變換，計(jì)算每一個(gè)分?jǐn)?shù)階次 傅里葉變換的幅度譜的方差〇i，再計(jì)算所有幅度譜方差的最大值，得到幅度譜方差最大值 對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次為最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次。
[0056] 步驟三及步驟七（分別對(duì)應(yīng)第三個(gè)及第七個(gè)箭頭所指示的灰色加粗框）的"計(jì)算 分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次"的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次搜索方法的流程如圖2所示。
[0057] 具體實(shí)施中，采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的系統(tǒng)，可以無干 擾地監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)。測(cè)量的效果與光纖類型、光纖鏈路信號(hào)的調(diào)制格式、速率無 關(guān)，解決現(xiàn)今高速光纖鏈路非線性效應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0058] 本實(shí)施例的采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法依據(jù)的系統(tǒng) (后續(xù)簡(jiǎn)稱"系統(tǒng)"），無需進(jìn)行發(fā)射機(jī)改變，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。系統(tǒng)組成 如圖3所示，包括本振激光器、光學(xué)混頻器、平衡探測(cè)器、模數(shù)變換器，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處 理模塊；其中，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理模塊如圖4所示，包括存儲(chǔ)單元、復(fù)數(shù)場(chǎng)計(jì)算單元、傅 里葉變換信號(hào)處理單元、分?jǐn)?shù)階傅里葉變換信號(hào)處理單元1、色散計(jì)算單元、色散補(bǔ)償單元、 傅里葉逆變換信號(hào)處理單元、分?jǐn)?shù)階傅里葉變換信號(hào)處理單元2、啁啾系數(shù)計(jì)算單元；
[0059] 系統(tǒng)中各模塊間的連接關(guān)系為：本振激光器的輸出端連接到光學(xué)混頻器的一個(gè)輸 入端，光學(xué)混頻器的四路輸出連接平衡探測(cè)器，平衡探測(cè)器的兩路輸出連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模 數(shù)轉(zhuǎn)換器的兩路輸出連接分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理模塊。
[0060] 系統(tǒng)的工作過程如下：
[0061] 首先，光纖鏈路輸出的光脈沖信號(hào)與本振激光器的輸出在光學(xué)混頻器混波，通過 平衡探測(cè)器得到光脈沖信號(hào)電場(chǎng)的實(shí)部E1和虛部EQ;
[0062] 其次，光脈沖信號(hào)電場(chǎng)的實(shí)部E1和虛部EQ經(jīng)模/數(shù)變換后進(jìn)入分?jǐn)?shù)階傅里葉變換 處理模塊中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行存儲(chǔ)，再計(jì)算得到定量監(jiān)測(cè)光纖非線性效應(yīng)的啁啾系數(shù)，具體 來說，啁啾系數(shù)的計(jì)算過程如下：
[0063] 1)在分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理模塊中的復(fù)數(shù)場(chǎng)計(jì)算單元得到光脈沖信號(hào)的復(fù)數(shù)場(chǎng) 為：E=EfjEtj，其中j為虛數(shù)單位；
[0064] 2)在傅里葉變換信號(hào)處理單元將復(fù)數(shù)場(chǎng)信號(hào)E進(jìn)行傅里葉變換得到頻域復(fù)數(shù)場(chǎng) E((〇);
[0065] 3)再經(jīng)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換信號(hào)處理單元1將頻域復(fù)數(shù)場(chǎng)進(jìn)行分?jǐn)?shù)傅里葉變 換，得出最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次POptinium,其中，P 出的具體方法為：分?jǐn)?shù)階次Pi在[0, 2]范 圍內(nèi)按固定的步長A變化Pi=pi_1+A，對(duì)應(yīng)每個(gè)分?jǐn)?shù)階次對(duì)光脈沖信號(hào)的復(fù)數(shù)場(chǎng)進(jìn)行 分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，得到每一個(gè)分?jǐn)?shù)階次傅里葉變換的幅度譜的方差〇i，再計(jì)算所有幅度 譜方差的最大值，得到幅度譜方差最大值對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次為最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次P_ilM;

[0067] 5)在色散補(bǔ)償單元對(duì)頻域復(fù)數(shù)場(chǎng)色((0)進(jìn)行色散補(bǔ)償，得出：
[0069] 6)在傅里葉逆變換信號(hào)處理單元對(duì)頻域復(fù)數(shù)g^._p(C〇)進(jìn)行逆傅里葉變換，得 到時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)Ee_;
[0070] 7)時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)Ee_再次進(jìn)入分?jǐn)?shù)階傅里葉變換信號(hào)處理單元2,得出分?jǐn)?shù)階傅里 葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次P'。ptinium;
[0071] 其中，搜索最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次P 的方法包括分?jǐn)?shù)階頻譜熵、最優(yōu)濾波算子、零中 心歸一化瞬時(shí)幅度譜密度最大、分?jǐn)?shù)階幅度譜方差最大；
[0072] 8)在啁啾系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)Eqmp的啁啾系數(shù)：
數(shù)；
[0075]最后，對(duì)上述啁啾系數(shù)C取絕對(duì)值I C I，此絕對(duì)值即為定量表征光纖非線性效應(yīng)的 數(shù)值。
