一种光功率自适应的密集波分复用中继系统

1.本发明属于光纤时间频率传递技术领域，具体涉及一种光功率自适应的密集波分复用中继系统。


背景技术：

2.高精度的时间频率基准在卫星导航、精密测量和高速通信等领域有着重要的支撑保障作用，而光纤传输具有低损耗、大容量、高可靠性等优势，因此得到了广泛的应用。
3.对于高精度的光纤时间频率传递，为了保持双向链路传输对称性并抑制环境因素变化带来的影响，目前普遍采用单纤双向的传输方案。相关技术中，两个站点的下行光信号通过第一密集波分复用器、第一掺饵光纤放大器、第一波分复用器、第二波分复用器以及第四波分复用器组成的下行光信号通路进行传输，两个站点的上行光信号通过第二密集波分复用器、第二掺饵光纤放大器、第三波分复用器、第二波分复用器以及第四波分复用器组成的上行光信号通路进行传输。
4.然而，由于上述单纤双向传输系统采用edfa(erbium-doped optical fiber amplifier，掺铒光纤放大器)进行光放大，edfa对有用信号光功率进行放大的同时，也会对噪声进行放大，因而造成了噪声的放大累积。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光功率自适应的密集波分复用中继系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
6.本发明提供一种光功率自适应的密集波分复用中继系统，包括：第一分/合波器、第一光纤耦合器、第二分/合波器、第二光纤耦合器、第一sfp光模块、第二sfp光模块和第三sfp光模块；所述第一分/合波器及所述第二分/合波器的分波端均包括第一分波端口，所述第一分/合波器的第一分波端口用于前向传输，且所述第一分/合波器的第一分波端口与所述第二分/合波器的第一分波端口通信连接；其中，
7.所述第一分/合波器，用于接收本地端的第一时间频率信号，并通过自身的第一分波端口将所述第一时间频率信号发送至所述第一sfp光模块；
8.所述第一sfp光模块，用于重新调制所述第一时间频率信号，并将得到的第一信号发送至所述第一光纤耦合器；
9.所述第一光纤耦合器，用于根据分光比和所述第一信号，生成第一子信号和第二子信号，并分别将所述第一子信号发送至下一级接收设备、将所述第二子信号发送至所述第二sfp光模块供用户端使用；
10.所述第二sfp光模块，用于对经过用户端的第二子信号进行重新调制，并将得到的第二时间频率信号发送至第二光纤耦合器；
11.所述第二光纤耦合器，用于调整所述第二时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整得到的第三时间频率信号发送至所述第三sfp光模块；
12.所述第三sfp光模块，用于将所述第三时间频率信号发送至本地端，完成时间频率信号的同步。
13.在本发明的一个实施例中，所述第二分/合波器，用于接收远程端的第四时间频率信号，并将所述第四时间频率信号发送至所述第二光纤耦合器；
14.所述第二光纤耦合器，还用于调整所述第四时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整后的第四时间频率信号发送至所述第三sfp光模块；
15.所述第三sfp光模块，还用于将调整后的第四时间频率信号发送至本地端。
16.在本发明的一个实施例中，所述第一分/合波器及所述第二分/合波器还包括合波端，所述第一分/合波器的合波端通过第一光纤链路与本地端通信连接，所述第二分/合波器的合波端通过第二光纤链路与远程端通信连接。
17.在本发明的一个实施例中，还包括单片机；
18.所述单片机与所述第二sfp光模块连接，用于接收所述下一级接收设备的反馈光功率，并根据所述反馈光功率确定所述第一光纤耦合器的分光比；
19.其中，所述反馈光功率为所述下一级接收设备在监测第一子信号的光功率时，确定的完成时间频率补偿功能的最小光功率。
20.在本发明的一个实施例中，所述反馈光功率为y％，所述第一子信号和第二子信号的分光比分别为y％和(1-y％)。
