方法基于耦合串扰理论，将光电探测器得到的电信号与信号源发出的初始信号进行对比，得出的误码率对激光器波长抖动非常敏感，因此能够有效地提高对通信激光器波长的控制精度。
2、本发明的装置及方法通过调整通信激光的波长，使其与参考激光的波长相同，从而也使得该通信激光能够长时稳频，增强了其稳定性，适合自适应的航天、水下领域。
3、本发明的装置省去了频谱仪、光谱仪等贵重设备，降低了设备成本；同时本发明能够通过处理器对通信激光波长进行判决并反馈控制，省去不必要的光学器件，对***的稳定性做了进一步加强，并且装置中所有器件均可选用军工级器件，提高了抗辐照能力。
4、本发明的装置中的参考激光为可调谐激光，能够符合不同用户、不同应用场景的需求；且参考激光器可做成很小的模块，其装置小巧方便。
附图说明
图1为本发明实施例的基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一具体实施例的基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频方法的步骤示意图。
具体实施方式
基于耦合串扰理论，可知当两激光器波长相差较大时，通信激光器的误码率降低；当两激光器波长相近时，通信激光器的误码率升高，当完全一致时，误码率中断。基于该理论，本发明提供了基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法，将光电探测器得到的电信号与信号源发出的初始信号进行对比，得出的误码率对激光器波长抖动非常敏感，因此能够有效地提高对通信激光器波长的控制精度。相比于传统的稳频激光器，本发明省去不必要的光学器件，对稳定性、抗辐照能力做了进一步加强，且更加适用于自适应的航天、水下等领域。
在本说明书中，下述用于描述本公开原理的各种实施例只是说明，不应该以任何方式解释为限制发明的范围。参照附图的下述描述用于帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的示例性实施例。下述描述包括多种具体细节来帮助理解，但这些细节应认为仅仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员应认识到，在不背离本公开的范围和精神的情况下，可以对本文中描述的实施例进行多种改变和修改。此外，为了清楚和简洁起见，省略了公知功能和结构的描述。此外，贯穿附图，相同参考数字用于相似功能和操作。在本公开中，术语“包括”和“含有”及其派生词意为包括而非限制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例的一方面提供了基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置及方法，图1为本发明实施例的基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：通信调制模块1、激光分流模块2、激光合流模块3、光电探测器4和处理器5。其中，通信调制模块1包括：通信激光器，用于发射通信激光；以及调制器，用于将接收的原始信号加载到所述通信激光中，得到调制激光。激光分流模块2按能量、波长、发散角以及激光模场中的一个或多个参数设定调制激光的分配比例或分配方式，对调制激光进行分流，得到第一调制激光。激光合流模块3，用于将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到一束合流激光。其中，参考激光由参考激光器产生，一般为单个激光器或者为多个激光器组成的阵列激光器，且其波长可调谐，本发明实施例中的参考光激光器可调波长精度范围≤0.01nm。另外，为了保证通信激光的调整，参考激光器的中心波长可调范围应该覆盖通信激光器的中心波长。同时，光电探测器4选择响应度≤-30dbm的光电探测器4，从而能够完成光电转换。调制器5根据原始信号和电信号计算误码率，根据该误码率得到并输出第一控制信号至通信调制模块1，以调整所述通信激光的波长。
为使该装置能够更方便地调整通信激光的波长，进而使得通信激光处于长时稳定的状态，根据本发明的一种实施例，该装置还包括：第一驱动电路6和第二驱动电路7。第一驱动电路6，用于根据处理器5输出的第二控制信号，控制所述通信激光器；第二驱动电路7，用于根据处理器5输出的第三控制信号，控制所述参考激光器。
图2为本发明实施例一具体实施例的基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置的结构示意图，如图2所示，其调整的具体过程为：处理器5通过其第一输出端口out1对第一驱动电路6发出控制指令，进而控制通信调制模块1中的通信激光器9；外界信号源与激光调制模块1的调制器10通过电缆连接，通过调制器10，将产生的原始信号加载到通信激光中；所述加载有原始信号的通信激光经过激光分流模块2后，一部分(第二调制激光)进入后端的外部光网络后用于正常通信，一部分(第一调制激光)进入激光合流模块3；所述处理器5通过其第二输出端口out2发出控制指令，控制第二驱动电路7，进而控制参考激光器8；参考激光器8所发出的参考激光与第一调制激光经激光合流模块3后，合并成一束合流激光，并进入光电探测器4中；光电探测器4将合流激光进行光电转换，得到电信号，输出至处理器5的第二输入端口in2中。