确定干涉仪双臂延时差值方法、光信噪比监测方法及装置与流程

本发明涉及光网络传输的技术领域，尤其是一种确定干涉仪双臂延时差值的方法及装置和光信噪比的监测方法及装置。

背景技术：

随着大型数据中心和云计算业务的不断涌现，光网络得到了飞速发展。相对传统网络的静态网络参数配置，光网络能够依据光性能监测(Optical Performance Monitoring，OPM)来执行动态补偿、选择路由和资源配置等操作，有效降低了光网络的建设以及运维成本。而光信噪比(OSNR-Optical Signal Noise Ratio，OSNR)是OPM中最基本的传输损伤指标，能够直观反映网络的总体性能。

在已有的多种OSNR监测方法中，干涉法是其中一种效果较好且使用较为广泛的OSNR监测方法。具体地，干涉法可以利用相干特性来区分信号和噪声，由于信号和噪声的相干特性不易受色散(Chromatic Dispersion，CD)、偏振膜色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)和噪声的偏振度等因素的影响，从而使得干涉法监测到的OSNR较为准确。在实际应用中，干涉法是利用基于干涉法的OSNR监测系统、测量带噪声信号通过波分解复用器和干涉仪后的最大输出功率和最小输出功率，进而生成带噪声信号的OSNR，其中，干涉仪具体可以是马赫-曾德尔干涉仪(Mach–Zehnder interferometer，MZI)。

由于干涉仪两臂延时差值对于OSNR监测的准确性和有效范围均有很大影响，但目前对于干涉仪两臂延时差值尚没有可依据的选取原则，因此，确定合适的干涉仪两臂延时差值是保证OSNR监测质量的关键。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种确定干涉仪双臂延时差值的方法及装置和OSNR的监测方法及装置，以提高监测OSNR的准确性和扩大监测OSNR的有效范围。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种确定干涉仪双臂延时差值的方法，所述方法包括：通过对波分解复用器对应的预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，确定所述功率谱密度函数在二维直角坐标系中对应的归一化自相关函数曲线；确定所述归一化自相关函数曲线与直线y＝0在所述二维直角坐标系中距离坐标原点最近的交叉点；将所述交叉点对应的x轴坐标值确定为所述干涉仪两臂延时差值。

优选地，所述波分解复用器连接一个光谱仪，通过如下步骤获取所述波分解复用器对应的预设的功率谱密度函数：由所述光谱仪获取所述波分解复用器对应的功率谱密度函数。

优选地，所述通过对波分解复用器对应的预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，确定所述功率谱密度函数在二维直角坐标系中对应的归一化自相关函数曲线的步骤，包括：通过对所述预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，生成所述预设的功率谱密度函数对应的自相关函数；对所述自相关函数进行归一化处理，获得归一化自相关函数；根据所述归一化自相关函数，在二维直角坐标系中确定所述归一化自相关函数对应的归一化自相关函数曲线。

本发明实施例公开了一种光信噪比的监测方法，应用于基于干涉法的光信噪比OSNR监测系统，所述基于干涉法的OSNR监测系统包括一个干涉仪和一个功率计，所述方法包括：所述OSNR监测系中的干涉仪接收经过波分解复用器滤波的带噪声信号；所述干涉仪根据权利要求1所确定的干涉仪双臂延时差值对接收到的所述带噪声信号进行干涉处理，并对所述噪声信号的相位差进行调整处理，将处理后的带噪声信号发送给功率计；所述功率计接收经过所述干涉仪处理的带噪声信号，并根据所述噪声信号的相位差，测量所述带噪声信号的最大输出功率和最小输出功率；根据所述干涉仪双臂延时差值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，监测所述带噪声信号的OSNR。

优选地，所述根据所述干涉仪双臂延时差值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，监测所述带噪声信号的OSNR的步骤，包括：根据所述干涉仪双臂延时差值，确定噪声的自相关函数值；根据所述噪声的自相关函数值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，采用如下公式计算得到所述带噪声信号的OSNR：