21.在本发明的一个实施例中，所述第二光纤耦合器，具体用于确定所述第二时间频率信号的分光比，当第二时间频率信号的分光比大于预设阈值时，启动自保护机制，将所述第二时间频率信号的分光比调小至预设阈值后，得到第三时间频率信号，并进一步利用时分复用技术将所述第三时间频率信号发送至所述第三sfp光模块。
22.在本发明的一个实施例中，所述预设阈值为-3dbm。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
24.本发明提供了一种光功率自适应的密集分波复用中继系统，包括：第一分/合波器、第一光纤耦合器、第二分/合波器、第二光纤耦合器、第一sfp光模块、第二sfp光模块和第三sfp光模块；第一分/合波器及第二分/合波器的分波端均包括第一分波端口，第一分/合波器的第一分波端口用于前向传输，且第一分/合波器的第一分波端口与第二分/合波器的第一分波端口通信连接。由于本发明利用第一分/合波器从光纤波长通道中分离出时间频率传输通道之后，继续使用第一sfp光模块对第一时间频率信号进行调制、并重新利用激光器发送得到的第一信号，因而在完成同纤不同波道的信号传递的同时，也实现了第一时间频率信号的中继功能，避免了使用edfa带来的噪声累积。
25.此外，上述光功率自适应的密集波分复用中继系统还包括单片机，该单片机与第二sfp光模块连接，用于接收下一级接收设备的反馈光功率，并根据反馈光功率确定第一光纤耦合器的分光比，其中，反馈光功率为下一级接收设备在监测第一子信号的光功率时，所确定的完成时间频率补偿功能的最小光功率；也就是说，本发明通过单片机测量下一级设备可以工作的最小光功率，进而完成可调分光比的合理分配，实现光功率资源优化，避免因分光不合理而导致中继用户采集不到数据的问题。
26.以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
27.图1是本发明实施例提供的光功率自适应的密集波分复用中继系统的一种结构示意图；
28.图2是本发明实施例提供的光功率自适应的密集波分复用中继系统的另一种结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
30.图1是本发明实施例提供的光功率自适应的密集波分复用中继系统的一种结构示意图。请参见图1，本发明实施例提供一种光功率自适应的密集波分复用中继系统1，包括：第一分/合波器10、第一光纤耦合器20、第二分/合波器30、第一sfp光模块40、第二sfp光模块50、第二光纤耦合器60和第三sfp光模块70；第一分/合波器10及第二分/合波器30的分波端均包括第一分波端口，第一分/合波器10的第一分波端口用于前向传输，且第一分/合波器10的第一分波端口与第二分/合波器30的第一分波端口通信连接；其中，
31.第一分/合波器10，用于接收本地端的第一时间频率信号，并通过自身的第一分波端口将第一时间频率信号发送至第一sfp光模块40；
32.第一sfp光模块40，用于重新调制第一时间频率信号，并将得到的第一信号发送至第一光纤耦合器20；
33.第一光纤耦合器20，用于根据分光比和第一信号，生成第一子信号和第二子信号，并分别将第一子信号发送至下一级接收设备、将第二子信号发送至第二sfp光模块50供用户端使用；
34.第二sfp光模块50，用于对经过用户端的第二子信号进行重新调制，并将得到的第二时间频率信号发送至第二光纤耦合器60；
35.第二光纤耦合器60，用于调整第二时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整得到的第三时间频率信号发送至第三sfp光模块70；
36.第三sfp光模块70，用于将第三时间频率信号发送至本地端，完成时间频率同步。
37.本实施例所提供的光功率自适应的密集波分复用中继系统1包括：第一分/合波器10、第一光纤耦合器20、第二分/合波器30、第一sfp光模块40和第二sfp光模块50、第二光纤耦合器60和第三sfp光模块70，其中，第一分/合波器10及第二分/合波器30的分波端均包括第一分波端口，该第一分波端口用于前向传输，且第一分/合波器10的第一分波端口与第二分/合波器30的第一分波端口通信连接；可选地，第一分/合波器10和第二分/合波器30共有8个端口：com-m、com-d、c35-d、c35-m、c36-d、c36-m、cxd和cxm，c35-d即为第一分/合波器10的第一分波端口。
