光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率控制方法與流程

本發明屬于光纖傳感領域，更具體地，涉及一種用于光纖通信與光纖偏振傳感的光纖復用系統中光功率控制方法，具體為光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率的控制方法。

背景技術：

光波是一種橫波，具有偏振特性。光纖內光束的偏振狀態對外界形變、振動、溫度等變化較為敏感。通過檢測光纖內光束偏振狀態的變化，可以測定形變、振動、溫度等外界環境的變化。

光纖的偏振傳感不僅可以用于各類型的安全防范區域的入侵檢測，也可用與通信光纜、電力電纜的的偏振敏感量的檢測。但是，通信光纜與電力電纜中光纖資源非常寶貴。光纖偏振傳感系統在組網需要借用傳感用途纖芯來實現傳感網絡中傳感節點的傳感數據傳輸以收集，這需要占用寶貴的光纖資源。如果不單獨設置傳感用途的光纖，節省出來的光纖閑置纖芯可以用來承載更多的通信任務。

申請號為201310455498.6的中國專利申請《具有通信和傳感功能的光纖單元及其制造方法》中提出了“光纖單元”，該單元包括“一根處于中心的緊包光纖傳感單元和換向絞合在緊包光纖傳感單元上的若干通信用預涂覆光纖及在外松套的光纖單元保護管”。這種光纖單元實質上是由多根不同類型的光纖構成的光纜，包括具有通信功能的光纖和具有傳感功能的光纖，從而實現光纖光纜同時具有通信和傳感功能。

申請號為201510816255.x的中國專利申請公開了《一種光纖光柵傳感與光纖通信一體化系統》，其能在一個光纖網絡上實現通信和探測一體化應用，其需要在通信光纖鏈路上布設光柵傳感器，布設光柵傳感器會在通信鏈路上造成插入損耗。

申請號為200580042657.3的中國專利申請公開了《光反射器、光合分波器以及系統》，其中提出了“能夠在緩和光濾波器的嚴密性的同時提高光波長多路復用通信性能的光反射器、光和分波器以及系統”，但是該專利申請的目的是“提高光波長多路復用通信”，其進一步提出了一種特殊的光分合波器的實現形式。波分復用器(簡稱wdm)常見的有cwdm和dwdm兩種，cwdm與dwdm的主要區別在于：相對于dwdm系統中0.2nm到1.2nm的波長間隔而言，cwdm具有更寬的波長間隔，業界通行的標準波長間隔為20nm。該本發明申請實質上是cwdm的一種實現方案，與普通的光分合波器不同。

現有的光纖傳感技術一般都使用獨立的纖芯資源用作光纖傳感，傳感網絡中傳感節點的傳感數據只能借用其他的途徑來傳輸與收集，用于傳感的纖芯也不用作通用目的光纖通信。這樣通信光纜或電力電纜中閑置纖芯的資源就可能難以被充分利用。

將通信光和傳感光復合成波分復用的光束可以解決該問題，但是，當傳感光為直流傳感器光時，直流傳感光的信號傳輸能力對光強非常敏感，此時需要適時調整光強。

因此，需要開發一種光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率的控制方法。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率的控制方法，其目的在于，接受并判斷直流傳感光的光強大小，并根據時長t內的傳感光大小發出是否調制光強的指令，由此可以根據實際需要適時調整直流傳感光大小，克服了直流傳感光的信號傳輸能力對光強非常敏感的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率的控制方法，其包括如下步驟：