$OSNR=-10{\log }_{10}\left(\frac{a(1-{\mathrm{\γ}}_{sig})-(1+{\mathrm{\γ}}_{sig})-2{\mathrm{\γ}}_{ASE}}{1-a}\right)+10\log \left(\frac{NEB\left(nm\right)}{0.1\left(nm\right)}\right)$

其中，OSNR为所述带噪声信号的光信噪比，为所述带噪声信号依次经过波分解复用器和所述干涉仪后的最大输出功率，为所述带噪声信号依次经过所述波分解复用器和所述干涉仪后的最小输出功率，a为所述最大输出功率与所述最小输出功率之比，γ_sig为所述对应的信号的自相关函数值，γ_ASE为所述波分解复用器对应的噪声的自相关函数值，NEB为所述波分解复用器的等效带宽，nm为长度单位纳米。

本发明实施例公开了一种确定干涉仪双臂延时差值的装置，所述装置包括：第一确定单元，用于通过对波分解复用器对应的预设功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，确定所述功率谱密度函数在二维直角坐标系中对应的归一化自相关函数曲线；第二确定单元，用于确定所述归一化自相关函数曲线与直线y＝0在所述二维直角坐标系中距离坐标原点最近的交叉点；第三确定单元，用于将所述交叉点对应的x轴坐标值确定为所述干涉仪两臂延时差值。

优选地，所述波分解复用器连接一个光谱仪，所述装置还包括：获取单元；所述获取单元，用于由所述光谱仪获取所述波分解复用器对应的功率谱密度函数。

优选地，所述第一确定单元，包括：生成子单元、获得子单元和确定子单元；所述生成子单元，用于通过对所述预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，生成所述预设的功率谱密度函数对应的自相关函数；所述获得子单元，用于对所述自相关函数进行归一化处理，获得归一化自相关函数；所述确定子单元，用于根据所述归一化自相关函数，在二维直角坐标系中确定所述归一化自相关函数对应的归一化自相关函数曲线。

本发明实施例公开了一种光信噪比的监测装置，应用于基于干涉法的光信噪比OSNR监测系统，所述基于干涉法的OSNR监测系统包括一个干涉仪和一个功率计，所述装置包括：接收单元、处理单元、测量单元和监测单元；所述接收单元，用于所述OSNR监测系中的干涉仪接收经过波分解复用器滤波的带噪声信号；所述处理单元，用于所述干涉仪根据权利要求6所确定的干涉仪双臂延时差值对接收到的所述带噪声信号进行干涉处理，并对所述噪声信号的相位差进行调整处理，将处理后的带噪声信号发送给功率计；所述测量单元，用于所述功率计接收经过所述干涉仪处理的带噪声信号，并根据所述噪声信号的相位差，测量所述带噪声信号的最大输出功率和最小输出功率；所述监测单元，用于根据所述干涉仪双臂延时差值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，监测所述带噪声信号的OSNR。

优选地，所述监测单元，包括：确定子单元和计算子单元；所述确定子单元，用于根据所述干涉仪双臂延时差值，确定噪声的自相关函数值；所述计算子单元，用于根据所述信号的自相关函数值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，采用如下公式计算得到所述带噪声信号的OSNR：

$OSNR=-10{\log }_{10}\left(\frac{a(1-{\mathrm{\γ}}_{sig})-(1+{\mathrm{\γ}}_{sig})}{1-a}\right)+10\log \left(\frac{NEB\left(nm\right)}{0.1\left(nm\right)}\right)$

其中，OSNR为所述带噪声信号的光信噪比，为所述带噪声信号依次经过波分解复用器和所述干涉仪后的最大输出功率，为所述带噪声信号依次经过所述波分解复用器和所述干涉仪后的最小输出功率，a为所述最大输出功率与所述最小输出功率之比，γ_sig为对应的信号的自相关函数值，γ_ASE为对应的噪声的自相关函数值，NEB为所述波分解复用器的等效带宽，nm为长度单位纳米。