38.具体而言，第一分/合波器10与第一sfp模块连接，在前向传输过程中，第一分/合波器10首先通过光纤链路801，连接com-d端口，接收本地端的第一时间频率信号，然后通过自身的第一分波端口c35-d端口将第一时间频率信号发送至第一sfp光模块40，第一sfp光模块40对接收到的第一时间频率信号进行解调，并利用自身的激光器重新调制，得到第一信号，进而通过c35-m端口将第一信号发送至第一光纤耦合器20。
39.可调分光比的第一光纤耦合器20能够根据分光比及接收到的第一信号，生成第一子信号和第二子信号，由于第一光纤耦合器20分别与第二sfp光模块50的输入端cxd及第二分/合波器30的第一分波端口com-m端口连接，因此在生成第一子信号及第二子信号之后，第一光纤耦合器20将第一子信号发送至第二分/合波器30的第一分波端口，再由第二分/合波器30将第一子信号发送至下一级接收设备，与此同时，第一光纤耦合器20将第二子信号发送至第二sfp光模块50，在经过用户端之后，第二sfp光模块50重新调制第二子信号并通过cxm将得到的第二时间频率信号发送至第二光纤耦合器60。进一步地，第二光纤耦合器60调整第二时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整得到的第三时间频率信号发送至第三sfp光模块70，第三sfp光模块70将第三时间频率信号发送至本地端，进而完成用户端和本地端的时间频率同步。
40.可以理解的是，第二光纤耦合器60先调整第二时间频率信号的分光比、再将得到的第三时间频率信号发送至第三sfp光模块70，能够避免因第二时间频率信号的光功率过大而导致第三sfp光模块70损坏。
41.可选地，请继续参见图1，上述光功率自适应的密集波分复用中继系统1中，
42.第二分/合波器30，用于接收远程端的第四时间频率信号，并将第四时间频率信号发送至第二光纤耦合器60；
43.第二光纤耦合器60，还用于调整第四时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整后的第四时间频率信号发送至第三sfp光模块；
44.第三sfp光模块70，还用于将调整后的第四时间频率信号发送至本地端。
45.具体而言，在后向传输的过程中，第二分/合波器30接收远程端的第四时间频率信号，并将第四时间频率信号发送至第二光纤耦合器60；与前向传输类似，第二光纤耦合器60可以启动自保护机制调节第四时间频率信号的分光比，再将将调整后的第四时间频率信号发送至第三sfp光模块70，并由第三信号发送至本地端，从而完成时间频率信号的双向传递，达到远程端和本地端的时间频率同步。
46.应当理解，本实施例中第二光纤耦合器60利用分时复用技术将调整后的第四时间频率信号发送至第三sfp光模块70，避免其与第三时间频率信号发生冲突。本实施例通过前向传输与后向传输结合的方式完成本地端与远程端的时间频率同步，并通过前向传输和用户端结合的方式完成用户端与本地端的时间频率同步，从而为多用户奠定基础。
47.可见，本发明通过上述光功率自适应的密集波分复用中继系统完成了同纤不同波道的信号传递，同时实现了时间频率信号的中继及用户的下载功能，可以有效抑制光纤反射问题，并避免使用edfa带来的噪声累积。
48.另外，需要说明的是，本实施例中第一sfp光模块40、第二sfp光模块50和第三sfp光模块70均是专用光模块，因而具有更高的波长稳定度。
49.可选地，第一分/合波器10及第二分/合波器30还包括合波端，第一分/合波器10的合波端通过第一光纤链路801与本地端通信连接，第二分/合波器30的合波端通过第二光纤链路802与远程端通信连接。
50.图2是本发明实施例提供的光功率自适应的密集波分复用中继系统的另一种结构示意图。如图2所示，光功率自适应的密集波分复用中继系统1还包括单片机；
51.单片机与第二sfp光模块50连接，用于接收下一级接收设备的反馈光功率，并根据
反馈光功率确定第一光纤耦合器20的分光比；
