CN105067127B - 基于非解析信号的信息速度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于非解析信号的信息速度测量装置及方法，包括光源发生器用于发出光波；前端光学系统用于对光波进行准直，形成光束；非解析信号产生系统用于对光束加载非解析信号；光分束器用于将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束；信息速度测量系统用于测量光分束器送入的透射光束与反射光束，并将透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据传送给计算机控制与分析系统；计算机控制与分析系统用于根据信息速度测量系统传送的数据相应调整非解析信号产生系统的参数，并对透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据分析计算出非解析信号在光学介质中信息速度。

Description

基于非解析信号的信息速度测量装置及方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体涉及一种基于非解析信号的信息速度测量装置及方法。

背景技术

随着社会的发展，对信息传输的速度以及信道传输容量要求越来越高。传统的基于电信号的通信手段因其高成本、难于维护以及信息传输速度慢并且信道传输容量有限等原因，大有被光通信技术取代的趋势。光通信的信息载体是光波，光波在真空中的传播速度是三十万千米每秒，其频率从红外至紫外线覆盖了很宽的频带范围。因此，以光作为载体传递信息有以下优点：第一，光波传递的速度快，信道容量极大；第二，光波的传递方式更灵活，既可以借助无线信道也可以借助光纤等有线信道传输，抗噪声能力强，误码率低；第三，运行及维护的成本低；第四，信息传输的保密性好。虽然，目前基于光波的信息传输已经广泛应用于国计民生的各个领域，但是对于携带信号的光波在传输过程中的一些关键问题还需解答。由于光波的传递速度与其携带的信息速度并不相同，所以，光信号在不同介质传输过程中携带的信息传递的速度到底有多大，如何测量信息传递的速度，这反映了通信系统的关键性能指标，也是我们关心的问题。如果可以测量光波在不同介质中携带信息的传递速度，就可以相应的设计光信息缓存器件，对信息的有效路由提供技术支持。这也就避免了光通信的过程中进行光电转换，进一步提升信息传递的效率。已有的研究表明，信息的传递速度与非解析信号的传递速度相等，也就是说如果可以获得非解析信号，通过测量非解析信号的传递速度也就可以测量信息的传递速度。

然而目前还没有公开的专利提出实现测量光波在不同介质中信息的传递速度的技术方案，因此有必要研制一种信息速度测量装置，测量光波在不同介质中信息的传递速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何测量光信号在不同介质中传递时的信息速度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于非解析信号的信息速度测量装置，包括形成完整的光路连接的光源发生器、前端光学系统、非解析信号产生系统、光分束器、信息速度测量系统以及计算机控制与分析系统；其中非解析信号产生系统以及信息速度测量系统与计算机控制与分析系统相连；

光源发生器用于发出光波；

前端光学系统用于对所述光波进行准直，形成光束；

非解析信号产生系统用于对所述光束加载非解析信号；

光分束器用于将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束；

信息速度测量系统用于测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；

计算机控制与分析系统用于根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度。

上述基于非解析信号的信息速度测量装置的有益效果在于：前端光学系统收集光波并准直，形成的光束进入非解析信号产生系统加载非解析信号，来自非解析信号产生系统的出射光束经光分束器后分为透射光束和反射光束两部分，两光束进入信息速度测量系统进行信息速度测量，计算机控制与分析系统接收来自信息速度测量系统的数据，相应调整非解析信号产生系统的参数，保证非解析信号的最佳接收，并分析计算软件完成非解析信号在光学介质中信息速度的测量，实现对不同的光学介质中信息速度的测量。

一种基于非解析信号的信息速度测量方法，包括：

发出光波；

对所述光波进行准直，形成光束；

对所述光束加载非解析信号；

将加载了非解析信号的光束分为透射光束和反射光束；

测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；

根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度。

上述基于非解析信号的信息速度测量方法的有益效果在于：通过对光波准直形成的光束加载非解析信号后分为透射光束和反射光束，通过测试透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据调整非解析信号产生系统的参数并分析所述数据计算计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度，实现对不同的光学介质中信息速度的测量。

附图说明

图1为本发明实施例一基于非解析信号的信息速度测量装置示意图；

图2为本发明实施例一基于非解析信号的信息速度测量方法流程图。

标号说明：

1、光源发生器；2、前端光学系统；3、非解析信号产生系统；31、斩波器；32、驱动电源；4、光分束器；5、信息速度测量系统；51、光学介质；52、透射光束光电探测器；53、反射光束光电探测器；54、示波器；6、计算机控制与分析系统；61、斩波器控制模块；62、数据分析计算模块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：将加载了非解析信号的光束分为透射光束和反射光束，对比透射光束和反射光束中非解析信号的传输数据，计算信息传递速度。