由上述的技术方案可见，本发明实施例提供的确定干涉仪双臂延时差值的方法及装置和OSNR的监测方法及装置，能够通过波分解复用器的信道传输功率谱对应的归一化自相关函数曲线，确定归一化自相关函数曲线与函数y＝0在二维直角坐标系中的交叉点，进而将交叉点中距离坐标原点最近的交叉点对应的x轴坐标值确定为干涉仪双臂延时差值。这样，不仅可以提高使用干涉法监测OSNR的准确性，而且能够扩大干涉法监测OSNR的有效范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值方法的一种流程图；

图2为本发明实施例中的一种功率谱密度函数的示意图；

图3为本发明实施例中的一种功率谱密度函数对应的归一化自相关函数曲线；

图4为本发明实施例中的一种归一化自相关函数曲线与直线y＝0的示意图；

图5为本发明实施例的OSNR监测方法的一种流程图；

图6为本发明实施例中的波分复用系统和基于干涉法的OSNR监测系统的结构图；

图7为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值方法的另一种流程图；

图8为本发明实施例的归一化自相关函数曲线与直线y＝0的另一种示意图；

图9为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值装置的一种结构图；

图10为本发明实施例的OSNR监测装置的一种结构图；

图11为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值装置的又一种结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

方法实施例一

本发明实施例公开了一种确定干涉仪双臂延时差值的方法及装置。

参见图1，图1为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值方法的一种流程图，包括如下步骤：

步骤101，通过对波分解复用器对应的预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，确定所述功率谱密度函数在二维直角坐标系中对应的归一化自相关函数曲线；

具体地，首先需要对波分解复用器对应的预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，进而得到所述功率谱密度函数在二维直角坐标系中对应的归一化自相关函数曲线。其中，所述功率谱密度函数的曲线图如图2所示，在图2中，x轴坐标表示信号带宽，y轴坐标表示波分解复用器对应的功率谱密度函数。功率谱密度函数对应的归一化自相关函数曲线如图3所示，图3中的x轴坐标表示干涉仪双臂延时差值，y轴坐标表示功率谱密度函数对应的归一化自相关函数。

在实际应用中，波分解复用器通常处于波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)系统中。

步骤102，确定所述归一化自相关函数曲线与直线y＝0在所述二维直角坐标系中距离坐标原点最近的交叉点；

具体地，可以在归一化自相关函数曲线所在的二维直角坐标系中画出直线y＝0，进而得到归一化自相关函数曲线与直线y＝0的交叉点，如图4所示，图4为归一化自相关函数曲线与直线y＝0的示意图；其中，x轴坐标表示干涉仪双臂延时差值，y轴坐标表示信道功率谱对应的归一化自相关函数，归一化自相关函数曲线与直线y＝0的交叉点包括(Δτ1，0)、(Δτ2，0)和(Δτ3，0)等，通常情况下交叉点为多个。可以理解的，多个交叉点对应的y轴坐标值均为0，也就是说，多个交叉点对应的归一化自相关函数的取值均为0。

步骤103，将所述交叉点对应的x轴坐标值确定为所述干涉仪两臂延时差值。

具体地，在本发明实施例中，可以将距离坐标原点最近的交叉点(Δτ1，0)对应的x轴坐标值确定为干涉仪两臂延时差值。

本发明实施例可以适用于使用干涉法监测带噪声信号的OSNR，其中，干涉仪具体可以是MZI。

需要说明的是，由于干涉法可以利用相干特性来区分信号和噪声，因此，在本发明实施例中，可以通过减弱噪声的相干性来实现有效监测OSNR。

在本发明实施例中，波分解复用器对应的功率谱密度函数是在只有噪声经过波分解复用器测得的功率谱密度函数，因此，波分解复用器的功率谱密度函数对应的归一化自相关函数能够体现噪声的相干特性。具体地，可以通过将归一化自相关函数值为0对应的延时差值作为干涉仪双臂延时差值来实现噪声的相干性最弱。可以理解的，令归一化自相关函数值为0时对应的延时差值作为干涉仪双臂延时差值，能够使噪声的归一化自相关函数值为0，实现噪声相干性的最小化。

