專利名稱：密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸通信領(lǐng)域，尤其涉及密集通道光傳輸系統(tǒng)的光性能監(jiān)測(cè)裝置與方法。
背景技術(shù)：
隨著用戶對(duì)通訊系統(tǒng)性能需求的不斷提升，隨著通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，密集波分復(fù)用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)光傳輸系統(tǒng)得到了越來越廣泛的關(guān)注。隨著復(fù)用通道數(shù)由32波、80波迅速增加到160波，對(duì)光譜進(jìn)行監(jiān)測(cè)以獲取光傳輸系統(tǒng)光性能的指標(biāo)也越來越重要，這些光性能指標(biāo)通常包括光通道中心波長、通道光功率和通道光信噪比等。在復(fù)用通道數(shù)目迅速增長的情況下，依靠單純的分路監(jiān)測(cè)光功率這一傳統(tǒng)方案已經(jīng)難以勝任系統(tǒng)的實(shí)際需求，所以，需要采用一種更有效的方式來滿足光性能監(jiān)測(cè)的要求。
近年來，為解決光性能監(jiān)測(cè)問題，世界各國先后研發(fā)了多種光性能監(jiān)測(cè)的方案與設(shè)計(jì)。目前比較典型的光譜監(jiān)測(cè)方案有兩大類，第一類是專利號(hào)為US6,304,324 B1的美國專利Method of Calculating Optical Frequency Spectrum(Takashi Iwasaki，Tokyo，JP，Oct.16，2001)所描述的技術(shù)方案。如附圖1所示，輸入光被光開關(guān)導(dǎo)入到可調(diào)諧濾波器單元，可調(diào)諧濾波器取出調(diào)諧波長點(diǎn)的光，輸出到光探測(cè)器進(jìn)行檢波，經(jīng)過采集單元采集后，控制單元獲得該波長點(diǎn)的光功率數(shù)值，然后，控制單元調(diào)整可調(diào)節(jié)濾波器對(duì)準(zhǔn)新的波長點(diǎn)，系統(tǒng)重新采集新波長點(diǎn)的光功率數(shù)值，重復(fù)這個(gè)過程直到獲取輸入光的全部光譜。該專利采用可調(diào)諧器件逐次檢波，并最終完成光譜監(jiān)測(cè)。在這一方案中，采用的光譜監(jiān)測(cè)模塊里可以沒有光開關(guān)和校準(zhǔn)光源，而可調(diào)諧光學(xué)選路器件的可選擇技術(shù)范圍較大，如MZ干涉器(馬赫-曾德干涉儀，Mach-Zehnder Interfermeter)、FP濾波器(法布里-伯雷濾波器，F(xiàn)abry-Perot Filter)和BRAGG光柵(布拉格光柵，BraggGrating)等都可以采用。該專利技術(shù)采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)光柵的方案來逐次檢波，目前，該專利所述的光譜監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)投入應(yīng)用。
目前主要采用的另一種光譜監(jiān)測(cè)方案是分光器加探測(cè)器陣列方案，如附圖2所示。在該方案中，輸入光被光開關(guān)導(dǎo)入到光學(xué)分光器，光學(xué)分光器并行輸出各波長成分的光，各輸出光并行到達(dá)光探測(cè)器陣列進(jìn)行檢波，經(jīng)過多通道采集單元后，數(shù)據(jù)處理單元獲得輸入光各波長成分的光功率數(shù)值，獲得輸入光的全部光譜。在這一方案中，采用陣列波導(dǎo)(AWG，Array Wave guide Grating)、光柵等光學(xué)分光器件，輸入光按波長分解后到達(dá)探測(cè)器陣列并行檢波，數(shù)據(jù)處理單元依據(jù)采集到的校準(zhǔn)光源數(shù)據(jù)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)修正，從而得到光譜數(shù)據(jù)。該方案可以避免采用可調(diào)諧器件，從而能夠達(dá)到并行處理的效果，提高系統(tǒng)處理效能。
但是，上述兩種光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)方案都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是都沒有考慮如何處理密集通道光傳輸系統(tǒng)的合路光，當(dāng)輸入一定頻率(如50GHz間距)或者更密集的合路光時(shí)，上述兩種方案都很難準(zhǔn)確測(cè)定光信噪比，作為光性能的重要指標(biāo)，缺少準(zhǔn)確的光信噪比數(shù)據(jù)，就沒有了核定光傳輸系統(tǒng)的通信質(zhì)量的重要依據(jù)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)遇到的密集通道條件下光信噪比監(jiān)測(cè)精度低的問題，以提高光信噪比的測(cè)量精度，有效核定密集通道光傳輸系統(tǒng)的通信質(zhì)量，并降低系統(tǒng)成本。