此外，信号源也将产生的原始信号输出至处理器5的第一输入端口in1中，处理器5将第一输入端口in1的原始信号和第二输入端口in2中的电信号进行比较，得出第一控制信号，并将第一控制信号从处理器5的第一输出端口out1中输出，由此构成反馈控制回路。在本实施例中，处理器5根据原始信号和电信号计算误码率，若误码率＜10-2，则表示通信激光的波长与参考激光的波长相差较大，此时，应该根据该误码率得到并输出第一控制信号至通信调制模块1，以调整所述通信激光的波长，直至误码率≥10-2或者误码率中断，此时，通信激光的波长与参考激光的波长基本相同，二者处于对齐状态。此外，可以根据用户不同的需求，选择合适的误码率进行计算，因此，通信激光的波长也可以根据需求进行调整。
由此可见，本发明的装置能够有效地实现通信激光器9的波长与参考激光器8波长对齐，利用反馈控制回路以及调节参考激光器8波长，能够有效的实现通信激光器9的波长任意可调且长时稳频的目的。
本发明的另一方面，还提供了一种方法，图3为本发明实施例的基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频方法的步骤示意图，如图3所示，该方法包括步骤：
S1、将原始信号加载在通信激光上，得到调制激光；
S2、将调制激光进行分流，得到第一调制激光；与此同时，还得到了用于正常通信的第二调制激光；
S3、将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到合流激光，并对该合流激光进行光电转换，得到电信号；
S4、根据所述电信号和所述原始信号，计算误码率则根据该误码率调整所述通信激光的波长；
具体地为，根据原始信号和电信号计算误码率，若误码率＜10-2，则表示通信激光的波长与参考激光的波长相差较大，此时，应该根据该误码率得到并输出第一控制信号至通信调制模块，以调整所述通信激光的波长，直至误码率≥10-2或者误码率中断，此时，通信激光的波长与参考激光的波长基本相同，通信激光与参考激光处于对齐状态。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频装置，包括：
通信调制模块，用于将接收的原始信号加载到通信激光中，得到调制激光；
激光分流模块，用于将所述调制激光分流，得到第一调制激光；
激光合流模块，用于将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到一束合流激光；
光电探测器，用于将所述合流激光进行光电转换，得到并输出电信号；
处理器，用于根据原始信号和电信号计算误码率，根据该误码率得到并输出第一控制信号至通信调制模块，以调整所述通信激光的波长。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通信调制模块包括：
通信激光器，用于发射通信激光；
调制器，用于将所述原始信号加载到所述通信激光中，得到调制激光。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光分流模块按能量、波长、发散角以及激光模场中的一个或多个参数设定调制激光的分配比例或分配方式，以进行分流。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调制激光经过分流，还得到输出至外部供正常通信的第二调制激光。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
参考激光器，用于发射参考激光；
第一驱动电路，用于根据处理器输出的第二控制信号，驱动所述通信激光器；
第二驱动电路，用于根据处理器输出的第三控制信号，驱动所述参考激光器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述参考激光器为单个激光器，或者为多个激光器组成的阵列激光器；且该参考激光器的中心波长可调范围覆盖通信激光器的中心波长，参考光激光器可调波长精度范围≤0.01nm。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光电探测器的响应度≤-30dbm。
8.一种基于耦合串扰理论的激光波长可调且长时稳频的方法，包括步骤：
将原始信号加载在通信激光上，得到调制激光；
将调制激光进行分流，得到第一调制激光；
将所述第一调制激光与参考激光进行合流，得到合流激光，并对该合流激光进行光电转换，得到电信号；
根据所述电信号和所述原始信号，计算误码率，根据该误码率调整所述通信激光的波长。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，若该误码率＜10-2，则根据该误码率调整所述通信激光的波长，直至该误码率≥10-2。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，根据能量、波长、发散角以及激光模场中的一个或多个参数设定调制激光的分配比例或分配方式对调整激光，以进行分流。
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