可见，这样就能够提高干涉法监测OSNR的准确性和有效监测范围。

在本发明的一种优选实施例中，波分解复用器可以连接一个光谱仪，具体可以通过如下步骤获取波分解复用器对应的预设功率谱密度函数：

由所述光谱仪获取所述波分解复用器对应的功率谱密度函数。

其中，所述功率谱密度函数为只有噪声通过波分解复用器时波分解复用器对应的功率谱密度函数。在实际应用中，如果波分解复用器对应的功率谱密度函数是已知的，则可以直接获取并使用。本发明对波分解复用器对应的功率谱密度函数的获取方式不加以限制。

在本发明的又一种优选实施例中，所述通过对预设的所述波分解复用器对应的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，确定所述功率谱密度函数对应的归一化自相关函数曲线的步骤，包括：

通过对所述预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，生成所述预设的功率谱密度函数对应的自相关函数；

对所述自相关函数进行归一化处理，获得归一化自相关函数；

根据所述归一化自相关函数，在二维直角坐标系中确定所述归一化自相关函数对应的归一化自相关函数曲线。

其中，可以采用公式(1)对功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，得到功率谱密度函数对应的自相关函数：

$R_s\left(\mathrm{\τ}\right)=\underset{-\mathrm{\∞}}{\overset{+\mathrm{\∞}}{\∫}}{P}_s\left(f\right)e^{j2\mathrm{\π}f\mathrm{\τ}}df---\left(1\right)$

在公式(1)中，P_s(f)为功率谱密度函数，R_s(τ)为功率谱密度函数对应的自相关函数，τ为时域变量。

接下来，可以采用公式(2)对自相关函数进行归一化处理，得到功率谱密度函数对应的归一化自相关函数：

R_s′(τ)＝R_s(τ)/R_s(0) (2)

在公式(2)中，R_s(τ)为自相关函数，R_s(0)为当τ＝0时对应的自相关函数值，R_s′(τ)为归一化自相关函数，τ为时域变量。

在实际应用中，可以通过现有的计算机程序实现由功率谱密度函数得到归一化自相关函数的计算过程，当然，也可以通过其他方式实现所述计算过程，本发明对由功率谱密度函数得到归一化自相关函数的方式此不加以限制。

可见，本发明实施例能够通过波分解复用器的功率谱密度函数对应的归一化自相关函数曲线，确定归一化自相关函数曲线与直线y＝0在二维直角坐标系中的交叉点，进而将距离坐标原点最近的交叉点对应的x轴坐标值确定为干涉仪双臂延时差值。使用本发明实施例所述方法得到干涉仪双臂时延差，不仅可以保证使用干涉法监测到的OSNR的准确性，而且能够使OSNR的有效监测范围更广。

方法实施例二

本发明实施例还提出了一种OSNR监测方法，应用于基于干涉法的OSNR监测系统，可以根据方法实施例一得到的干涉仪双臂延时差值来监测OSNR。

参见图5，图5为本发明实施例的OSNR监测方法的一种流程图，包括如下步骤：

步骤501，所述OSNR监测系统中的干涉仪接收经过波分解复用器滤波的带噪声信号；

一般情况下，波分解复用器处于WDM系统中，常见的WDM系统和基于干涉法的OSNR监测系统的结构如图6所示。在图6中，WDM系统包括一个波分解复用器，基于干涉法的OSNR监测系统包括一个干涉仪和一个功率计；其中，干涉仪包括干涉仪的双臂和两个3dB耦合器，干涉仪双臂中的第一臂能够调整信号的时延差，而干涉仪双臂中的第二臂上有相位调制器，能够调整信号的相位差；图6中箭头标注的方向为带噪声信号在WDM系统和基于干涉法的OSNR监测系统中的传输方向。还需要说明的出是，在本发明实施例中，干涉仪具体可以是MZI。

在本步骤中，带噪声信号在由波分解复用器过滤成预设带宽的信号后，可以进入基于干涉法的OSNR监测系统中的干涉仪，由干涉仪中的第一个3dB耦合器将带噪声信号分为两个分路信号后进入干涉仪的双臂。

步骤502，所述干涉仪根据确定的干涉仪双臂延时差值，对接收到的所述带噪声信号进行干涉处理，并对所述噪声信号的相位差进行调整处理，将处理后的带噪声信号发送给功率计；

