[发明专利]一种高速光归零码占空比测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于光通信领域，涉及一种信号监测方法，特别涉及一种高速光归零码占空比测量方法及装置。

背景技术

分布式存储、云计算和高清视频等新型互联网业务的发展对光传输网络的容量提出了更高的要求。光传输骨干网的承载速率由10Gb/s向40Gb/s和100Gb/s演进。

在长距离的高速光传输系统中，光线路码型通常采用RZ码（Return to Zero，归零码），主要包括，采用强度调制格式的RZ-OOK码（Return to Zero–On Off Keying，归零开关键控码）；采用相位调制格式的RZ-PSK码（Return to Zero–Phase Shift Keying，归零相移键控码），例如：RZ-DPSK码（Return to Zero–Differential Phase Shift Keying，归零差分相移键控码）和RZ-DQPSK码（Return to Zero–Differential Quadrature Phase Shift Keying，归零差分正交相移键控码）。

高速RZ码发射机通常由两个级联的MZ电光调制器（Mach-Zehnder Modulator，马赫曾德尔电光调制器）组成，其系统如图1所示。数据源和射频源分别输出调制数据信号和余弦时钟脉冲，调制数据信号与余弦时钟脉冲经由驱动器放大至合适的电压值之后送入两个级联的MZ电光调制器。第一级MZ电光调制器由调制数据信号驱动，将激光器输出的连续光信号调制为与数据信号对应的NRZ码（Non Return to Zero，非归零码）光信号；第二级MZ电光调制器由余弦时钟脉冲驱动，由余弦时钟脉冲对NRZ码光信号进行切割形成RZ码光信号。使用与调制数据信号的比特率相同频率的余弦时钟脉冲对NRZ码进行切割可以获得50％占空比的RZ码。采用强度调制格式的NRZ-OOK码、余弦时钟脉冲，以及相对应的RZ-OOK码如图2所示；而采用相位调制格式的NRZ-PSK码、余弦时钟脉冲，以及相对应的RZ-PSK码如图3所示。

在光归零码中，脉宽定义为光脉冲半功率点的时域宽度，而脉宽与脉冲周期的比值即为光归零码的占空比。RZ码与NRZ码相比脉宽更窄，对于长距离传输中的色散和偏振模色散效应所导致的脉冲展宽具有更好的抵抗力。而且，在相同平均功率条件下，RZ码的峰值功率更高，利于引入非线性效应来平衡色散的影响；同时RZ码的消光比也更高，利于降低传输噪声的干扰。

RZ码光信号在经过光纤传输之后，由于受到色散、偏振模色散和非线性效应等传输损伤的影响，脉冲波形将出现展宽和畸变，而通过测量RZ码光信号的占空比，可以为监测和评价光信号的质量提供有价值的参考。另外，通过对光归零码发射机中的第二级MZ电光调制器的直流偏置电压值进行调节，可以对输出的RZ码的脉宽进行优化和调整，现有技术中公开号为CN 1316763C，发明名称为一种占空比可调高速光归零码产生方法和装置的中国专利，这种优化调整同样需要对RZ码的占空比进行实时的测量。

在光通信领域中，高速RZ码光信号的占空比需要使用快速响应的光电探测器结合高带宽的数字采样示波器进行测量，这种测量方案必须依赖复杂昂贵的高速示波器，同时可测量的光信号码速率受到示波器的数字采样率和信号处理带宽要求的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速光归零码占空比测量方法及装置，在无需高带宽采样示波器的条件下，能够对高速RZ码光信号的占空比进行测量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种高速光归零码占空比测量方法，包括以下步骤：

第一步：从被监测的光链路中耦合出部分RZ码光信号；

第二步：对第一步得到的RZ码光信号进行光电转换；

第三步：将第二步中光电转换后所得的RZ码电信号分为等功率的两路并对其中一路RZ码电信号进行移相180°；

第四步：对上述的两路RZ码电信号进行异步降频率采样和模数变换；

第五步：第四步中采样后的两路数字信号首先进行幅度值的归一化，然后以X-Y模式，即一路信号采样点的幅度值作为横坐标，另一路信号相同时刻的采样点的幅度值作为纵坐标作散点图，以下统称为移相采样图；

第六步：在移相采样图中找出位于45°对角线上的采样点，即横坐标与纵坐标相等的特征点，排除连零采样点的影响，计算符合条件的采样点到坐标原点的距离D′并统计出其平均值；