[发明专利]一种数字信号控制的光纤相位补偿器及补偿方法

说明书

本发明为一种数字信号控制的光纤相位补偿器及补偿方法，本光纤相位补偿器激光器接入基于3×3光纤耦合器的迈克尔逊干涉仪，输出两路激光信号分别接入两个光电探测器，微处理器根据光电探测器的输出产生控制信号控制不同量程的A、B调制器。本补偿方法，迈克尔逊干涉仪输出相位差为2π/3的两路激光信号经光电转换送入微处理器，采用双光路判向法和条纹计数法得到相干信号的相位变化方向和相位变化值，得到相位补偿的控制信号，控制不同量程光纤相位调制器对相位漂移进行精、粗补偿。克服了相位补偿器的相位漂移量检测不能超±π/2的问题，实现长距离光纤的稳相传输，相位补偿精度达10fs量级，兼顾大量程和高精度相位补偿。

技术领域

本发明涉及一种光纤传输射频相参信号的光纤稳相传输设备，具体涉及一种数字信号控制的光纤相位补偿器及补偿方法，以对光纤延迟的相位抖动精确补偿。

背景技术

光纤相位补偿器是一种应用于光纤传输射频相参信号的光纤稳相传输设备，光纤相位补偿器包括单纵模激光器、光纤干涉仪、微处理器、光电探测器、数模和模数转换电路、波分复用器以及基于发射型压电陶瓷的光纤相位调制器等，接收端安装解波分复用器和光纤反射镜构成的解波分光纤盒，光纤相位补偿器和解波分光纤盒分别连接于传输光纤两端，共同完成传输光纤的光纤相位抖动补偿，以及业务信号在传输光纤上的的透明传输。

现有的光纤相位补偿器是采用模拟控制方法，通过检测光纤干涉仪输出光功率的变化，判断相位补偿方向。此方法要求光纤相位漂移补偿精度控制在±π/2以内。由于光纤相位补偿器使用连续激光器作为探测信号，激光波长仅有1.55μm，对于基于单个发射型压电陶瓷的光纤相位调制器，一般有效调节的动态范围不大于12bit，因此现有的光纤相位补偿器的补偿量程限于10.6ps以内，其有效补偿的光纤距离仅有几百米，不能满足更长距离光纤的稳相传输要求。

要增加光纤相位补偿器的有效补偿距离，就要解决超过±π/2的相位漂移量检测问题。要提高有效调节范围，兼顾大量程和高精度相位补偿，需要一种新的相位补偿控制方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有光纤相位补偿器的相位补偿量程小的缺点，提供一种数字信号控制的光纤相位补偿器，激光器接入基于3×3光纤耦合器的迈克尔逊干涉仪，迈克尔逊干涉仪输出相位差为2π/3的两束激光信号，分别接入第一光电探测器和第二光电探测器，两个光电探测器的输出信号经模数转换接入微处理器，微处理器的控制信号经数模转换控制小量程光纤相位调制器(以下简称A调制器)和大量程光纤相位调制器(以下简称B调制器)，分别对相位漂移进行精补偿和粗补偿。

本发明另一目的是提供一种数字信号控制的光纤相位补偿器的补偿方法，基于3×3光纤耦合器的迈克尔逊干涉仪输出相位差为2π/3的两路激光信号到第一光电探测器和第二光电探测器，光电探测器将两路光信号转换为两路电信号经模数转换送入微处理器，微处理器用双光路判向法得到相干信号的变化方向，用条纹计数法检测相干信号相位变化超过π/2的值，得到相位补偿的数字控制信号，经数模转换控制小量程光纤相位调制器和大量程光纤相位调制器，分别对相位漂移进行精补偿和粗补偿。

本发明提供的一种数字信号控制的光纤相位补偿器包括单纵模激光器、光纤干涉仪、微处理器、光电探测器、数模转换电路、模数转换电路、波分复用器以及基于发射型压电陶瓷的光纤相位调制器，本发明的光纤干涉仪为基于3×3光纤耦合器的迈克尔逊干涉仪，单纵模激光器接入迈克尔逊干涉仪的3×3光纤耦合器的第2端口，其第4端口作为迈克尔逊干涉仪的测量臂，连接波分复用器，与同时输入波分复用器的业务光信号合波，波分复用器公共端经A调制器和B调制器连接传输光纤。3×3光纤耦合器第6端口作为参考臂连接迈克尔逊干涉仪的光纤反射镜，从传输光纤和第6端口的光纤反射镜反射回来的两路光信号分别经第4和第6端口返回3×3光纤耦合器，并经第1和第3端口分别接入第一和第二光电探测器，第1和第3端口输出的光信号相位相差2π/3。本发明3×3光纤耦合器的第5端口空置。