在本步骤中，所述干涉仪双臂延时差值可以根据本发明的方法实施例一中图1所示的确定干涉仪双臂延时差值方法来确定。

具体地，可以使带噪声信号的两个分路信号分别经过干涉仪的两臂，根据确定的干涉仪双臂延时差值设置干涉仪双臂中第一臂的延时差值，使通过第一臂的分路信号产生延时，进而在两个分路信号之间产生时延差，使得噪声通过波分解复用器和干涉仪后的相干性最弱，从而保证OSNR的监测质量。

同时，还可以通过干涉仪双臂中第二臂上的相位调制器，对通过第二臂的分路信号的相位进行调整，在两个分路信号之间产生相位差；其中，相位差的调整幅度需要大于2π，才能在功率计中测量到带噪声信号的最大输出功率和最小输出功率

最后，第二个3dB耦合器接收干涉仪双臂处理后的两个分路信号，将两个分路信号进行合并处理，输出重新组合后的一路带噪声信号。

步骤503，所述功率计接收经过所述干涉仪处理的带噪声信号，并根据所述噪声信号的相位差，测量所述带噪声信号的最大输出功率和最小输出功率；

具体地，可以根据步骤502中的相位调制器对带噪声信号相位差的调整处理，由功率计对应测量出的带噪声信号的最大输出功率值和最小输出功率值。

步骤504，根据所述干涉仪双臂延时差值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，监测所述带噪声信号的OSNR。

在本发明的再一种优选实施例中，所述根据所述干涉仪双臂延时差值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，监测所述带噪声信号的OSNR的步骤，具体可以包括：

根据所述干涉仪双臂延时差值，确定噪声的自相关函数值；

根据所述噪声的自相关函数值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，采用如下公式计算得到所述带噪声信号的OSNR：

$OSNR=-10{\log }_{10}\left(\frac{a(1-{\mathrm{\γ}}_{sig})-(1+{\mathrm{\γ}}_{sig})-2{\mathrm{\γ}}_{ASE}}{1-a}\right)+10\log \left(\frac{NEB\left(nm\right)}{0.1\left(nm\right)}\right)---\left(3\right)$

其中，OSNR为所述带噪声信号的光信噪比，为所述带噪声信号依次经过波分解复用器和所述干涉仪后的最大输出功率，为所述带噪声信号依次经过所述波分解复用器和所述干涉仪后的最小输出功率，a为所述最大输出功率与所述最小输出功率之比，γ_sig为所述波分解复用器对应的信号的自相关函数值，γ_ASE为所述波分解复用器对应的噪声的自相关函数值，NEB为所述波分解复用器的等效带宽，nm为长度单位纳米。

由公式(3)可知，噪声的自相关函数值γ_ASE对干涉法监测OSNR的准确性和有效检测范围都有较大影响。为了更好的区分噪声和信号，需要使经过波分解复用器和干涉仪的噪声的相干特性尽可能减弱。而预设的功率谱密度函数对应的归一化自相关函数值能够体现噪声的相干特性。可以理解的，噪声的自相关函数值γ_ASE越接近0，监测到的OSNR越准确，OSNR的有效监测范围也越广。

需要说明的是，由于功率谱密度函数只与波分解复用器的预设带宽和形状有关，也就是说，对于同一个波分解复用器来说，对应的归一化自相关函数曲线是唯一的，因此，可以通过干涉仪两臂延时差值Δτ来唯一确定噪声的自相关函数值γ_ASE。当延时差值Δτ的取值为归一化自相关函数曲线与直线y＝0的直线之间的交叉点对应的x轴坐标值时，延时差值Δτ对应的噪声的自相关函数值γ_ASE为零。而距离坐标原点最近的交叉点对应的x轴坐标值为所有交叉点分别对应的x轴坐标值中的最小值，本发明实施例将所述最小值确定为干涉仪双臂延时差值Δτ。这是因为与其他交叉点比较，根据距离坐标原点最近的交叉点得到的延时差值Δτ能够使OSNR的有效监测范围更广，监测结果误差更小，相比之下，根据距离坐标原点较远的交叉点得到的延时差值可能会导致OSNR监测性能不稳定。

