一種光纖布拉格光柵級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置及編解碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖布拉格光柵級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置及 編解碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光分路器是光纖鏈路中重要的無(wú)源器件之一，作用是把一根光纖中傳輸?shù)墓饽芰?按照既定的比例分配給兩根或者是多根光纖，或者將多根光纖中傳輸?shù)墓饽芰亢铣傻揭桓?光纖中，按照分光原理可以分為熔融拉錐型和平面波導(dǎo)型兩種。光分路器是光纖到戶光器 件中的核心。當(dāng)前，隨著光纖接入網(wǎng)建設(shè)如火如荼的展開(kāi)，三大運(yùn)營(yíng)商及廣電系統(tǒng)都不斷加 大"光進(jìn)銅退"的改造規(guī)模，實(shí)現(xiàn)光纖到路邊、光纖到大樓、光纖到戶、光纖到桌面、三網(wǎng)融合 (電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)）等多媒體傳輸以及綜合布線系統(tǒng)方案。為了建成全光纖網(wǎng) 絡(luò)，除需要各式結(jié)構(gòu)配線光纜、引入光纜實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)及再分配外，在以太網(wǎng)無(wú)源光 網(wǎng)絡(luò)、吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，還需要大量的光分路器來(lái)最終完成光纖到戶的目的。
[0003] 光纖布拉格光柵是通過(guò)改變光纖纖芯區(qū)折射率，使其產(chǎn)生小的周期性調(diào)制而形 成。在藍(lán)光或紫外光譜區(qū)的強(qiáng)激光照射下，石英光纖的光學(xué)特性可以發(fā)生永久性的改變。 實(shí)質(zhì)上是由于周期性折射率的擾動(dòng)會(huì)在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的（透射或反射）濾波器或反 射器，利用這一特性可以構(gòu)成許多性能獨(dú)特的光纖無(wú)源器件。由于光柵光纖具有體積小、熔 接損耗小、全兼容于光纖、能埋入智能材料等優(yōu)點(diǎn)，在光纖通信和傳感領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng) 用。目前光纖光柵在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用幾乎涉及光發(fā)射、光放大、光濾波、光交換等各個(gè)領(lǐng)域。 由于光纖光柵良好的濾波特性和緊湊結(jié)構(gòu)，在全光通信網(wǎng)的演進(jìn)過(guò)程中，光纖布拉格光柵 也正成為不可或缺的無(wú)源器件。
[0004] 光纖通信系統(tǒng)正在向接入網(wǎng)、寬帶網(wǎng)、密集波分復(fù)用系統(tǒng)和全光網(wǎng)方向發(fā)展，隨著 用戶對(duì)高帶寬需求的提升，光纖到戶將成為光接入網(wǎng)的主流發(fā)展方向，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 也將越來(lái)越廣。反過(guò)來(lái)，這些技術(shù)的發(fā)展也對(duì)光纖無(wú)源器件的技術(shù)提出了新的更高的要求， 新型多功能器件在光纖通信信通中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。另一方面，無(wú)源光器件的 大規(guī)模使用及性能的不斷提升也促進(jìn)了光通信的持續(xù)發(fā)展及無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。與此 同時(shí)，光接入網(wǎng)的迅猛發(fā)展使得其分支日益龐大，承載的業(yè)務(wù)種類(lèi)和數(shù)據(jù)也在不斷增加，單 位時(shí)間內(nèi)的阻斷勢(shì)必會(huì)造成巨大的損失。因此，對(duì)接入網(wǎng)鏈路進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與維護(hù)也顯 得越來(lái)越重要。近年來(lái)，有關(guān)鏈路監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了廣泛而深入的研究，各種監(jiān)測(cè)技術(shù)方案 及系統(tǒng)也逐步被提出。本發(fā)明可作為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)鏈路監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)的核心器件，為光鏈路 監(jiān)測(cè)提供有力的配套硬件支持。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提出了一種在硬件上實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)光功分與編碼操作的同 時(shí)進(jìn)行，為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)鏈路監(jiān)測(cè)技術(shù)提供核心支撐的級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置及編解碼方法。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明的光纖布拉格光柵級(jí)聯(lián)式分路編解碼方法，包括以下步驟：
[0007] 1)含P+1個(gè)不同波長(zhǎng)成分的可調(diào)光源將探測(cè)光脈沖信號(hào)送入至含2P個(gè)端口的光 纖布拉格光柵級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置中，其中P= 1，2, 3,……，有n= 2P，n為網(wǎng)絡(luò)中用戶總 數(shù)；
[0008] 2)含不同波長(zhǎng)組合的探測(cè)光脈沖信號(hào)在光纖布拉格光柵級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置中 逐級(jí)處理，最后一次的各輸出端口的波長(zhǎng)組合中均包含P+1個(gè)不同波長(zhǎng)成分中的一種波 長(zhǎng)；