[0076] 本實(shí)施例中的采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法與系統(tǒng)分 別如圖1和圖3所示；且由圖3可以看出本實(shí)施例簡(jiǎn)單易集成，滿足光纖通信鏈路在線、無 干擾且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求；其中，光纖鏈路輸出的光脈沖信號(hào)與本振激光器的輸出在光學(xué)混 頻器混波，通過平衡探測(cè)器得到光脈沖信號(hào)電場(chǎng)的實(shí)部和虛部，再經(jīng)模/數(shù)變換，模/數(shù)變 換的采樣點(diǎn)數(shù)N為8192。
[0077] 模/數(shù)變換后進(jìn)入分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理模塊，計(jì)算得到定量監(jiān)測(cè)光纖非線性效 應(yīng)的啁啾系數(shù)，其計(jì)算流程如圖4所示：
[0078] 其中，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換信號(hào)處理單元2中的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次的搜索流程如圖2所 示，分?jǐn)?shù)階次Pi在[0,2]范圍內(nèi)按固定的步長A變化pi=pH+A，對(duì)應(yīng)每個(gè)分?jǐn)?shù)階次 對(duì)光脈沖信號(hào)的復(fù)數(shù)場(chǎng)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，得到每一個(gè)分?jǐn)?shù)階次傅里葉變換的幅度譜 的方差Ci，再計(jì)算所有幅度譜方差的最大值，得到幅度譜方差最大值對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次為最 優(yōu)分?jǐn)?shù)階次P'
[0079]圖5所示為色散補(bǔ)償后光脈沖序列信號(hào)時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)的分?jǐn)?shù)傅里葉變換幅度譜，能 量聚焦的分?jǐn)?shù)譜其幅度譜方差最大，對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次則為最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次P。由最優(yōu) 分?jǐn)?shù)階次計(jì)算色散補(bǔ)償后光脈沖信號(hào)時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)的啁啾系數(shù)為：

為8192。色散補(bǔ)償后光脈沖序列信號(hào)時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)的啁啾系數(shù)的絕對(duì)值IC|與定量表征光纖 非線性效應(yīng)的非線性相移成正比，因此可以用|C|定量表征光纖非線性效應(yīng)。
[0082] 圖6為本實(shí)施例的當(dāng)光脈沖峰值功率分別為8.OdBm和18dBm時(shí)，脈沖寬度為100 皮秒的光脈沖序列信號(hào)在不同長度的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖傳輸后，輸出的光脈沖序列經(jīng)分?jǐn)?shù)階傅 里葉變換處理模塊得到的啁啾系數(shù)與標(biāo)稱的非線性相移的關(guān)系。
[0083] 圖7為本實(shí)施例的不同脈沖峰值功率的光脈沖序列信號(hào)在長度分別為IOkm和 50km的光纖傳輸后，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理模塊得到的啁啾系數(shù)與標(biāo)稱的非線性相移的關(guān) 系。由此圖7可以看出，依據(jù)本發(fā)明及實(shí)施方式設(shè)計(jì)的光纖鏈路非線性效應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能通 過啁啾系數(shù)定量表征光纖非線性效應(yīng)，且具有便捷、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)。
[0084]由圖6和圖7的結(jié)果可以看出，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理模塊得到的啁啾系數(shù)能定 量監(jiān)測(cè)和表征光纖非線性效應(yīng)的大小。其中，圖6中峰值功率為18dBm的10Gbit/sOOK調(diào) 制格式的光脈沖在傳輸80km的單模光纖后，累積的非線性相移為1. 2弧度；圖7中20Gbit/ sQPSK調(diào)制格式的光脈沖峰值功率從OdBm到65dBm變化，在光纖中傳輸50km后，非線性相 移也為1. 2弧度。表明了，本發(fā)明及實(shí)施例涉及的監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的系統(tǒng)具有監(jiān) 測(cè)范圍寬且測(cè)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)。同時(shí)也表明，本發(fā)明及實(shí)施例符合高速光纖通信鏈路、光網(wǎng)絡(luò) 對(duì)非線性效應(yīng)的監(jiān)測(cè)要求，能夠用于不同種類光纖組成的、不同調(diào)制格式的光通信鏈路系 統(tǒng)，尤其可以應(yīng)用于高速光纖通信系統(tǒng)中對(duì)非線性效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和均衡。
[0085] 以上對(duì)本發(fā)明"采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法與系統(tǒng)" 進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的具體實(shí)施形式并不局限于此。實(shí)施例說明只是用于幫助理 解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在
【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā) 明的限制。
