CN101057424B - 一种dwdm系统中波长集中监控的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DWDM系统中波长集中监控的装置及方法，所述波长集中监控的装置包括多个光发射机，用于发射不同波长光信号；合波器，用于将所述光信号复用为光复用信号并发送；功率采样器，用于从所述光复用信号中获取光复用采样信号；可调带通滤波器，用于接收所述光复用采样信号，并依次选择所述光复用采样信号中不同波长的光信号输出；宽带波长锁定器，用于检测来自所述可调带通滤波器的光信号的波长偏差；信号处理器，用于根据所述波长偏差计算出相应的补偿控制量；及控制器，用于根据所述补偿控制量控制所述光发射机进行波长调整。本发明具有结构方法简单、系统成本低、便于系统平滑扩容等特点，非常适合50G及其以下间隔的大容量DWDM系统应用。

Description

一种DWDM系统中波长集中监控的装置及方法
技术领域
本发明涉及涉及密集波分复用光纤通讯领域光发射机波长的长期、稳定、精确控制，尤其一种从DWDM合路信号中集中进行波长偏移检测并实现DWDM系统波长控制的装置和方法。
背景技术
DWDM密集波分复用技术是在一根光纤中通过密集间隔的多个特定波长同时传输多路信号从而将单纤传输容量成倍地提高。
为了进一步提高传输容量，除采用提高单通道信号速率、扩展光谱范围外，还可以缩小通道间间隔，例如将通道间隔由200G、100G缩小到50G甚至25G。
为防止由于外部环境变化和激光器长期老化导致波长漂移，一般采用恒定温度和恒定功率的控制方式进行波长控制。不过此方法可以满足100G间隔及其以上的稳定度要求，但无法满足50G及其以下间隔波长稳定度要求。
为了满足满足50G及其以下间隔波长稳定度要求，通常采用外置波长锁定器的方法提高波长控制的稳定度和精度。具体如图1所示：
上述单通道DWDM波长控制装置，首先通过检测输出光功率来调整驱动电流达到恒定功率控制的目的；其次通过激光器温度反馈调整激光器制冷或加热功率从而实现激光器5温度的恒定(即波长的稳定)；最后输出光经过波长锁定器1检测输出波长与ITU-T栅格波长的偏差，再经信号处理器2计算出温度补偿量并以此调整温度反馈控制器3和功率反馈控制器4，从而实现波长的精确控制，抵消由于激光器5驱动电流变化或激光器5老化引起的波长偏移。
在DWDM系统中，该方法对每个发射机均需要配置波长锁定器及其相关控制电路，因此造成系统成本高。另外也造成无法实现100G系统向50G系统的平滑升级，或者是说100G系统也必须采用具有波长锁定功能的发射机才能保证将来升级到50G系统，这就增加了网络建设的初期成本。
在中国专利CN 1396739A中提出了一种集中检测、分散控制的DWDM监控方法。具体如图2所示。
该方法从每个发射机100的输出光都分一部分给多信道光波长锁定单元200，多信道光波长锁定单元200内置有多个光开关用于选择由不同发射机来的输入光信号然后再由内置的波长锁定器对选定信号的波长偏移进行检测并据此给出对相应发射机的波长调整信号对波长偏移进行控制。
该方法由于在整个系统中共用一套波长锁定器进行波长偏移检测，比图1所示的分散检测方法成本低。但该方法需要大量的功率分路器和昂贵的光开关，因此系统成本仍然较高，另外也没有很好地解决系统平滑升级扩容问题。
发明公开
本发明所要解决的技术问题在于克服上述技术中存在的系统成本高、系统无法平滑扩容等方面不足，提供了一种采用可调滤波器和宽带波长锁定器组合、从DWDM合路信号中集中进行波长检测并实现DWDM波长控制的装置和方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种DWDM系统中波长集中监控的装置，其中，包括：
多个光发射机，用于发射不同波长光信号；
合波器，用于将所述光信号复用为光复用信号并发送；
功率采样器，用于从所述光复用信号中获取光复用采样信号；
可调带通滤波器，用于接收所述光复用采样信号，并依次选择所述光复用采样信号中不同波长的光信号输出；
宽带波长锁定器，用于检测来自所述可调带通滤波器的光信号的波长偏差；
信号处理器，用于根据所述波长偏差计算出相应的补偿控制量；及
控制器，用于根据所述补偿控制量控制所述光发射机进行波长调整。
上述的波长集中监控的装置，其中，所述的可调带通滤波器是采用步进电机驱动的FP腔可调滤波器或MEMS可调滤波器。
上述的波长集中监控的装置，其中，所述的合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器。
上述的波长集中监控的装置，其中，所述的合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器与信道交织器结合而成。
