一种利用光子变频技术传输多业务信号的系统和方法
【专利摘要】一种利用变频技术传输多种业务融合信号的系统和方法，属于光纤通信技术。本系统通过变频技术，将光纤中传输的加载不同业务信号的谐波分别进行变频，得到新组成的光波，这种结构可以将频率间隔较小的加载不同射频信号的光谐波进行有效的分离，达到增加频率间隔、降低信号间串扰的目的。本发明的特点是利用光子变频器将光波进行变频，从而有效传输多业务信号，不同于一般的射频信号直接变频，也不同于其他光子变频系统的作用；本发明所采用的光子变频传输多业务融合信号的方法，具有串扰低、易实现的优点，适用于接入网传输。
【专利说明】一种利用光子变频技术传输多业务信号的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤通信领域，具体涉及一种利用光子变频技术进行多业务信号传输的系统和方法，即对加载了不同业务信号的光波利用光子变频技术加大频率间隔后传输的方法。
【背景技术】
[0002]当今社会，用户对网络带宽的需求越来越高，这对大容量接入网的建设提出来了更高的要求。对于网络运营商来说，其自身用于基础建设、运营、升级无线接入网的支出相比过去已大大增加，而收入却并没有赶上成本增加的速度。移动互联网带来的更大的带宽需求则让无线接入网的建设成本面临更大压力，这种形势下如何尽可能的在保证通信质量的情况下减少成本的增加就成了关键的问题。
[0003]通常情况下，在单模光纤中只能通过一个波峰，而传输的一个波峰往往只能传输一组业务的数据信号。相比多模光纤而言，单模光纤具有损耗低、色散小的特点。然而多模光纤中信号之间的干扰比较大，其传输距离较单模光纤更小，传输带宽较单模光纤低，并且存在着偏振模色散。因而，在单模光纤中同时传输多组业务信号就成为了降低通信成本的不错的选择。
[0004]多组业务信号融合传输的技术，是利用调制技术将不同射频信号经过耦合后加载到光波上，经过光波的传输将多组业务信号同时传输到接收端。这种传输方式不仅充分利用了光谱宽度，提高了频谱利用率，而且节省了发射端激光器和调制器等器件的个数，从而达到了降低成本的目的。
[0005]但是，单模与多模光纤仍然存在相同的问题。单模光纤传输信号，信号会受到幅度衰落、光纤色散以及非线性效应，造成信号码型畸变以及散射效应等影响，不仅大大影响信号的传输距离，而且影响了信号的传输质量，无法保证通信。对于在单模光纤中传输的多业务信号，其受到的影响又增加了不同业务信号间的串扰。
[0006]与电磁串扰不同的是，光纤串扰并不是两条信号线间的互容、互感引起的线上的噪声，而是加载各组业务信号的光波分量的谐波与加载了其他业务信号的光波分量及其谐波的频率间隔过小，造成不同信号的谐波之间或谐波与载波之间相互影响，而且目前还没有足够精密的滤波器能够将频率间隔太小的信号干扰充分滤除。因此，在目前的技术背景下，用同一束波峰传输的多组业务信号中存在的串扰问题不易避免，其存在始终会影响着系统的性能，亟待解决。
[0007]如何将信号间的串扰降低到最小，就成了继光纤色散、非线性效应之外有一个重点研究的问题。随着光子变频器件的发展，利用光学变频技术降低信号间串扰就成为了可行的方案。近年来，国际上许多国家如美国、法国、以色列等均已经有了 PPLN和PPKTP成品的变频器件与光参量振荡器件，可以帮助实现信号光学直接变频，不再通过射频信号先变频再调制到光波的方式，为实现多业务信号融合传输的系统提供了保证。但当前采用这种技术对传输多业务信号的应用并没有报道。
【发明内容】
[0008]为了降低多业务信号在单模光纤中融合传输产生的信号间的串扰，本发明提供了一种利用光子变频技术进行多业务信号传输的系统。
[0009]系统的发射端采用直接调制技术，能够降低系统的成本，同时也能满足小于IOGb/s的低速数据传输的要求。经过光子变频技术处理后的信号进入到单模光纤传输，在接收端，经过光电探测的解调后，需要通过滤波器的充分滤波，得到发射的多组业务信号。本发明的技术方案如下。
