一种波长脉宽编解码方法及光编码器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种波长脉宽编解码方法及光编码器。
【背景技术】
[0002] 随着"光进铜退"的大规模推进，无源光网络作为一种新型有效的技术被广泛的应 用在光接入网中。但与此同时，伴随着接入网光纤数量的不断增加，结构也愈加复杂，从而 使得对各分支链路进行监测维护也变得越来越重要。传统的检测维护方法主要使用光时域 反射计，适用于点到点的网络结构，不能满足无源光网络系统所采用的点到多点接入方式 的监测要求。
[0003] 为了解决无源光网络光纤链路监测问题，大量的监测技术已被提出。例如，嵌入式 光时域反射仪方案将微型光时域反射仪集成到各光网络单元端，通过探测上行数据信号的 反射及散射信息来监测支路状态，该方法需要对收发器做相应的硬件修改。基于自注入锁 定反射式半导体光放大器的无源光网络监测方案通过在光网络单元端布放光纤布拉格光 栅来实现波长锁定，进而产生上行数据信号及监测信号。但这种监测方法需要对协议进行 扩展，无法在无源光网络中直接使用。除此之外，由于上行数据波长与监测波长共处于同一 波段，容易产生增益，会造成监测波长和通信波长之间串扰。布里渊光时域反射仪监测方案 利用在各支路上使用具有不同掺杂浓度的光纤来形成特定的布里渊频移，从而由散射信号 区分各支路，由于各支路需要定制不同材质的光纤，大大增加无源光网络基本建设成本。基 于周期编码的无源光网络监控方法，通过控制反射率固定的两个光纤布拉格光栅之间跳线 长度，形成不同的周期光码字。每一个终端用户的两个光栅均具有都有相同的反射率及相 同的中心反射波长，码字的周期值可通过跳线长度控制。该编码装置结构简单，可有效降低 系统成本。该方法采用最大似然估计作为网络识别算法，算法流程复杂，实现难度较大。
[0004] 上述监测方法在无源光网络的故障监测中都存在各种问题，尤其体现在大用户容 量网络中，各类问题都使得这些技术在实际应用存在困难。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明提供一种在保证系统性能的前提下应用于大用户容量无源光网 络光纤链路状态实时监测的波长脉宽编解码方法及光编码器。该光编码器可直接实现在光 域上对脉宽的调制，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。该方法对于脉冲信号，根据脉冲到达时间的测量分别得 到前沿与和后沿的到达时间，由二者的差值得出脉宽，可直接由现场门阵列实现并作判断， 从而释放了无源光网络链路监测的网络识别算法。
[0006] 技术方案：本发明的波长脉宽编解码方法，光编码信号可在波长及脉宽两个维度 上同时进行编码，相同波长的用户分配不同的脉宽，相同脉宽的用户则分配不同的波长，保 证对每个用户的标识全网唯一，适用于大用户容量网络的监测。该方法包括以下步骤：
[0007] 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；
[0008] 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；
[0009] 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。
[0010] 进一步的，本发明方法的步骤2中，在脉宽维度上的编码具体方式为：
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013] 对于光栅反射率R1设置为0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；
[0014] 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。
[0015] 进一步的，在本发明波长脉宽编解码方法的步骤2中，所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。
[0016] 进一步的，在本发明波长脉宽编解码方法的步骤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。
[0017] 本发明的实现上述波长脉宽编解码方法的光编码器，是由一个分光比为r的1X2 光分路器及中心反射波长、反射率分别为λ ;及R ;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cT s/ng，其中c为光在真空中 的传播速度，ng为纤芯的折射率，T s为探测光脉冲的初始脉宽。
[0018] 本发明方法中，光编码信号可在波长及脉宽两个维度上同时进行编码，相同波长 的用户分配不同的脉宽，相同脉宽的用户则分配不同的波长，保证对每个用户的标识全网 唯一，适用于大用户容量网络的监测。
[0019] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0020] 1、本发明通过在脉宽及波长两个维度上同时进行光编码，具备监测大容量乃至超 大容量用户网络的能力。由于采用的是制备工艺成熟的光分路器及光纤布拉格光栅作为基 本组成元器件，编码器成本低。当探测脉宽值变大，各编码脉宽所取数值的量级及间隔变小 时，所能监测的网络用户数将变大。如探测脉冲初始脉宽为1微秒，各编码脉宽的间隔取1 纳秒，则仅在脉宽域上可监测的网络用户数可达3000户；加上波长域后，其监测用户数数 还能成倍增加。
[0021] 2、本发明采用简单的1X2光分路器、光纤布拉格光栅及光纤延时线组成的非对 称型反射环，完成探测光信号脉宽直接在光域上的无源调制，相比于有源调制器，其无需加 载偏置信号及调制信号，调制过程中不需要外部能量的激励。由于光纤延时线的长度在最 大长度范围内可取任意值，因此可实现一定范围内脉宽的任意调节；
[0022] 3、本发明采用光纤延时线的不同长度来实现对脉宽维度的编码，不同中心反射波 长的光纤布拉格光栅来实现波长维度的编码。在脉宽域上的编码通过光纤延时线控制，在 波长域上的编码通过光纤布拉格光栅的中心发射波长来控制。二者互不影响，可实现无缝 融合；
[0023] 4、本发明通过现场可编程门阵列对光编码信号脉宽的测量来实现解码，过程为对 编码后的复合脉冲中第一个子脉冲上升沿到达时间与最后一个子脉冲下降沿到达时间的 差值。测量和判断可由现场可编程门阵列同时完成，网络状态的判别为二元判断过程。相 比于无源光网络链路监测中常用的最大似然估计法而言，其运算量可忽略不计，因此能实 现对网络识别算法的释放。
【附图说明】
[0024] 图1为无源光网络光纤链路监测方法的流程图；
[0025] 图2为本发明的系统原理图；
[0026] 图3为非对称型反射环的结构图；
[0027] 图4实验验证结果。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
[0029] 本发明的波长脉宽编解码方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0030] 步骤1、位于中心局端的可调光源向各终端用户发送含