s1：啟動并發出t時長的直流光信號；

s2：接收直流光信號；

s3：判斷t時長的直流光信號是否接收完畢，

若接受的直流光信號持續時長為t，則判斷t時長的直流光信號接收完畢，跳轉至步驟s4，

若接受的直流光信號持續時長小于t，則判斷t時長的直流光信號沒有接收完畢，跳轉至步驟s2；

s4：計算直流光信號的光能量強度在時長t內的平均值；

s5：判斷t時長內直流光信號的平均光強是否低于閾值，

若t時長內直流光信號的平均光強低于閾值，則發出提高直流光光強的指令，

若t時長內直流光信號的平均光強大于或者等于閾值，則發出維持直流光光強的指令；

s6：執行指令，實施直流光光強調制。

進一步的，步驟s5中，所述提高直流光光強的指令和所述維持直流光光強的指令為脈沖光強形式的脈沖指令。

進一步的，步驟s1中，以光強調制模塊向傳感直流光源輸入驅動電流，以啟動傳感直流光源并使傳感直流光源發出t時長的直流光信號。

進一步的，步驟s2中，以傳感光光強監測模塊接收直流光信號。

進一步的，步驟s3中，以傳感光光強監測模塊判斷t時長的直流光信號是否接收完畢。

進一步的，步驟s4中，采用傳感光光強監測模塊計算直流光信號的光能量強度在時長t內的平均值。

進一步的，步驟s5中，以傳感光光強監測模塊判斷t時長內直流光信號的平均光強是否低于閾值，若t時長內直流光信號的平均光強低于閾值，則傳感光光強監測模塊發出提高直流光光強的脈沖指令，若t時長內直流光信號的平均光強大于或者等于閾值，則傳感光光強監測模塊發出維持直流光光強的脈沖指令。

進一步的，步驟s6具體為：將脈沖指令經波分復用通信光纖反向輸出至光強調制模塊，光強調制模塊根據脈沖指令的類型調整輸入至傳感直流光源的驅動電流，實施直流光光強調制。

進一步的，所述提高直流光光強的脈沖指令用于提高直流光源的驅動電流，所述維持直流光光強的脈沖指令用于保持直流光源的驅動電流大小不變。所述提高直流光光強的脈沖指令為信號1010。維持直流光光強的脈沖指令為信號1100。以上的脈沖指令1010或者1100只是作為一個可能的實施例，作為提高指令或者維持指令，并不限定其為1010或者1100，還可以是其他形式的脈沖指令。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

本發明中，實時監測直流傳感光在t時長內的平均光強，并判斷該平均光強是否在閾值內，若不在閾值則進行傳感光光強的提高，若大于或者等于閾值，則維持傳感光光強不變，這樣的方式，可以適時調整傳感光光強，克服了直流傳感光的信號傳輸能力對光強非常敏感的問題。

進一步的，提高直流光光強的指令和所述維持直流光光強的指令為脈沖光強形式的脈沖指令，脈沖指令和直流傳感光為兩種不同信號的光，即便兩者是采用相同的光通道進行傳輸，也有條件保證兩者不相干擾，從而保證脈沖指令信號的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明實施例中用于光纖通信與光纖偏振傳感的光纖復用系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例中基于光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率的遠程控制方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本發明的一種光纖波分復用的光傳感信號接收端光功率的控制方法，其包括如下步驟：

s1：啟動并發出t時長的直流光信號；

s2：接收直流光信號；

s3：判斷t時長的直流光信號是否接收完畢，

若接受的直流光信號持續時長為t，則判斷t時長的直流光信號接收完畢，跳轉至步驟s4，

若接受的直流光信號持續時長小于t，則判斷t時長的直流光信號沒有接收完畢，跳轉至步驟s2；

s4：計算直流光信號在時長t內的平均值；

s5：判斷t時長內直流光信號的平均光強是否低于閾值，

若t時長內直流光信號的平均光強低于閾值，則發出提高直流光光強的指令，

若t時長內直流光信號的平均光強大于或者等于閾值，則發出維持直流光光強的指令；

s6：執行指令，實施直流光光強調制。

圖1是本發明實施例中用于光纖通信與光纖偏振傳感的光纖復用系統的結構示意圖，該系統中采用本發明的光傳感信號接收端光功率的遠程控制方法進行直流傳感光的光強調制，為了更詳細地說明本發明方法，首先介紹該系統的組成以及各個模塊的功能。

由圖1可知，光纖通信與光纖偏振傳感的光纖復用系統包括第一通信光模塊、第一光分合波器、第二光分合波器、第二通信光模塊、光強調制模塊、傳感直流光源、第一分光器、第二分光器、傳感光光強監測模塊、偏振態檢偏器、傳感光探組、傳感信號濾波放大組以及偏振態傳感檢測模塊。