请参照图1以及图2，

一种基于非解析信号的信息速度测量装置，包括形成完整的光路连接的光源发生器1、前端光学系统2、非解析信号产生系统3、光分束器4、信息速度测量系统5以及计算机控制与分析系统6；其中非解析信号产生系统以及信息速度测量系统与计算机控制与分析系统相连；

光源发生器1用于发出光波；

前端光学系统2用于对所述光波进行准直，形成光束；

非解析信号产生系统3用于对所述光束加载非解析信号；

光分束器4用于将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束；

信息速度测量系统5用于测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；

计算机控制与分析系统6用于根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度。

从上述描述可知，本发明的有益效果为：前端光学系统2收集光波并准直，形成的光束进入非解析信号产生系统3加载非解析信号，来自非解析信号产生系统的出射光束经光分束器4后分为透射光束和反射光束，信息速度测量系统5测量透射光束和反射光束中非解析信号的传输，计算机控制与分析系统6根据信息速度测量系统的数据计算出非解析信号在光学介质中信息速度，实现对不同的光学介质中信息速度的测量。

进一步的，所述信息速度测量系统5包括光学介质51、透射光束光电探测器52、反射光束光电探测器53及示波器54。

进一步的，所述计算机控制与分析系统6包括斩波器控制模块61以及数据分析计算模块62，斩波器控制模块61用于对非解析信号产生系统进行参数调整与控制；数据分析计算模块62完成信息速度的计算与存储。

进一步的，所述非解析信号产生系统3包括斩波器31、驱动电源32，斩波器31和驱动电源32间电连接，斩波器通过USB连接线与计算机控制与分析系统6连接。

进一步的，所述斩波器31置于前端光学系统2的后端。

从上述描述可知，通过控制斩波器31使非解析信号加载在来自前端光学系统2的平行光束上，并通过计算机控制与分析系统6调整斩波器的参数。

进一步的，所述光分束器4为K9玻璃制成的厚度为1mm的光学镜片，与来自非解析信号产生系统3的出射光束呈45度角放置。

从上述描述可知，光束分成反射光束和透射光束后，反射光束与透射光束的功率比约为1：99。

进一步的，所述前端光学系统2由同光轴前置的消色差双胶合凸透镜与后置消色差双胶合凹透镜组成，所述消色差双胶合凸透镜和消色差双胶合凹透镜之间的距离可调。

进一步的，所述光源发生器1包括LED或激光器。

一种基于非解析信号的信息速度测量方法，包括：

S1、发出光波；

S2、对光波进行准直，形成光束；

S3、对光束加载非解析信号；

S4、将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束；

S5、测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；

S6、根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度。

从上述描述可知，通过对光波准直形成的光束加载非解析信号后分为透射光束和反射光束，通过测试透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据调整非解析信号产生系统的参数并分析所述数据计算计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度，实现对不同的光学介质中信息速度的测量。

请参照图1，本发明的实施例一为：

基于非解析信号的信息速度测量装置，包括形成完整的光路连接的光源发生器1、前端光学系统2、非解析信号产生系统3、光分束器4、信息速度测量系统5以及计算机控制与分析系统6；其中非解析信号产生系统以及信息速度测量系统与计算机控制与分析系统相连；

光源发生器1用于发出光波；所述光源发生器1包括LED或激光器，输出的光波波长范围为可见光至近红外区域；

前端光学系统2用于对光波进行准直，形成光束；所述前端光学系统2由同光轴前置的消色差双胶合凸透镜与后置消色差双胶合凹透镜组成，来自光源发生器的光波经消色差双胶合凸透镜会聚于消色差双胶合凹透镜上，经消色差双胶合凹透镜准直后形成平行光束，所述的消色差双胶合凸透镜和消色差双胶合凹透镜之间的距离可调；

非解析信号产生系统3用于对光束加载非解析信号；所述非解析信号产生系统包括斩波器31、驱动电源32，斩波器31和驱动电源32间电连接，斩波器通过USB连接线与计算机控制与分析系统6连接。斩波器31置于前端光学系统2的后端，利用斩波器31叶片的旋转控制来自前端光学系统的平行光束的遮挡与通过，使非解析信号加载在来自前端光学系统的平行光束上。通过计算机控制与分析系统6可以控制斩波器的斩波速度与斩波模式；

光分束器4用于将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束；所述的光分束器4为K9玻璃制成的厚度为1mm的光学镜片，与来自非解析信号产生系统的出射光束呈45度角放置，可将加载了非解析信号的光束分成反射光束和透射光束，反射光束与透射光束的功率比约为1：99；

