[发明专利]一种带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统及其匹配方法

权利要求书

1.一种带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，包括三端接口单元和滤波调控单元，其特征在于：

所受带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，带宽可变光信号依次通过三端接口单元，测量及计算得到光信号的带宽值，三端接口单元的信号进入滤波调控单元进行带宽匹配滤波；

所述三端接口单元包括光隔离器a、光隔离器b、分光器a、分光器b、光环形器、光谱监测模块a及光谱监测模块b，其中光隔离器a与分光器a的端口1相连，分光器a的端口2与光环行器端口1相连，分光器a的端口3与光谱监测模块a相连，光环行器的端口3与分光器b的端口1相连，分光器b的端口2与光隔离器b相连，分光器b的端口3与光谱监测模块b相连；

所述滤波调控单元包括光滤波器a、TEC制冷片a、光滤波器b、TEC制冷片b、防反射端接模块及温度调谐控制模块，其中三端接口单元的输出口与光滤波器a相连，光环行器的端口2为三端接口单元的输出口，光滤波器a与光滤波器b相连，光滤波器b与防反射端接模块相连，TEC制冷片a与光滤波器a相连，TEC制冷片b与光滤波器b相连，温度调谐控制模块的端口1与TEC制冷片a相连，温度调谐控制模块的端口2与TEC制冷片b相连，温度调谐控制模块端口3与三端接口单元中的光谱监测模块b相连,温度调谐控制模块的端口4与光谱监测模块a相连。

2.根据权利要求1所述的带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，其特征在于：

所述带宽可变光信号的3dB带宽在f₁GHz～f₂GHz之间随机变化，1≤f₁≤100，

1≤f₂≤100，f₁≤f₂；带宽可变光信号的带宽变化为慢变特征。

3.根据权利要求1所述的带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，其特征在于：

所述带宽可变光信号为强度光信号OOK、相位光信号BPSK以及高阶调制光信号QPSK、16QAM、64QAM中的一种。

4.根据权利要求1所述的带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，其特征在于：

所述光谱监测模块为光栅型结构或傅里叶变换型结构。

5.根据权利要求1所述的带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，其特征在于：

所述防反射端接模块为平面光纤端面研磨模块或者斜八度光纤端面研磨模块。

6.根据权利要求1所述的带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，其特征在于：

所述光滤波器为光纤光栅滤波器或多层介质膜滤波器。

7.根据权利要求1所述的带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统，其特征在于：

所述三端接口单元中，带宽可变光信号经过光隔离器a后进入分光器a的端口1，分光器a将光信号一分为二，一部分进入光谱监测模块a，另一部分进入光环行器端口1并从端口2输出进入滤波调控单元；在滤波调控单元中，光信号经过光滤波器a后对含噪声的整个信号进行反射和透射，反射光返回至光环行器端口2，透射光进入光滤波器b依然进行反射和透射，反射光按照原路返回，透射光接入防反射端接模块是防止光纤断面不平整造成的回波反射，所有反射回到光环行器端口2的信号通过光环行器端口3输出；光谱监测模块b监测光环行器端口3的光谱波长，光谱监测模块a和光谱监测模块b通过温度调谐控制模块控制TEC制冷片a和TEC制冷片b，温度将使得光滤波器的中心波长左移使得波长变小或者右移使得波长变大，达到对滤波带宽的动态调整控制，使得滤波带宽与光信号带宽相匹配。

8.一种利用权利要求1所述带宽可变光信号的自适应匹配滤波系统的匹配方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)带宽可变光信号的中心波长为λ_s、带宽为△λ_s，带宽可变化，依次通过光隔离器a和分光器a后，一分为二，分光器a的端口3上信号进入光谱监测模块a，测量及计算得到光信号的3dB带宽值，分光器a的端口2上信号通过光环行器进入滤波调控单元进行带宽匹配滤波；

(2)光滤波器a和光滤波器b的滤波带宽分别为△λ_a和△λ_b，中心波长分别为λ_a和λ_b；光滤波器a和光滤波器b的中心波长随温度变化而左移或右移，因此两个滤波器组合形成的滤波带宽也会相应的增加或减少；根据光滤波器中心波长随温度变化的测试数据，拟合出光滤波器a中心波长与温度T₁的曲线函数λ_a(T₁)，拟合出光滤波器b中心波长与温度T₂的曲线函数λ_b(T₂)；

(3)根据步骤(1)测得当前输入光信号中心波长λ_s和光谱带宽△λ_s数值作为输入条件，联合曲线函数λ_a(T₁)和曲线函数λ_b(T₂)，为了达到与输入光信号一致的中心波长和光谱带宽，计算得出此时所需的光滤波器a所需温度T₁和光滤波器b所需温度T₂；

(4)对TEC制冷片a和TEC制冷片b分别进行温度调谐控制，使得光滤波器a温度达到T₁，光滤波器b温度达到T₂；

(5)通过光谱监测模块b实时监测滤波后光信号的中心波长与带宽可变光信号的中心波长是否一致，且实时监测滤波后光信号的光谱带宽与带宽可变光信号的光谱带宽是否一致，若一致，则无需调整光滤波器a和光滤波器b的温度；若不一致，则计算光谱监测模块a和光谱监测模块b测得的中心波长的差值，以及光谱监测模块a和光谱监测模块b的光谱带宽的差值，通过中心波长、光谱带宽做比较时的差值，继续调节光滤波器a和光滤波器b的温度值，偏差信号为输入光信号与输出光信号的光谱带宽的偏差；

(6)若带宽可变光信号带宽△λ_s发生变化，则温度调谐控制模块计算出新的T₁和T₂，实时分别调节光滤波器a和光滤波器b的温度T₁和T₂，使得输入光信号在动态变化过程中滤波带宽始终与输入光信号光谱带宽保持一致，实现匹配滤波。