本發(fā)明的核心思想是通過增加光通道分離器這一預(yù)處理光學(xué)單元，把傳輸光通道分解成通道間距較大的幾個(gè)部分，并對(duì)每個(gè)部分分別測(cè)量光譜，然后通過逆計(jì)算的方法獲得輸入光譜。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明構(gòu)造了一種密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置，包括光通道選路器、光譜數(shù)據(jù)采集單元和計(jì)算單元，其特征在于，還包括光通道分離器；所述光通道分離器把輸入的密集波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)合路光，依照其波長分解成多個(gè)部分；所述光通道選路器將已由所述光通道分離器分離出來的輸入光各部分逐個(gè)選路輸入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元；所述光譜數(shù)據(jù)采集單元采集所述光通道選路器所導(dǎo)入的各個(gè)部分光的光譜，并將其輸出到所述光譜計(jì)算單元；所述光譜計(jì)算單元對(duì)所輸入各部分輸入光的光譜進(jìn)行計(jì)算，獲得各部分輸入光光譜后，在所述光譜計(jì)算單元計(jì)算出輸入光光譜。
本發(fā)明還提供了一種密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)測(cè)量光通道分離器第1光口Out1、第2光口Out2、...第N光口OutN到輸入光口In的頻域響應(yīng)分別是Γ1(ω)、Г2(ω)...ГN(ω)；(2)控制通道選路器，選路第1部分光，使用光譜數(shù)據(jù)采集單元、光譜計(jì)算單元，獲得第一部分光的光譜F1(ω)。
(3)控制通道選路器，選路第2部分光，使用光譜數(shù)據(jù)采集單元、光譜計(jì)算單元，獲得第二部分光的光譜F2(ω)。
(4)依此方式，控制通道選路器，選路第N部分光，使用光譜數(shù)據(jù)采集單元、光譜計(jì)算單元，獲得第N部分光的光譜FN(ω)。
(5)計(jì)算輸入光光譜Fi(ω)＝Г1(ω)F1(ω)+Г2(ω)F2(ω)+...+ΓN(ω)FN(ω)。
由于本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)增加了光通道分離器作為預(yù)處理光學(xué)單元，把傳輸光通道分解成了通道間距增大的多個(gè)部分，并對(duì)每個(gè)部分分別測(cè)量光譜，然后通過逆計(jì)算的方法得到輸入光譜。這樣，不但可以獲得較現(xiàn)有技術(shù)方案更高精度的光信噪比，而且裝置各部分使用的器件都是市場(chǎng)成熟的產(chǎn)品，使得整體方案成本低。


圖1是一種現(xiàn)有光譜監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2是另一種現(xiàn)有光譜監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明所述光譜監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖4是作為本發(fā)明實(shí)施例的光譜監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖5是作為本發(fā)明另一實(shí)施例的光譜監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖6是作為本發(fā)明第三種實(shí)施例的光譜監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述在圖3所述的光譜監(jiān)測(cè)裝置中，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，增加了一個(gè)光通道分離器1作為預(yù)處理光學(xué)單元，把傳輸光通道分解成通道間距增大的幾個(gè)部分，并對(duì)每個(gè)部分分別測(cè)量光譜(當(dāng)然，這樣的光譜并不是原始的輸入光譜)，然后通過逆計(jì)算的方法得到輸入光譜。該光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置具體包括光通道分離器1、光通道選路器2、光譜數(shù)據(jù)采集單元3和計(jì)算單元4等四個(gè)單元。所述光通道分離器1把輸入的密集波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)合路光，依照其波長分解成多個(gè)部分；所述光通道選路器2將已由所述光通道分離器1分離出來的輸入光各部分逐個(gè)選路進(jìn)入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3；所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3采集所述光通道選路器所導(dǎo)入的各個(gè)部分光的光譜，并將至輸出到所述光譜計(jì)算單元4；所述光譜計(jì)算單元4對(duì)所輸入各部分輸入光的光譜進(jìn)行計(jì)算，輸出各輸入光光譜。事實(shí)上，所述的光通道分離器1可以用交織濾波器來實(shí)現(xiàn)。例如，可以使用一個(gè)交織型濾波器按奇偶波分解合路光。設(shè)定合路光的波長通道間距為λs，奇偶通道分解后，成為間距為2λs的兩組合路光，實(shí)現(xiàn)增大通道間距的目的。