信息速度测量系统5用于测量光分束器送入的透射光束与反射光束，并将透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据传送给计算机控制与分析系统6；所述信息速度测量系统5包括光学介质51、透射光束光电探测器52、反射光束光电探测器53及示波器54，其中，光学介质51可以是光学玻璃，光学晶体以及其它种类的光波传输介质等；来自光分束器4的透射光束经过光学介质后由透射光束光电探测器52接收，反射光束由反射光束光电探测器53接收，并分别送入示波器54的第一通道和第二通道，通过示波器54获取透射光束和反射光束的波形，通过对比在透射光束和反射光束中非解析信号的时间差，计算透射光束所携带的非解析信号在光学介质中的传播速度，也就是信息速度；

计算机控制与分析系统6用于根据信息速度测量系统传送的数据相应调整非解析信号产生系统的参数，并对透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据分析计算出非解析信号在光学介质中信息速度，所述的计算机控制与分析系统包括斩波器控制模块61以及数据分析计算模块62，并通过USB连接线分别与非解析信号产生系统以及信息速度测量系统连接，计算机控制与分析系统6利用斩波器控制模块61对非解析信号产生系统进行参数调整与控制；计算机控制与分析系统6接收来自信息速度测量系统的数据，通过数据分析计算模块62完成信息速度的计算与存储，完成基于非解析信号的信息速度测量过程。

请参照图2，本发明的实施例二为：

基于非解析信号的信息速度测量方法，包括：

S1、发出光波；并调整发光强度，既要确保信息速度测量系统能够有效的接收并探测，同时保证光电探测器不会饱和；

S2、对光波进行准直，形成光束；

S3、对光束加载非解析信号；保证经光束准直系统输出的光束变为平光束，并送入非解析信号产生系统，进行斩波。

S4、将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束；对非解析信号产生系统中斩波器的斩波速度以及斩波的模式进行设置，对来自光束准直系统的光束进行斩波，加载非解析信号；

S5、测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；调整信息速度测量系统中光电探测器的位置以及增益系数等参数，对来自光分束器的反射光束和透射光束进行有效地探测，通过示波器观察探测的结果；

S6、根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度，并对测量获得的信息速度数据进行存储，完成整个测量的过程。

综上所述，本发明提供的基于非解析信号的信息速度测量装置及方法，光源发生器发出光波，前端光学系统对光波进行准直，形成光束，非解析信号产生系统对光束加载非解析信号，光分束器将加载了非解析信号的光速分为透射光束和反射光束，信息速度测量系统测量光分束器送入的透射光束与反射光束，并将透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据传送给计算机控制与分析系统，计算机控制与分析系统用于根据信息速度测量系统传送的数据相应调整非解析信号产生系统的参数，并对透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据分析计算出非解析信号在光学介质中信息速度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，包括形成完整的光路连接的光源发生器、前端光学系统、非解析信号产生系统、光分束器、信息速度测量系统以及计算机控制与分析系统；其中非解析信号产生系统以及信息速度测量系统与计算机控制与分析系统相连；

光源发生器用于发出光波；

前端光学系统用于对所述光波进行准直，形成光束；

非解析信号产生系统用于对所述光束加载非解析信号；所述非解析信号产生系统包括斩波器、驱动电源，斩波器和驱动电源间电连接，斩波器通过USB连接线与计算机控制与分析系统连接；

光分束器用于将加载了非解析信号的光束分为透射光束和反射光束；

信息速度测量系统用于测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；

计算机控制与分析系统用于根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度。

2.根据权利要求1所述的基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，所述信息速度测量系统包括光学介质、透射光束光电探测器、反射光束光电探测器及示波器。

3.根据权利要求1所述的基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，所述计算机控制与分析系统包括斩波器控制模块以及数据分析计算模块，斩波器控制模块用于对非解析信号产生系统进行参数调整与控制；数据分析计算模块用于计算与存储信息的传递速度。

4.根据权利要求1所述的基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，所述斩波器置于前端光学系统的后端。

5.根据权利要求1所述的基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，所述光分束器为K9玻璃制成的厚度为1mm的光学镜片，与来自所述非解析信号产生系统的出射光束呈45度角放置。

6.根据权利要求1所述的基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，所述前端光学系统包括同光轴前置的消色差双胶合凸透镜与后置消色差双胶合凹透镜，所述消色差双胶合凸透镜和消色差双胶合凹透镜之间的距离可调。

7.根据权利要求1所述的基于非解析信号的信息速度测量装置，其特征在于，所述光源发生器包括LED或激光器。

8.一种基于非解析信号的信息速度测量方法，其特征在于，包括：

发出光波；

对所述光波进行准直，形成光束；

通过斩波器对所述光束加载非解析信号；

将加载了非解析信号的光束分为透射光束和反射光束；

测量所述透射光束与反射光束中非解析信号传播的数据；

根据所述数据调整非解析信号产生系统的参数，分析所述数据并计算出非解析信号在光学介质中信息的传递速度。