上述的波长集中监控的装置，其中，所述的光发射机包括激光器、与所述激光器相连用于调整其驱动电流的功率反馈控制器、与所述激光器相连用于调整其温度的温度反馈控制器。
上述的波长集中监控的装置，其中，所述光信号符合ITU-T G.692标准波长栅格。
上述的波长集中监控的装置，其中，所述波长锁定器包括两个内置的PD构成，所述波长偏差由所述PD输出的信号差给出。
为了更好的实现上述目的，本发明还提供了一种DWDM系统中波长集中监控的方法，其中，包括以下步骤：
a.光合波器将多个光发射机发射的不同波长光信号复用成光复用信号；
b.功率采样器从所述光复用信号获取采样信号；
c.可调带通滤波器接收所述光复用采样信号，并依次选择所述光复用采样信号中的不同波长的光信号输出；
d.波长锁定器检测来自所述可调带通滤波器的光信号的波长偏差；
e.信号处理器根据所述波长偏差计算出相应的补偿控制量；及
f.控制器根据所述补偿控制量控制所述光发射机进行波长调整。
上述的波长集中监控的方法，其中，所述的可调带通滤波器是采用步进电机驱动的FP腔可调滤波器或MEMS可调滤波器。
上述的波长集中监控的方法，其中，所述的合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器。
上述的波长集中监控的方法，其中，所述的合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器与信道交织器结合而成。
上述的波长集中监控的方法，其中，所述的光发射机包括激光器、与所述激光器相连用于调整其驱动电流的功率反馈控制器、与所述激光器相连用于调整其温度的温度反馈控制器。
上述的波长集中监控的方法，其中，所述光信号符合ITU-T G.692标准波长栅格。
上述的波长集中监控的方法，其中，所述波长锁定器包括两个内置的PD构成，所述波长偏差由所述PD输出的信号差给出。
本发明的技术效果如下：
本发明由于采用不受环境变化和器件老化影响的宽带波长锁定器作为波长控制的基准对所有的光发射机进行波长闭环控制，因此可以保证光发射机输出波长的长期稳定度和精度。
本发明是通过一个可调滤波器从群路信号中依次筛选出各个通道信号并采用一个公用的宽带波长锁定器进行波长控制。与图1所示方法相比，此波长集中监控方法用一套装置实现所有通道的波长偏移检测，节省了大量的波长锁定器。与图2所示方法相比，本发明直接利用DWDM系统的合路信号进行检测，不需要大量的光开关和分路器。因此本发明可极大地降低系统成本并简化系统结构。
另外，由于本发明所述的波长检测装置与发射机分离，并且能够适应不同数量波长的检测而不需要更改波长检测装置部分，因此不仅比图1所示方法，而且可比图2所示方法具有更好的100G系统向50G系统平滑升级的特性。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图简要说明
图1为单通道DWDM波长控制示意图；
图2为现有的波长集中监控示意图；
图3是本发明的DWDM波长集中监测示意图。
实现本发明的最佳方式
如图3所示，本发明所述的低成本、可平滑扩容的DWDM波长集中监控装置包括n个光发射机10、合波器20、功率采样器、可调谐带通滤波器30、宽带波长锁定器40、信号处理器50、控制器60。
图3中各部分功能如下：具有恒定功率和恒定温度控制的光发射机1～n10(结构同图1所示中的虚线框内部分)分别输出基本符合ITU-T G.692标准波长栅格的波长，并且能够根据控制器60输出的控制信号进行波长微调；合波器20负责将不同波长的信号合并到一根光纤中成为光复用信号，实现DWDM传输可调带通滤波器30负责从群路合波输出的光复用功率采样信号中有选择的滤出某一通道的信号；宽带波长锁定器40负责检测出可调带通滤波器30输出信号的波长偏差(与相应ITU-T G.692标准波长栅格相比)；信号处理器60负责根据通道波长偏差计算出各自通道的补偿控制量；控制器60根据不同的通道补偿控制量对各光发射机10的波长进行微调。
下面以通道i(1≤i≤n)为例说明系统如何进行波长控制：
具有恒定功率和恒定温度控制的光发射机i10输出基本符合ITU-T G.692标准波长栅格的波长；
经合波器20与其它通道的信号合并到一根光纤中成为光复用信号，大部分进行DWDM传输，其余部分经采样后发送给可调带通滤波器30；
可调带通滤波器30调谐到波长通道i滤出通道i的信号送给宽带波长锁定器40；
宽带波长锁定器40检测出通道i的波长偏差(与相应ITU-T G.692标准波长栅格相比)；
信号处理器50根据通道i的波长偏差计算出通道i的补偿控制量；
控制器60根据通道i的补偿控制量对光发射机i的波长进行微调使其符合ITU-T G.692标准波长栅格。
依此类推，调节可调带通滤波器选择不同的通道，检测出各通道的波长偏移量，并据此对各光发射机进行波长补偿控制，从而实现所有波长的高精度控制。