其中，第一通信光模塊通過通信光纖和第一光分合波器相連，第一通信光模塊用于發出或者接收設定波長(λ1)的通信光信號；所述光強調制模塊與所述傳感直流光源相連接，所述光強調制模塊用于調整輸入至傳感直流光源的驅動電流，以通過調整驅動電流而達到調整直流傳感光輸出光功率的目的。所述傳感直流光源用于發出設定波長(λ2)的直流傳感光，設定波長λ1與設定波長λ2不相重疊。所述光強調制模塊和所述傳感直流光源同時還通過通信光纖與第一分光器連接，所述第一分光器用于分離入射的光強脈沖與出射的直流傳感光。所述第一分光器的還通過通信光纖與所述第一光分合波器連接，所述第一光分合波器用于將兩種不同波長(λ1與λ2)的光束合并為同一光束，以生成波分復用光束，并反向將波分復用光束分解為不同波長(λ1與λ2)的兩支光束。所述第一光分合波器的通過通信光纖連接所述第二光分合波器，所述第二光分合波器用于將波分復用光束分解為不同波長(λ1與λ2)的兩支光束，并反向將兩種不同波長(λ1與λ2)的光束合并為同一光束(也即波分復用光束)。所述第二光分合波器連接第二通信光模塊，該第二通信光模塊用于發出或者接收設定波長(λ1)的通信光信號。所述第二光分合波器的端口(λ2端口)連接第二分光器，所述第二光分合波器的作用是將波分復用光束分解為不同波長(λ1與λ2)的兩支光束，并反向將兩種不同波長(λ1與λ2)的光束合并為同一光束(波分復用光束)，所述第二分光器作用是反向隔離出射的光強脈沖和向傳感光光強監測模塊與偏振態檢偏器分發入射的直流傳感光，所述第二分光器同時連接傳感器光監測模塊，所述傳感器光監測模塊用于監測傳感光的光強。在傳感光光強較弱時，會通過光強脈沖信號告知光強調制模塊，使光強調制模塊調整驅動電流，驅動電流的大小會使傳感直流光源發出的直流傳感光光功率隨之調整大小。

進一步的，所述第二分光器連接所述偏振態檢偏器的輸入端，以將攜帶有偏振信號的偏振態直流傳感光輸入至偏振態檢偏器，所述偏振態檢偏器的輸出端連接所述傳感光探組的輸入端，所述傳感器光探組的輸出端連接所述傳感信號濾波放大組的輸入端，所述傳感信號濾波放大組的輸出端連接所述偏振態傳感檢測模塊。所述偏振態檢偏器用于檢測直流傳感光的單個設定偏振角度的偏振光強度或多個設定偏振角的偏振光強度，所述傳感光探組用于探測并接受來自所述偏振態檢偏器的單個或多個偏振角度的偏振光，并分別將其轉化為電流信號，所述傳感信號濾波放大組用于對來自所述傳感光探組的表示單個或多個偏振角度的偏振光的電壓信號，并對其進行信號的濾波放大，以獲得波形經過整形的表示單個或多個偏振角度的偏振光的電壓信號，所述偏振態傳感檢測模塊用于對所述經過整形的表示單個或多個偏振角度的偏振光的電壓信號的變化進行檢測分析，以實現偏振傳感功能。

其中，所述第一通信光模塊與所述第一光分合波器間、所述第一光分合波器與所述第二光分合波器間、所述第二光分合波器與所述第二通信光模塊間、所述光強調制模塊與所述第一分光器間、所述傳感直流光源與所述第一分光器間、所述第一分光器與所第一光分合波器間均以通信光纖相連通，所述第二分光器與所述傳感光光強監測模塊間以通信光纖相連通。

其中，所述第一光分合波器和所述第二光分合波器的結構相同。所述第一光分合波器和所述第二光分合波器在系統中對稱設置。

其中，所述第一分光器分至傳感直流光源的光能量比例小于分至光強調制模塊的光能量比例,所述第二分光器分至傳感光光強監測模塊的光能量比例小于分至偏振態檢偏器的光能量比例。所述第一通信光模塊和所述第二通信光模塊的結構完全相同。所述第一分光器的分光比為1:99,所述第二分光器的分光比為1:9。

其中，所述第二分光器與所述偏振態檢偏器間、所述偏振態檢偏器與所述傳感光探組間、所述傳感光探組與所述傳感信號濾波放大組間、所述傳感信號濾波放大組與所述偏振態傳感檢測模塊間均以電路相連通。