[0010]—种利用光子变频技术实现的多业务信号融合传输系统，以传输两种业务信号1、2系统为例，包括单模激光器、分光器、光带通滤波器A、B、C、变频器D、E、光纤耦合器、EDFA、单模光纤、光电探测器、滤波器。其特征在于当射频信号经过耦合之后进入到单模激光器，融合的射频信号作为单模激光器的驱动电流，采用直接调制技术，单模激光器的输出端连接到分光器的输入端，分光器的输出端则分别连接到光带通滤波器A、B、C，滤波器A、B、C分别将中心光载波和加载射频信号1、2的边带滤出，将B、C的输出端分别连接到变频器D、E输入端，同时将A的输出端连接到D、E的输入端，每个变频器能够将输入的信号增大或减小相同的频率，从而保证输入的两个信号的频率差保持不变。D、E输出的信号一同经过光纤耦合器的耦合以及EDFA的放大，最终进入到单模光纤，经过单模光纤的传输，被光电探测器解调。由于输入到变频器之前的两组信号的频率差保持不变，因而光电探测器的拍频能够保证输出的射频信号的频段不受改变。经过射频滤波器输出的电信号再经过相关天线的发射，从而发送出多业务信号，并且降低融合射频信号间传输过程中的串扰。
[0011]一种利用光子变频技术实现的多业务信号融合传输系统，采用的变频技术是利用光学变频器件直接将光波进行变频，而不需要通过射频频率的变化。降低了技术难度，是大范围的变频实现相对容易。
[0012]采用所述的系统进行多业务信号融合传输的方法，步骤如下:
[0013]I)将多业务信号融合传输系统连接好，将融合射频信号输入到单模激光器，启动射频信号和单模激光器，利用光谱仪测量激光器输出端的光功率谱密度，正常的光功率谱密度应该是一个未加载信号的中心载波以及加载了多组业务信号的双边带谐波；
[0014]2)若光功率谱密度正常，断开单模激光器与光谱仪的连接，暂时关闭射频源和激光器，将单模激光器的输出接入到分光器，根据融合射频信号以及中心光载波的频率适当的选用光滤波器，分别连接到分光器的三个输出，其中第一个输出的是中心载波，第二、三个输出的是加载了射频信号1、2的光波。选用频率合适的光子变频器，分别连接到第二、三个光滤波器的输出，并将中心载频同时输入到两个变频器，将每个变频器的输出经过耦合器以及EDFA放大进入单模光纤传输；再次启动射频融合信号与单模激光器，在光纤输出端，利用光功率计测量光纤中输出的光信号的强度；
[0015]3)若光纤中输出信号的光功率低于光电探测器要求的功率最大值，将光纤中输出的信号接入到光电探测器，并经过滤波得到射频解调之后的射频信号1、2，通过天线发射射频信号，这样就完成了多业务融合信号的整个传输过程。整个过程中多业务信号受到的信号间的串扰大大降低。
[0016]本发明利用光子变频技术传输多业务信号，能够增加频谱利用率，提高了单模光纤的传输能力；光子变频器件的使用更加容易地实现了频谱搬移；采用直接调制技术将射频信号加载到光载波上简化了传输过程，并且降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明利用光子变频技术传输多业务信号的系统结构示意图，其中，I是光滤波器，2是光子变频器件，3是射频滤波器，4、5、6、7代表了各个阶段的输出输入信号。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1，本发明利用光子变频技术实现的多业务信号融合传输系统，包括单模激光器、分光器、N+1光带通滤波器1，分别记为IAUB……IN+1 ;N个变频器2，分别记为2A、2B……2N ;光纤耦合器、EDFA、单模光纤、光电探测器、射频滤波器3。其特征在于当射频信号经过耦合之后进入到单模激光器，融合的射频信号作为单模激光器的驱动电流，采用直接调制技术，单模激光器的输出端连接到分光器的输入端，分光器的输出端则分别连接到光带通滤波器IAUB……1N+1，滤波器IAUB……1N+1分别将中心光载波5和加载各个射频信号的边带6滤出，将1B、1C……1N+1的输出端分别连接到变频器2A、2B……2N输入端，同时将IA的输出端连接到2A、2B……2N的输入端，每个变频器能够将输入的信号增大或减小相同的频率，从而保证输入的两个信号的频率差保持不变。2A、2B……2N输出的信号7 —同经过光纤耦合器的耦合以及EDFA的放大，最终进入到单模光纤，经过单模光纤的传输，被光电探测器解调。由于输入到变频器之前的信号的频率差保持不变，因而光电探测器的拍频能够保证输出的射频信号的频段不受改变。经过射频滤波器3输出的电信号再经过相关天线的发射，从而发送出多业务信号，并且降低融合射频信号间传输过程中的串扰。
[0019]采用的变频技术是利用光学变频器件直接将光波进行变频，而不需要通过射频频率的变化。降低了技术难度，是大范围的变频实现相对容易。
[0020]结合实例对本发明做进一步说明，采用所述的系统进行多业务信号融合传输的方法，步骤如下:.