[0086] 在不背離本發(fā)明所述方法的精神和權(quán)利要求范圍的情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而 易見的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法，其特征在于：光纖鏈路的 色散使光脈沖信號(hào)變成頻域啁啾信號(hào)，光纖的非線性效應(yīng)使光脈沖信號(hào)變成時(shí)域啁啾信 號(hào)，根據(jù)啁啾信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅里葉變換中具有能量聚焦效應(yīng)，先計(jì)算頻域信號(hào)分?jǐn)?shù)階傅里 葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次，再由最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次計(jì)算出光纖鏈路的色散，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ) 償，再對(duì)色散補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)計(jì)算分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次，由最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次 計(jì)算出光纖鏈路的非線性效應(yīng)； 具體包括如下步驟： 步驟一、對(duì)光纖傳輸后的光脈沖信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，得到光脈沖信號(hào)電場(chǎng)的實(shí)部氏和 虛部Eq，再計(jì)算復(fù)數(shù)電場(chǎng)E=EfjE0，其中，j是虛數(shù)單位； 步驟二、對(duì)步驟一得到的光脈沖信號(hào)的復(fù)數(shù)場(chǎng)進(jìn)行傅里葉變換，得到頻域復(fù)數(shù)場(chǎng)； 步驟三、對(duì)步驟二得到的頻域復(fù)數(shù)場(chǎng)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，計(jì)算分?jǐn)?shù)階傅里葉變換 的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次； 步驟四、由步驟三得到的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次計(jì)算光纖鏈路的色散； 步驟五、由步驟四得到的光纖鏈路的色散進(jìn)行色散補(bǔ)償，得到色散補(bǔ)償后的信號(hào)； 步驟六、對(duì)步驟五得到的色散補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換，得到時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)； 步驟七、對(duì)步驟六得到的時(shí)域復(fù)數(shù)場(chǎng)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，計(jì)算分?jǐn)?shù)階傅里葉變換 的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次； 步驟八、由步驟七得到的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次計(jì)算時(shí)域附屬長的啁啾系數(shù)； 步驟九、由步驟八得到的啁啾系數(shù)取絕對(duì)值，即為定量監(jiān)測(cè)的光纖鏈路的非線性效應(yīng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法，其 特征在于：所述步驟三及步驟七中的搜索分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次，可以采用的 方法包括分?jǐn)?shù)階幅度譜方差最大，其方法為： 計(jì)算不同分?jǐn)?shù)階次傅里葉變換得到的分?jǐn)?shù)譜幅度的方差，分?jǐn)?shù)譜幅度方差的最大值對(duì) 應(yīng)的分?jǐn)?shù)階次為最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次；具體為，分?jǐn)?shù)階次Pi照固定的步長A在[0, 2]范圍內(nèi)變化 Pi=PH+A，對(duì)每個(gè)分?jǐn)?shù)階次分別進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，計(jì)算每一個(gè)分?jǐn)?shù)階次傅里葉 變換的幅度譜的方差Ci，再計(jì)算所有幅度譜方差的最大值，得到幅度譜方差最大值對(duì)應(yīng)的 分?jǐn)?shù)階次為最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng) 的方法，其特征在于：所述步驟五中，將步驟二得到的頻域復(fù)數(shù)場(chǎng)乘以色散函數(shù)為4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法，其 特征在于：所述步驟四中，由步驟三得到的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次計(jì)算光纖鏈路的色散具體方法為： 根據(jù)步驟三得到的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次P 計(jì)算光纖鏈路的色散為：
【專利摘要】本發(fā)明采用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換監(jiān)測(cè)光纖鏈路非線性效應(yīng)的方法，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。光纖鏈路的色散使光脈沖信號(hào)變成頻域啁啾信號(hào)，光纖的非線性效應(yīng)使光脈沖信號(hào)變成時(shí)域啁啾信號(hào)，根據(jù)啁啾信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅里葉變換中具有能量聚焦效應(yīng)，先計(jì)算頻域信號(hào)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次，再由最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次計(jì)算出光纖鏈路的色散，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償，再對(duì)色散補(bǔ)償后的時(shí)域信號(hào)計(jì)算分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次，由最優(yōu)分?jǐn)?shù)階次計(jì)算出光纖鏈路的啁啾系數(shù)，根據(jù)其絕對(duì)值定量監(jiān)測(cè)光纖鏈路的非線性效應(yīng)。本發(fā)明可用于不同種類光纖組成的光通信鏈路系統(tǒng)進(jìn)行鏈路非線性效應(yīng)的定量監(jiān)測(cè)。
【IPC分類】H04B10/075, H04B10/2543
【公開號(hào)】CN104967480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510415663
【發(fā)明人】楊愛英, 陳曉宇
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日