因此，在本发明实施例中，对于同一个波分解复用器，能够通过干涉仪双臂延时差值Δτ唯一确定噪声的自相关函数值γ_ASE，具体地，取能够使得噪声的自相关函数值γ_ASE为0的延时差值中的最小值作为干涉仪双臂延时差值Δτ，使得计算出的OSNR误差最小，有效监测范围最广。

针对通过公式(3)中的各个参数，还需要进一步说明的是：

为了计算出带噪声信号的OSNR，除了确定噪声的自相关函数值γ_ASE之外，还需要确定波分解复用器对应的信号的自相关函数值γ_sig和波分解复用器的等效带宽NEB，以及测量带噪声信号通过波分解复用器和干涉仪后的最大输出功率和最小输出功率其中，和的取值可以在通过所述OSNR监测系统中的功率计进行测量，NEB的取值为预设参数，因此也可以直接获取，而信号的自相关函数值γ_sig的取值可以通过以下方法得到：

将信号依次输入波分解复用器和基于干涉法的OSNR监测系统，通过干涉仪双臂上的相位调制器对信号的相位差进行调整，得到信号依次经过波分解复用器和干涉仪后的最大输出功率和最小输出功率再通过信号的自相关函数值γ_sig的计算公式，如公式(4)所示，得到信号的自相关函数值γ_sig：

${\mathrm{\γ}}_{sig}=\frac{P_{sig}^{\max }-P_{sig}^{\min }}{P_{sig}^{\max }+P_{sig}^{\min }}---\left(4\right)$

当然，如果波分解复用器对应的信号的自相关函数值γ_sig为已知的，则可以直接获取并使用，无需再重新计算，本发明对信号的自相关函数值γ_sig的获取方式不加以限制。

此外，对于OSNR的计算公式的推导，如公式(3)所示，还需要说明的是：

噪声的输出功率的计算公式如公式(6)所示：

在公式(6)中，γ_ASE为噪声的自相关函数值，为噪声的相位差，loss为OSNR监测系统的固有损耗，为噪声的输入功率。

信号的输出功率的计算公式如公式(7)所示：

在公式(7)中，γ_sig为信号的自相关函数值；为信号的相位差，loss为OSNR监测系统的固有损耗，为信号的输入功率。

由公式(6)和公式(7)可得，带噪声信号的总输出功率P_out的计算公式如公式(8)所示：

在公式(8)中，

接下来，通过相位调制器对一路分路信号进行相位调整，使相位调整的变化量大于2π，以得到带噪声信号的最大输出功率和最小输出功率具体地，将相位调整为π度时，

$P_{out}^{\max }=(1+\mathrm{\α}+{\mathrm{\γ}}_{sig}+{\mathrm{\γ}}_{ASE})\·loss\·P_{in}^{sig}---\left(9\right)$

将相位调整为0或者2π时，

$P_{out}^{\min }=(1+\mathrm{\α}-{\mathrm{\γ}}_{sig}-{\mathrm{\γ}}_{ASE})\·{\mathrm{loss}}_n\·P_{in}^{sig}---\left(10\right)$

由于OSNR是指在有效带宽为0.1nm内，光信号功率和噪声功率的比值。因此，由公式(9)和公式(10)，可以推导出OSNR的计算公式，如公式(11)所示：

$OSNR=-10{\log }_{10}\left(\mathrm{\α}\right)+10log\left(\frac{NEB\left(nm\right)}{0.1\left(nm\right)}\right)---\left(11\right)$

在公式(11)中，为带噪声信号经过波分解复用器和干涉仪后的最大输出功率，为带噪声信号经过波分解复用器和干涉仪后的最小输出功率。可以理解的，公式(11)与公式(3)本质相同，只是表达形式不同。

可见，在本发明实施例中，能够根据本发明方法实施例一所述方案确定的干涉仪双臂时延值，以及通过基于干涉法的OSNR监测系统测量出的带噪声信号经过波分解复用器和干涉仪后的最大输出功率和最小输出功率，计算得到OSNR，由于本发明方法实施例一所述方案确定的干涉仪双臂时延值对应的噪声的自相关函数值γ_ASE为0，使得OSNR值的误差最小，从而保证OSNR监测结果的准确性和有效监测范围。