52.其中，反馈光功率为下一级接收设备在监测第一子信号的光功率时，确定的完成时间频率补偿功能的最小光功率。
53.本实施例中，上述光功率自适应的密集波分复用中继系统1还可以包括单片机，单片机与第二sfp光模块50连接，用于在下一级接收设备接收到第一子信号时，监测第一子信号的光功率，并将能够完成时间频率补偿功能的最小光功率确定为反馈光功率，进而将反馈光功率发送给第一光纤耦合器20的单片机来控制步进电机。示例性地，反馈光功率为y％，则第一子信号和第二子信号的光功率分别为y％和(1-y％)。可见，本发明通过光纤耦合器动态调节光功率，完成自适应的功能，进而可以优化光功率资源，为更多用户提供高精度时间频率信号。
54.当然，在本技术的一些其他实施例中也可以采用固定分光比的方式，例如第一子信号的分光比为90％，第二子信号的分光比为10％，本技术对此不作限定。
55.可选地，第二光纤耦合器60具体用于确定第二时间频率信号的分光比，当第二时间频率信号的分光比大于预设阈值时，启动自保护机制，将第二时间频率信号的分光比调小至预设阈值后，得到第三时间频率信号，并进一步利用时分复用技术将第三时间频率信号发送至所述第三sfp光模块。
56.具体而言，第二光纤耦合器60可通过计算第二sfp光模块50的cxd端口输出的光功率确定第二时间频率信号的分光比，当第二时间频率信号的分光比大于预设阈值时，将第二时间频率信号的分光比调小至预设阈值，而后发送至第三sfp光模块70；反之，当第二时间频率信号的分光比小于等于预设阈值时，第二光纤耦合器60无需调整第二时间频率信号的分光比，直接发送至第三sfp光模块70即可。此种设计方式有效避免了第二时间频率信号光功率过大对第三sfp光模块造成损坏，保证了上述密集波分复用中继系统1的可靠性。
57.应当理解，第二光纤耦合器60在调整第四时间频率信号的分光比时，也可以采用上述方法，此处不再赘述。
58.可选地，预设阈值为-3dbm。当然，预设阈值应当根据实际需要灵活调整，本技术对此不做限定。
59.通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：
60.本发明提供了一种光功率自适应的密集分波复用中继系统，包括：第一分/合波器、第一光纤耦合器、第二分/合波器、第二光纤耦合器、第一sfp光模块、第二sfp光模块和第三sfp光模块；第一分/合波器及第二分/合波器的分波端均包括第一分波端口，第一分/合波器的第一分波端口用于前向传输，且第一分/合波器的第一分波端口与第二分/合波器的第一分波端口通信连接。由于本发明利用第一分/合波器从光纤波长通道中分离出时间频率传输通道之后，继续使用第一sfp光模块对第一时间频率信号进行调制、并重新利用激光器发送得到的第一信号，因而在完成同纤不同波道的信号传递的同时，也实现了第一时间频率信号的中继功能，避免了使用edfa带来的噪声累积。
61.此外，上述光功率自适应的密集波分复用中继系统还包括单片机，该单片机与第二sfp光模块连接，用于接收下一级接收设备的反馈光功率，并根据反馈光功率确定第一光纤耦合器的分光比，其中，反馈光功率为下一级接收设备在监测第一子信号的光功率时，所确定的完成时间频率补偿功能的最小光功率；也就是说，本发明通过单片机测量下一级设
备可以工作的最小光功率，进而完成可调分光比的合理分配，实现光功率资源优化，避免因分光不合理而导致中级用户采集不到数据和信号的问题。
62.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
64.尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