[0021]I)将多业务信号融合传输系统连接好，将融合射频信号输入到单模激光器，启动射频信号和单模激光器，利用光谱仪测量激光器输出端的信号4的光功率谱密度，正常的光功率谱密度应该是一个未加载信号的中心载波以及加载了多组业务信号的双边带谐波；
[0022]2)若光功率谱密度正常，断开单模激光器与光谱仪的连接，暂时关闭射频源和激光器，将单模激光器的输出接入到分光器，根据融合射频信号以及中心光载波的频率适当的选用光滤波器1，分别连接到分光器的N+1个输出，其中IA输出的是中心载波5，1B、IC……1N+1输出的是加载了射频信号的光波6。选用频率合适的光子变频器2A、2B……2N，分别连接到光滤波器IB、IC……1N+1的输出，并将中心载频5同时输入到每个变频器，将每个变频器的输出信号7经过耦合器以及EDFA放大进入单模光纤传输；再次启动射频融合信号与单模激光器，在光纤输出端，利用光功率计测量光纤中输出的光信号的强度；
[0023]3)若光纤中输出信号的光功率低于光电探测器要求的功率最大值，将光纤中输出的信号接入到光电探测器，经过射频滤波器3得到解调之后的射频信号，通过天线发射射频信号，这样就完成了多业务融合信号的整个传输过程。整个过程中多业务信号受到的信号间的串扰大大降低。
【权利要求】
1.一种利用光子变频技术实现多业务信号融合传输的系统，以传输两种业务信号1、2系统为例，包括单模激光器、分光器、光带通滤波器A、B、C、变频器D、E、光纤耦合器、EDFA,单模光纤、光电探测器、滤波器，其特征在于当射频信号经过耦合之后进入到单模激光器，融合的射频信号作为单模激光器的驱动电流，此激光器为直接调制激光器，单模激光器的输出端连接到分光器的输入端，分光器的输出端则分别连接到光带通滤波器A、B、C，滤波器A、B、C分别将中心光载波和加载射频信号1、2的边带滤出，将B、C的输出端分别连接到变频器D、E输入端，同时将A的输出端连接到D、E的输入端，D、E输出的信号一同经过光纤率禹合器的耦合以及EDFA的放大，最终进入到单模光纤，经过单模光纤的传输，被光电探测器解调，经过滤波输出的电信号再经过相关天线的发射，从而发送出多业务信号，并且降低融合射频信号间传输过程中的串扰。
2.如权利要求1所述的一种利用光子变频技术实现的多业务信号融合传输系统，其特征在于所述的变频技术是利用光学变频器件直接将光波进行变频，而不需要通过射频频率的变化。
3.如权利要求书I所述的系统进行多业务信号融合传输的方法，步骤如下: 1)将多业务信号融合传输系统连接好，将融合射频信号输入到单模激光器，启动射频信号和单模激光器，利用光谱仪测量激光器输出端的光功率谱密度； 2)若光功率谱密度正常，关闭射频信号与单模激光器，将单模激光器的输出接入到分光器，根据融合射频信号以及中心光载波的频率适当的选用滤波器，并且选用频率合适的光子变频器，经过滤波、变频之后通过耦合器以及EDFA放大进入单模光纤传输；再次启动射频融合信号与单模激光器，在光纤输出端，利用光功率计测量光纤中输出的光信号的强度； 3)若光功率符合光电探测器的限制，将光纤中输出的信号接入到光电探测器，并经过滤波后通过天线发射射频信号，这样就完成了多业务融合信号的整个传输过程，而且使得多业务信号间传输过程的串扰大大降低。
【文档编号】H04B10/25GK103427906SQ201310359032
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】张丽佳, 忻向军, 刘博 , 王拥军, 张琦, 尹霄丽, 史骏, 胡善亭, 田清华 申请人:北京邮电大学