方法实施例三

本实施例在上述方法实施例一的基础上，举例说明根据波分解复用器对应的功率谱密度函数，确定干涉仪双臂延时差值的具体过程。参见图7，图7为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值方法的另一种流程图，包括如下步骤：

步骤701，由光谱仪获取波分解复用器对应的功率谱密度函数曲线；

步骤702，通过对所述预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，生成所述预设的功率谱密度函数对应的自相关函数；

步骤703，对所述自相关函数进行归一化处理，获得归一化自相关函数曲线；

步骤704，根据所述归一化自相关函数，在二维直角坐标系中确定所述归一化自相关函数对应的归一化自相关函数曲线；

步骤705，确定所述归一化自相关函数曲线与直线y＝0在所述二维直角坐标系中距离坐标原点最近的交叉点；

具体地，距离坐标原点最近的交叉点如图8所述，图8为归一化自相关函数曲线与直线y＝0在二维直角坐标系中的另一种示意图，靠近坐标原点较近的三个交叉点分别为(14,0)、(27,0)和(40,0)，其中，距离坐标原点最近的交叉点为(14，0)。

步骤706，将所述交叉点对应的x轴坐标值确定为所述干涉仪两臂延时差值。

具体地，在本发明实施例中，可以将归一化自相关函数曲线与直线y＝0的交叉点(14，0)对应的x轴坐标值14确定为干涉仪两臂延时差值，由于x轴的单位为皮秒，也就是说，干涉仪双臂延时差值Δτ＝14ps。

可见，在本发明实施例中，首先由光谱仪获取波分解复用器对应的功率谱密度函数曲线，再对功率谱密度函数进行傅里叶逆变换得到对应的归一化自相关函数曲线，进而得到归一化自相关函数曲线与直线y＝0的交叉点，并确定距离坐标原点最近的交叉点对应的x轴坐标值为干涉仪双臂延时差值。由此得到的延时差值能够提高干涉法监测到的OSNR的准确率和扩大OSNR的有效监测范围。

装置实施例一

参见图9，图9为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值装置的一种结构图，该装置与图1所示的方法流程相对应，具体可以包括以下单元：

第一确定单元901，用于通过对波分解复用器对应的预设功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，确定所述功率谱密度函数在二维直角坐标系中对应的归一化自相关函数曲线；

第二确定单元902，用于确定所述归一化自相关函数曲线与直线y＝0在所述二维直角坐标系中距离坐标原点最近的交叉点；

第三确定单元903，用于将所述交叉点对应的x轴坐标值确定为所述干涉仪两臂延时差值。

在本发明的一种可选实施例中，所述波分解复用器连接一个光谱仪，所述装置还包括：获取单元；

所述获取单元，用于由所述光谱仪获取所述波分解复用器对应的功率谱密度函数。

在本发明的又一种可选实施例中，所述第一确定单元901，包括：生成子单元、获得子单元和确定子单元；

所述生成子单元，用于通过对所述预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，生成所述预设的功率谱密度函数对应的自相关函数；

所述获得子单元，用于对所述自相关函数进行归一化处理，获得归一化自相关函数；

所述确定子单元，用于根据所述归一化自相关函数，在二维直角坐标系中确定所述归一化自相关函数对应的归一化自相关函数曲线。

可见，本发明实施例能够通过波分解复用器的功率谱密度函数对应的归一化自相关函数曲线，确定归一化自相关函数曲线与直线y＝0在二维直角坐标系中的交叉点，进而将距离坐标原点最近的交叉点对应的x轴坐标值确定为干涉仪双臂延时差值。使用本发明实施例所述方法得到干涉仪双臂时延差，不仅可以保证使用干涉法监测到的OSNR的准确性，而且能够使OSNR的有效监测范围更广。

装置实施例二

参见图10，图10为本发明实施例的OSNR监测装置的一种结构图，该装置与图5所示的方法流程相对应；其中，OSNR的监测装置应用于基于干涉法的OSNR监测系统，基于干涉法的OSNR监测系统包括一个干涉仪和一个功率计。所述OSNR的监测装置，具体可以包括以下单元：

