i个波长、初始脉宽均为Ts 的探测光脉冲信号；
[0031] 步骤2、各用户对接收到的探测光脉冲信号在脉宽及波长维度上同时进行编码。通 过配置非对称型反射环中光纤延时线的长度来实现在光域上对脉宽的编码，采用不同中心 反射波长的布拉格光栅来实现在波长域上的编码。经由非对称型反射环产生相应的多个子 脉冲叠加的光编码信号并反射回中心局端；
[0032] 在脉宽维度上的编码具体为：
[0033] 对于光栅反射率民设置为部分反射的情况，将射入非对称型反射环的单个探测脉 冲信号裂变为以下3个子脉冲：（1)净光程为0的上分支反射脉冲信号；（2)光程为I 1的上、 下分支透射脉冲信号；（3)光程为2U的下分支反射脉冲信号；然后通过不同长度的光纤延 时线来控制所述3个子脉冲在时域上彼此重叠的区间，调节复合脉冲信号宽度；
[0034] 对于光栅反射率R1设置为100%的情况，将射入非对称型反射环的单个探测脉冲 信号裂变为以下2个子脉冲：（1)净光程为0的上分支反射脉冲信号；(2)光程为I 1的上、 下分支透射脉冲信号；
[0035] 对于光栅反射率R1设置为0的情况，该非对称型反射环将蜕变为萨格纳克环，射 入环内的单脉冲信号经过环后不会在时域上发生展宽效应；
[0036] 经过非对称型反射环后的出射脉冲信号的脉宽Τ'具体可表达为：
[0038] 其中c为光在真空中的传播速度，ng为纤芯的折射率，T 3为探测光脉冲的初始脉 宽，I1S光纤延时线的长度。
[0039] 在波长域上的编码具体为：在脉宽编码基础上，通过改变非对称型反射环中光纤 布拉格光栅的中心反射波长来实现在波长域上的编码；
[0040] 具体系统原理如图2所示。
[0041] 上述编码过程的实现均有配套光编码器完成，如图3所示，该编码器由一个分光 比为r的1X2光分路器及中心反射波长、反射率分别为λ R i的光纤布拉格光栅，通过 光纤延时线连接组成非对称型反射环。光纤延时线的最大长度不超过cTs/ng，其中c为光 在真空中的传播速度，ng为纤芯的折射率，Ts为探测光脉冲的初始脉宽；分路器的分光比及 光纤布拉格光栅中心反射波长、反射率等参数均灵活可调，可通过分光比r及反射率艮来 调节各子脉冲幅度大小。
[0042] 步骤3、中心局中的接收模块对各用户反射回的光编码信号进行解码，采用现场可 编程们阵列对反射回的光编码信号进行实时脉宽测量，各用户对应的光编码信号为多个子 脉冲叠加的信号，现场可编程们阵列实时检测的方法为测量第一个子脉冲的上升沿与最后 一个子脉冲下降沿到达时间的时间差。即为一个用户对应波长的脉宽值，如果该用户对应 波长的脉宽值缺失，则其对应的光纤链路发生故障，否则，该用户对应的光纤链路正常。 [0043] 如图2中所示，接收模块由IXi波分解复用器、光接收机、模数转换器和现场可编 程门阵列依次连接组成。光接收机有i个，i为可调光源中波长数量，i个光接收机的波长 分别对应可调光源中的i个波长。该模块的具体工作流程为：含不同波长成分的编码信号 经过波分解复用器后被分解为i路光信号，并经光接收机转换成电信号，该模拟电信号通 过模电转换器转化为数字信号后交由现场可编程门阵列做识别处理。
[0044] 为了有效说明该方法的可行性，对该光编码器进行了实验验证，如图4所示。实验 采用宽带光源经内调制产生脉宽为1 μ S，重复频率为IKHz的矩形探测脉冲。由中心反射波 长为λ = 1549. 3nm，反射率大于95%的光纤布拉格光栅滤出对应的波长切片。光纤延时 线的长度分别取为IOOm及200m，分别对应最大长度的一半及最大长度，其中非对称型反射 环内部1X2光分路器的分光比为50:50,光纤布拉格光栅的反射率为80%，中心反射波长 为1549. 3nm。相应波长切片的矩形脉冲在终端处由非对称型反射环展宽后反射回中心局并 送至光电转换组件中进行光电转换，最后由电子示波器实时给出相应脉宽的输出波形。由 实际输出波形可知，光纤延时线的长度分别取为IOOm及200m时，对应复合脉冲的脉宽分别 为2ys及3ys，与理论计算值吻合。