其中，可采用光環行器替換所述第一分光器，所述光環行器第一端口與傳感直流光源連接，光環行器第二端口第一光分合波器連接，光環行器第三端口與光強調制模塊連接，所述光環行器端口走向為第一端口→第二端口→第三端口直至最后一個端口，總之，光在光環行器中以環路形式傳輸。

其中，所述偏振態檢偏器包含單偏振態檢偏、雙偏振態檢偏或多偏振態檢偏，如果單偏振態檢偏其端口數量為in×1、out×1，如果雙偏振態檢偏其端口數量為in×1、out×2，如果多偏振態檢偏其端口數量為in×1、out×n。

其中，通信光纖也即光纖偏振傳感介質。

為了更深入的理解以上系統，下面詳細介紹本發明構思的幾條核心光路，其具有四條光路，分別為：

第一條為：第一通信光模塊→第一光分合波器→第二光分合波器→第二通信光模塊，該條光路通過實現光通信功能，通信光在該條光路可雙向傳輸。

第二條光路為：光強調制模塊→傳感直流光源→第一分光器→第一光分合波器→第二光分合波器→第二分光器→偏振態檢偏器→傳感光探組→傳感信號濾波放大組→偏振態傳感檢測模塊，該條光路以傳感直流光實現傳感探測功能。傳感直流光在該光路上是單向傳輸，以傳感直流光源為起點，以偏振態傳感檢測模塊為終點。

第三條光路為：光強調制模塊→傳感直流光源→第一分光器→第一光分合波器→第二光分合波器→第二分光器→傳感光光強監測模塊，該條光路實現傳感光直流光光強監測功能。傳感直流光在該光路上是單向傳輸，以傳感直流光源為起點，以傳感光光強監測模塊為終點。

第四條光路為：傳感光光強監測模塊→第二分光器→第二光分合波器→第一光分合波器→第一分光器→光強調制模塊，該條光路以光強脈沖光實現對傳感器直流光光功率的調整。光強脈沖光在該光路上是單向傳輸，以傳感光光強監測模塊為起點，以光強調制模塊為終點。

在以上系統采用本發明的遠程控制方法進行直流傳感光光強調制時候，其具體實現方法如圖2所示，由圖2可知，其包括如下步驟：

s1：啟動并發出t時長的直流光信號，具體的，以光強調制模塊向傳感直流光源輸入驅動電流，以啟動傳感直流光源并使傳感直流光源發出t時長的直流光信號。

s2：接收直流光信號；具體的，以傳感光光強監測模塊接收直流光信號。

s3：判斷t時長的直流光信號是否接收完畢，若接受的直流光信號持續時長為t，則判斷t時長的直流光信號接收完畢，跳轉至步驟s4，若接受的直流光信號持續時長小于t，則判斷t時長的直流光信號沒有接收完畢，跳轉至步驟s2，具體的，以傳感光光強監測模塊判斷t時長的直流光信號是否接收完畢。

s4：計算直流光信號在時長t內的平均值；具體的，采用傳感光光強監測模塊計算直流光信號在時長t內的平均值。

s5：判斷t時長內直流光信號的平均光強是否低于閾值，若t時長內直流光信號的平均光強低于閾值，則發出提高直流光光強的指令，若t時長內直流光信號的平均光強大于或者等于閾值，則發出維持直流光光強的指令。具體的，所述提高直流光光強的指令和所述維持直流光光強的指令為脈沖光強形式的脈沖指令，以傳感光光強監測模塊判斷t時長內直流光信號的平均光強是否低于閾值，若t時長內直流光信號的平均光強低于閾值，則傳感光光強監測模塊發出提高直流光光強的脈沖指令，若t時長內直流光信號的平均光強大于或者等于閾值，則傳感光光強監測模塊發出維持直流光光強的脈沖指令。其中，提高直流光光強的脈沖指令譬如為信號1010，維持直流光光強的脈沖指令為譬如信號1100。

s6：執行指令，實施直流光光強調制。具體的，將脈沖指令經過第二分光器、第二光分合波器、第一光分合波器、第一分光器輸出至光強調制模塊，光強調制模塊根據脈沖指令的類型調整輸入至傳感直流光源的驅動電流，實施直流光光強調制。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。