接收单元1001，用于所述OSNR监测系中的干涉仪接收经过波分解复用器滤波的带噪声信号；

处理单元1002，用于所述干涉仪根据权利要求1所确定的干涉仪双臂延时差值对接收到的所述带噪声信号进行干涉处理，并对所述噪声信号的相位差进行调整处理，将处理后的带噪声信号发送给功率计；

测量单元1003，用于所述功率计接收经过所述干涉仪处理的带噪声信号，并根据所述噪声信号的相位差，测量所述带噪声信号的最大输出功率和最小输出功率；

监测单元1004，用于根据所述干涉仪双臂延时差值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，监测所述带噪声信号的OSNR。

在本发明的一种可选实施例中，所述监测单元1004，包括：确定子单元和计算子单元；

所述确定子单元，用于根据所述干涉仪双臂延时差值，确定噪声的自相关函数值；

所述计算子单元，用于根据所述噪声的自相关函数值、所述最大输出功率和所述最小输出功率，采用如下公式计算得到所述带噪声信号的OSNR：

$OSNR=-10{\log }_{10}\left(\frac{a(1-{\mathrm{\γ}}_{sig})-(1+{\mathrm{\γ}}_{sig})-2{\mathrm{\γ}}_{ASE}}{1-a}\right)+10\log \left(\frac{NEB\left(nm\right)}{0.1\left(nm\right)}\right)$

其中，OSNR为所述带噪声信号的光信噪比，为所述带噪声信号依次经过波分解复用器和所述干涉仪后的最大输出功率，为所述带噪声信号依次经过所述波分解复用器和所述干涉仪后的最小输出功率，a为所述最大输出功率与所述最小输出功率之比，γ_sig为所述波分解复用器对应的信号的自相关函数值，γ_ASE为所述波分解复用器对应的噪声的自相关函数值，NEB为所述波分解复用器的等效带宽，nm为长度单位纳米。

可见，在本发明实施例中，能够根据本发明装置实施例一所述装置确定的干涉仪双臂时延值，以及通过基于干涉法的OSNR监测系统测量出的带噪声信号经过波分解复用器和干涉仪后的最大输出功率和最小输出功率，计算得到OSNR，由于本发明装置实施例一所述装置确定的干涉仪双臂时延值对应的噪声的自相关函数值γ_ASE为0，使得OSNR值的误差最小，从而保证OSNR监测结果的准确性和有效监测范围。

装置实施例三

参见图11，图11为本发明实施例的确定干涉仪双臂延时差值装置的又一种结构图，该装置与图7所示的方法流程相对应，该装置包括：获取单元1101、第一确定单元1102、第二确定单元1103和第三确定单元1104；其中，第二确定单元1103与图9所示第二确定单元902可以完全相同，第三确定单元1104与图9所示第三确定单元903可以完全相同，这里不再赘述。

所述获取单元1101，用于由所述光谱仪获取所述波分解复用器对应的功率谱密度函数。

如图11所示，本实施例中的第一确定单元1102包括：生成子单元1105，获得子单元1106和确定子单元1107；

所述生成子单元1105，用于通过对所述预设的功率谱密度函数进行傅里叶逆变换，生成所述预设的功率谱密度函数对应的自相关函数；

所述获得子单元1106，用于对所述自相关函数进行归一化处理，获得归一化自相关函数；

所述确定子单元1107，用于根据所述归一化自相关函数，在二维直角坐标系中确定所述归一化自相关函数对应的归一化自相关函数曲线。

可见，在本发明实施例中，首先可以由光谱仪获取波分解复用器对应的功率谱密度函数曲线，再对功率谱密度函数进行傅里叶逆变换得到对应的归一化自相关函数曲线，进而得到归一化自相关函数曲线与直线y＝0的交叉点，并确定距离坐标原点最近的交叉点对应的x轴坐标值为干涉仪双臂延时差值。由此得到的延时差值能够提高干涉法监测到的OSNR的准确率和扩大OSNR的有效监测范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。