下面進(jìn)一步說明本發(fā)明所述密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置的幾種不同圖4和圖5是作為本發(fā)明實(shí)施例的兩種不同的密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置。在該兩個(gè)實(shí)施方式所述的裝置中，所述光通道分離器1在圖4和圖5中，都采用了交織濾波器，它可以把輸入光按波長分解為奇波長、偶波長兩路。所述光通道選路器2在圖4、圖5中采用光開關(guān)實(shí)現(xiàn)。所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3，在圖4所示的實(shí)施方式中采用的是光學(xué)分光器、光探測(cè)器陣列、模數(shù)采集單元，三者依次連接，共同構(gòu)成所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3。而圖5中則采用依次連接的可調(diào)諧濾波器、光探測(cè)器、模數(shù)采集單元來構(gòu)成所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3。對(duì)于所述數(shù)據(jù)處理單元4，圖4和圖5中所示的實(shí)施方式中，都是由處理器來承擔(dān)的。
在圖4和圖5所示的實(shí)施方式中，雖然采用了不同的光譜數(shù)據(jù)采集單元3，但是同樣都可以實(shí)現(xiàn)采集光譜的功能。另外，上面兩種實(shí)施方式的校準(zhǔn)光源部分，可以根據(jù)不同需求具體考慮是否使用。
對(duì)于圖4和圖5所示的兩種不同的密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置，其具體的工作流程是首先，輸入已知的光信號(hào)，測(cè)量交織濾波器E、O兩個(gè)光口到I光口的頻域響應(yīng)分別是Γe(ω)和Гo(ω)；然后輸入待測(cè)光信號(hào)到作為光通道分離器1的交織濾波器，光信號(hào)被所述交織濾波器分解成奇波、偶波兩個(gè)部分；驅(qū)動(dòng)作為光通道選路器2的光開關(guān)，選擇奇波光信號(hào)進(jìn)入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3；使用所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3采集奇波的光譜數(shù)據(jù)，由作為所述數(shù)據(jù)處理單元4處理器單元存儲(chǔ)奇波光譜數(shù)據(jù)；驅(qū)動(dòng)作為光通道選路器2的光開關(guān)，選擇偶波光信號(hào)進(jìn)入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3；使用所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3采集偶波的光譜數(shù)據(jù)，處理器單元存儲(chǔ)偶波光譜數(shù)據(jù)；最后，由作為所述數(shù)據(jù)處理單元4的處理器單元計(jì)算輸入光的光譜Fi(ω)＝Γe(ω)Fe(ω)+Гo(ω)Fo(ω)，從而得到更為精確的輸入光光譜，實(shí)現(xiàn)光譜監(jiān)測(cè)目的。
事實(shí)上，本發(fā)明所述的密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置和光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)方法，并不僅僅局限于采用奇偶分波的交織濾波器，也可以實(shí)用于其他降低通道密度的分波方式。例如，對(duì)于特別密集的合路光，也可以采用級(jí)聯(lián)方式處理。如圖6所示的二級(jí)級(jí)聯(lián)方式處理的光譜監(jiān)測(cè)裝置。
對(duì)于圖6所示的密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置，其具體的工作流程是首先，輸入已知的光信號(hào)，測(cè)量交織濾波器E1、E2、01、02四個(gè)光口到I光口的頻域響應(yīng)分別是Γe1(ω)、Γe2(ω)和Гo1(ω)、Гo2(ω)；然后輸入待測(cè)光信號(hào)到作為光通道分離器1的交織濾波器，光信號(hào)被所述兩級(jí)交織濾波器分解成四個(gè)部分，分別從E1、E2、01、02四個(gè)光口輸出；驅(qū)動(dòng)作為光通道選路器2的光開關(guān)，選擇E1光信號(hào)進(jìn)入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3；使用所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3采集E1光口輸出光的光譜數(shù)據(jù)，由作為所述數(shù)據(jù)處理單元4處理器單元存儲(chǔ)E1光譜數(shù)據(jù)；驅(qū)動(dòng)作為光通道選路器2的光開關(guān)，選擇E2光信號(hào)進(jìn)入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3；使用所述光譜數(shù)據(jù)采集單元3采集E2輸出光的光譜數(shù)據(jù)，處理器單元存儲(chǔ)偶波光譜數(shù)據(jù)；并依此完成01、02輸出光的光譜采集。