[0045] 上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明 权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种波长脉宽编解码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤1、位于中心局处的可调光源向各终端用户发送含i个波长、初始脉宽均为Ts的探 测光脉冲信号； 步骤2、各用户对接收到的探测光脉冲信号在脉宽及波长维度上同时进行编码，在光域 上实现对脉宽的调制，经由非对称型反射环产生相应的二维光编码信号并反射回中心局； 所述在脉宽维度上的编码通过配置非对称型反射环中光纤延时线的长度来实现，所述在波 长维度上的编码通过采用不同中心反射波长的光纤布拉格光栅来实现； 步骤3、中心局处的接收模块对各用户反射回的光编码信号进行解码，采用现场可编程 门阵列对反射回的光编码信号进行实时脉宽测量。2. 根据权利要求1所述的波长脉宽编解码方法，其特征在于，所述步骤2中，在脉宽维 度上的编码具体方式为： 对于光栅反射率R1设置为部分反射的情况，将射入非对称型反射环的单个探测脉冲信 号裂变为以下3个子脉冲：（1)净光程为O的上分支反射脉冲信号；（2)光程为I1的上、下 分支透射脉冲信号；（3)光程为的下分支反射脉冲信号；然后通过不同长度的光纤延时 线来控制所述3个子脉冲在时域上彼此重叠的区间，调节复合脉冲信号宽度； 对于光栅反射率R1设置为100%的情况，将射入非对称型反射环的单个探测脉冲信号 裂变为以下2个子脉冲：（1)净光程为0的上分支反射脉冲信号；（2)光程为I1的上、下分 支透射脉冲信号； 对于光栅反射率R1设置为〇的情况，将非对称型反射环蜕变为萨格纳克环，以使射入 环内的单脉冲信号经过环后不会在时域上发生展宽效应； 所述在波长维度上的编码具体方式为：在脉宽编码基础上，通过改变非对称型反射环 中光纤布拉格光栅的中心反射波长来实现在波长域上的编码。3. 根据权利要求1所述的波长脉宽编解码方法，其特征在于，所述步骤2中产生的二维 光编码信号满足以下要求：相同波长的光编码信号具有不同脉宽，相同脉宽的光编码信号 具有不同的波长。4. 根据权利要求1、2或3所述的波长脉宽编解码方法，其特征在于，所述步骤3中对反 射回的光编码信号进行实时脉宽测量的具体方法为：测量第一个子脉冲的上升沿与最后一 个子脉冲下降沿到达时间的时间差，即为一个用户对应波长的脉宽值，如果该用户对应波 长的脉宽值缺失，则其对应的光纤链路发生故障，否则，该用户对应的光纤链路正常。5. -种实现权利要求1、2、3或4所述波长脉宽编解码方法的光编码器，其特征在于，该 编码器是由一个分光比为r的IX2光分路器及中心反射波长、反射率分别为ARi的光 纤布拉格光栅和一根光纤延时线连接组成的非对称型反射环，所述光纤延时线的最大长度 不超过cTs/ng，其中c为光在真空中的传播速度，ng为纤芯的折射率，Ts为探测光脉冲的初 始脉宽。
【专利摘要】本发明公开了一种波长脉宽编解码方法及光编码器，该方法采用波长及脉宽二维信息标识各用户，实现在脉宽及波长维度上的并行编码。该光编码器由1×2光分路器、光纤布拉格光栅，并通过光纤延时线连接组成非对称型反射环；光分路器的分光比与光栅的中心反射波长等参数均灵活可调，光纤延时线的最大长度由探测脉冲的初始脉宽决定。本发明方法能够在光域上实现对脉宽的任意调制，在接收端采用现场可编程门阵列进行实时的脉宽测量来完成解码，能够有效的释放网络识别算法，可在保证系统性能的前提下支持大用户容量的无源光网络的光链路监测。
【IPC分类】H04B10/077, H04B10/524, H04B10/2519, H04B10/071
【公开号】CN105207713
【申请号】CN201510504536
【发明人】孙小菡, 张旋, 陈斯, 陆凤军, 朱敏
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月17日