[0009] 在所述的每一級(jí)處理中，所述1X2分路器的一個(gè)輸出端口保持波長(zhǎng)成分不變并 將其輸至下一級(jí)，另一個(gè)輸出端口則米用光纖布拉格光柵濾除與該光纖布拉格光柵中心反 射波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)成分后輸至下一級(jí)；
[0010] 3)在接收端利用波分解復(fù)用器對(duì)不同波長(zhǎng)成分的脈沖信號(hào)進(jìn)行分通道識(shí)別，由時(shí) 域上的對(duì)應(yīng)關(guān)系找到波長(zhǎng)組合中其它波長(zhǎng)成分
[0011] 本發(fā)明的級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置，由多組子模塊逐級(jí)連接構(gòu)成，第m級(jí)中有2ml個(gè) 子模塊，其中m為裝置中各級(jí)的序號(hào)，每個(gè)子模塊由一個(gè)1X2光分路器和一個(gè)連接在所述 1X2光分路器輸出端上的光纖布拉格光柵構(gòu)成，第m+1級(jí)中子模塊的輸入端分別與第m級(jí) 中子模塊的輸入端 對(duì)應(yīng)連接，同一級(jí)內(nèi)子模塊的光纖布拉格光柵的中心反射波長(zhǎng)相 同，每個(gè)子模塊有兩個(gè)輸出端，一個(gè)為1X2光分路器的輸出端口，另一個(gè)為與該1X2光分 路器連接的光纖布拉格光柵的輸出端口。
[0012] 進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中的級(jí)數(shù)s與網(wǎng)絡(luò)中用戶總數(shù)n存在如下關(guān)系：n= 2s，各 級(jí)內(nèi)1X2光分路器的數(shù)量為2ml，光纖布拉格光柵統(tǒng)一連接在各1X2光分路器同一側(cè)的 分支輸出端口上，貝U最后一級(jí)中子模塊的輸出端口從上至下可分別編號(hào)為K= 1，2, 3,…， n-1,n〇
[0013] 進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，所述1X2光分路器的總數(shù)和光纖布拉格光柵的總數(shù)均 為n-1，裝置中光纖布拉格光柵的中心反射波長(zhǎng)有P種，滿足：n= 2P。
[0014] 進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，所述最后一級(jí)中子模塊各輸出端口的輸出波長(zhǎng)(^為：
[0015]
[0016] 其中，K為最后一級(jí)中子模塊各輸出端口編號(hào)，q為自然數(shù)，滿足K= 1+E2'E表不展開(kāi)分量之和。
[0017] 進(jìn)一步的，本發(fā)明裝置中，所述1X2光分路器的分光比為50:50,所述光纖布拉格 光柵的光反射率在90%以上。
[0018] 有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 本發(fā)明中級(jí)聯(lián)式分路編碼裝置基于當(dāng)前制備工藝非常成熟及價(jià)格低廉的光分路 器及光纖布拉格光柵構(gòu)造，結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，由1X2光分路器及光纖布拉格光柵構(gòu)成的子模 塊級(jí)聯(lián)而成，連接方式簡(jiǎn)便。該裝置不增加額外插入損耗，如n端口的該裝置每經(jīng)過(guò)一級(jí)時(shí) 損耗均為3dB，在通過(guò)最后一級(jí)后損耗為（3m)dB，而lXn的分路器插入損耗為（101ogn)dB， 由于第m級(jí)在數(shù)值上存在：n= 2m，代入即可計(jì)算得出二者插入損耗相當(dāng)。該裝置能同時(shí)實(shí) 現(xiàn)光功分及編碼功能，實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，特定的排列規(guī)則保證了各輸出端口輸出的唯一 性，當(dāng)輸入信號(hào)的波長(zhǎng)個(gè)數(shù)多于該裝置中光纖布拉格光柵中心發(fā)射波長(zhǎng)數(shù)時(shí)，經(jīng)過(guò)每一個(gè) 子模塊后，兩路輸出信號(hào)均相差一個(gè)波長(zhǎng)分量，直到最后一級(jí)，各端口均有波長(zhǎng)輸出且所含 波長(zhǎng)分量各不相同（見(jiàn)各端口輸出波長(zhǎng)表達(dá)式），進(jìn)而保證了輸出端口的唯一性。同樣，該 排列規(guī)則也使得裝置內(nèi)部光纖布拉格光柵的使用數(shù)量最少，每個(gè)子模塊內(nèi)有且僅有一個(gè)光 纖布拉格光柵，各級(jí)內(nèi)的光柵均為同一中心反射波長(zhǎng)，最大限度的減小了光柵在生產(chǎn)過(guò)程 中由于制備工藝誤差導(dǎo)致的中心波長(zhǎng)漂移所帶來(lái)的漏光現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而有效保證了器件 的性能及降低了裝置成本，可為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)鏈路監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)提供有力的硬件支持。
[0020] 現(xiàn)有技術(shù)中強(qiáng)調(diào)的為在波導(dǎo)上刻寫(xiě)光柵，當(dāng)連續(xù)刻寫(xiě)多個(gè)光柵時(shí)，受限于波導(dǎo)的 長(zhǎng)度，難度急劇增加，且制備工藝處于實(shí)驗(yàn)室階段；本發(fā)明為在光纖內(nèi)直接刻寫(xiě)光柵，不存 在上述問(wèn)題，且制備工藝已經(jīng)大規(guī)模、商業(yè)化生產(chǎn)。
[0021] 現(xiàn)有技術(shù)中光柵的排列方式無(wú)規(guī)則，為保證各輸出端口的不同輸出，排列方式具 有隨機(jī)性，不考慮光柵的使用數(shù)量，導(dǎo)致需要根據(jù)實(shí)際光柵的排列情況得知各輸出端口的 輸出波長(zhǎng)分量，因此無(wú)法對(duì)輸出端口的各輸出波長(zhǎng)利用一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá)式進(jìn)行表達(dá)，因此 輸出不可預(yù)知；本發(fā)明中光柵排列按特定規(guī)則，光柵使用數(shù)量最少，當(dāng)移除所述排列規(guī)則中 任意位置的光柵時(shí)，在輸出端口中均會(huì)出現(xiàn)存在相同的輸出波長(zhǎng)成分的情況。只需按照裝 置所