最后，由作為所述數(shù)據(jù)處理單元4的處理器單元計(jì)算輸入光的光譜Fi(ω)＝Γe1(ω)Fe1(ω)+Γo1(ω)Fo1(ω)+Гe2(ω)Fe2(ω)+Гo2(ω)Fo2(ω)，從而得到更為精確的輸入光光譜，實(shí)現(xiàn)光譜監(jiān)測(cè)目的。
權(quán)利要求
1.一種密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置，包括光通道選路器(2)、光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)和計(jì)算單元(4)，其特征在于，還包括光通道分離器(1)；所述光通道分離器(1)把輸入的密集波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)的合路光，依照其波長分解成多個(gè)部分；所述光通道選路器(2)將已由所述光通道分離器(1)分離出來的輸入光各部分逐個(gè)選路輸入所述光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)；所述光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)采集所述光通道選路器(2)所導(dǎo)入的各個(gè)部分光的光譜，并將其輸出到所述光譜計(jì)算單元(4)；所述光譜計(jì)算單元(4)對(duì)所輸入各部分輸入光的光譜進(jìn)行計(jì)算，獲得各部分輸入光光譜后，在所述光譜計(jì)算單元(4)計(jì)算出輸入光光譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括校準(zhǔn)光源，所述校準(zhǔn)光源同所述光通道選路器(2)相連接。
3.一種密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)測(cè)量光通道分離器(1)第1光口Out1、第2光口Out2、...第N光口OutN到輸入光口In的頻域響應(yīng)分別是Г1(ω)、Г2(ω)...ΓN(ω)；(2)控制通道選路器(2)，選路第1部分光，使用光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)、光譜計(jì)算單元(4)，獲得第一部分光的光譜F1(ω)；(3)控制通道選路器(2)，選路第2部分光，使用光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)、光譜計(jì)算單元(4)，獲得第二部分光的光譜F2(ω)；(4)依此方式，控制通道選路器(2)，選路第N部分光，使用光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)、光譜計(jì)算單元(4)，獲得第N部分光的光譜FN(ω)；(5)計(jì)算輸入光光譜Fi(ω)＝Γ1(ω)F1(ω)+Γ2(ω)F2(ω)+...+ΓN(ω)FN(ω)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通訊領(lǐng)域中的密集通道光傳輸系統(tǒng)光譜監(jiān)測(cè)裝置，包括光通道選路器(2)、光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)、計(jì)算單元(4)和光通道分離器(1)；光通道分離器(1)把輸入的密集波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)的合路光，依照其波長分解成多個(gè)部分；光通道選路器(2)將已由光通道分離器(1)分離出來的輸入光輸入光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)；光譜數(shù)據(jù)采集單元(3)采集光通道選路器(2)所導(dǎo)入的各個(gè)部分光的光譜，并將其輸出到光譜計(jì)算單元(4)；光譜計(jì)算單元(4)對(duì)所輸入各部分輸入光的光譜進(jìn)行計(jì)算，在光譜計(jì)算單元(4)計(jì)算出輸入光光譜。本發(fā)明可以獲得較現(xiàn)有技術(shù)方案更高精度的光信噪比。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1567804SQ0313195
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者鄭毅 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司