65.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，包括：第一分/合波器、第一光纤耦合器、第二分/合波器、第二光纤耦合器、第一sfp光模块、第二sfp光模块和第三sfp光模块；所述第一分/合波器及所述第二分/合波器的分波端均包括第一分波端口，所述第一分/合波器的第一分波端口用于前向传输，且所述第一分/合波器的第一分波端口与所述第二分/合波器的第一分波端口通信连接；其中，所述第一分/合波器，用于接收本地端的第一时间频率信号，并通过自身的第一分波端口将所述第一时间频率信号发送至所述第一sfp光模块；所述第一sfp光模块，用于重新调制所述第一时间频率信号，并将得到的第一信号发送至所述第一光纤耦合器；所述第一光纤耦合器，用于根据分光比和所述第一信号，生成第一子信号和第二子信号，并分别将所述第一子信号发送至下一级接收设备、将所述第二子信号发送至所述第二sfp光模块供用户端使用；所述第二sfp光模块，用于对经过用户端的第二子信号进行重新调制，并将得到的第二时间频率信号发送至第二光纤耦合器；所述第二光纤耦合器，用于调整所述第二时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整得到的第三时间频率信号发送至所述第三sfp光模块；所述第三sfp光模块，用于将所述第三时间频率信号发送至本地端，完成时间频率信号的同步。2.根据权利要求1所述的光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，所述第二分/合波器，用于接收远程端的第四时间频率信号，并将所述第四时间频率信号发送至所述第二光纤耦合器；所述第二光纤耦合器，还用于调整所述第四时间频率信号的分光比，并利用时分复用技术将调整后的第四时间频率信号发送至所述第三sfp光模块；所述第三sfp光模块，还用于将调整后的第四时间频率信号发送至本地端。3.根据权利要求2所述的光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，所述第一分/合波器及所述第二分/合波器还包括合波端，所述第一分/合波器的合波端通过第一光纤链路与本地端通信连接，所述第二分/合波器的合波端通过第二光纤链路与远程端通信连接。4.根据权利要求1所述的光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，还包括单片机；所述单片机与所述第二sfp光模块连接，用于接收所述下一级接收设备的反馈光功率，并根据所述反馈光功率确定所述第一光纤耦合器的分光比；其中，所述反馈光功率为所述下一级接收设备在监测第一子信号的光功率时，确定的完成时间频率补偿功能的最小光功率。5.根据权利要求4所述的光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，所述反馈光功率为y％，所述第一子信号和第二子信号的分光比分别为y％和(1-y％)。6.根据权利要求1所述的光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，所述第二光纤耦合器，具体用于确定所述第二时间频率信号的分光比，当第二时间频率信号的分光比大于预设阈值时，启动自保护机制，将所述第二时间频率信号的分光比调小至预设阈
值后，得到第三时间频率信号，并进一步利用时分复用技术将所述第三时间频率信号发送至所述第三sfp光模块。7.根据权利要求6所述的光功率自适应的密集波分复用中继系统，其特征在于，所述预设阈值为-3dbm。

技术总结
本发明公开了一种光功率自适应的密集波分复用中继系统，包括：第一分/合波器用于将第一时间频率信号发送至第一SFP光模块；第一SFP光模块用于将重新调制得到的第一信号发送至第一光纤耦合器；第一光纤耦合器用于生成第一子信号和第二子信号后，分别发送至下一级接收设备、以及第二SFP光模块供用户端使用；第二SFP光模块用于对经过用户端的第二子信号重新调制，将第二时间频率信号发送至第二光纤耦合器；第二光纤耦合器用于调整第二时间频率信号的分光比，并将第三时间频率信号发送至第三SFP光模块；第三SFP光模块用于将第三时间频率信号发送至本地端。本发明在完成同纤不同波道的信号传递的同时，也避免EDFA带来噪声累积。也避免EDFA带来噪声累积。也避免EDFA带来噪声累积。


技术研发人员：郭新兴 刘涛 张首刚 董瑞芳 刘博 孔维成 李博
受保护的技术使用者：中国科学院国家授时中心
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/7