下面是本发明如何在C波段80波长DWDM系统实现波长的集中监控的实施步骤：
具有恒定功率和恒定温度控制的C波段光发射机1～80分别输出基本符合ITU-T G.692标准波长栅格的波长，并且能够根据控制器输出的控制信号进行波长微调；
合波器负责将不同波长的信号合并到一根光纤中成为光复用信号，实现DWDM传输；合波器可以采用薄膜滤波器、布拉格光栅滤波器或阵列波导光栅，也可以是薄膜滤波器、布拉格光栅滤波器或阵列波导光栅与信道交织器的组合。
可调带通滤波器负责从光复用信号中采样输出的光复用功率采样信号中有选择的滤出某一通道的信号；可调带通滤波器可以采用步进电机驱动的FP腔可调滤波器，也可以采用MEMS的可调滤波器。
宽带波长锁定器负责检测出可调带通滤波器选定通道的波长偏差(与相应ITU-T G.692标准波长栅格相比)；宽带波长锁定器由内置两个PD的标准具滤波器构成，且波长偏差由两个PD输出的信号差给出。
信号处理器负责根据通道波长偏差计算出各自通道的补偿控制量；
控制器根据不同的通道补偿控制量对各光发射机的波长进行微调。
下面以通道i(1≤i≤80)为例说明系统如何进行波长控制：
具有恒定功率和恒定温度控制的光发射机i输出基本符合ITU-T G.692标准波长栅格的波长；
经合波器与其它通道的信号合并到一根光纤中成为光复用信号大部分进行DWDM传输，其余部分经采样后发送给可调带通滤波器；
可调带通滤波器调谐到波长通道i滤出通道i的信号送给宽带波长锁定器；
宽带波长锁定器检测出通道i的波长偏差(与相应ITU-T G.692标准波长栅格相比)；
信号处理器根据通道i的波长偏差计算出通道i的补偿控制量；
控制器根据通道i的补偿控制量对光发射机i的波长进行微调使其符合ITU-T G.692标准波长栅格。
依此类推，调节可调带通滤波器选择不同的通道，检测出各通道的波长偏移量，并据此对各光发射机进行波长补偿控制，从而实现C波段80个波长的高精度控制。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
工业应用性
本发明给出了一种采用可调滤波器和宽带波长锁定器组合、从DWDM合路信号中集中进行波长偏移检测并实现DWDM系统波长控制的装置。该装置具有结构简单、系统成本低、便于系统平滑扩容等特点，非常适合50G及其以下间隔的大容量DWDM系统应用。

Claims (14)

1.一种DWDM系统中波长集中监控的装置，其特征在于，包括：
多个光发射机，用于发射不同波长光信号；
合波器，用于将所述光信号复用为光复用信号并发送；
功率采样器，用于从所述光复用信号中获取光复用采样信号；
可调带通滤波器，用于接收所述光复用采样信号，并依次选择所述光复用采样信号中不同波长的光信号输出；
宽带波长锁定器，用于检测来自所述可调带通滤波器的光信号的波长偏差；
信号处理器，用于根据所述波长偏差计算出相应的补偿控制量；及
控制器，用于根据所述补偿控制量控制所述光发射机进行波长调整。
2.根据权利要求1所述的波长集中监控的装置，其特征在于，所述的可调带通滤波器是采用步进电机驱动的FP腔可调滤波器或MEMS可调滤波器。
3.根据权利要求1所述的波长集中监控的装置，其特征在于，所述的光合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器。
4.根据权利要求1所述的波长集中监控的装置，其特征在于，所述的合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器与信道交织器结合而成。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的波长集中监控的装置，其特征在于，所述的光发射机包括激光器、与所述激光器相连用于调整其驱动电流的功率反馈控制器、与所述激光器相连用于调整其温度的温度反馈控制器。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的波长集中监控的装置，其特征在于，所述光信号符合ITU-T G.692标准波长栅格。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的波长集中监控的装置，其特征在于，所述波长锁定器包括两个内置的PD构成，所述波长偏差由所述PD输出的信号差给出。
8.一种DWDM系统中波长集中监控的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.光合波器将多个光发射机发射的不同波长光信号复用成光复用信号；
b.功率采样器从所述光复用信号获取采样信号；
c.可调带通滤波器接收所述光复用采样信号，并依次选择所述光复用采样信号中的不同波长的光信号输出；
d.宽带波长锁定器检测来自所述可调带通滤波器的光信号的波长偏差；
e.信号处理器根据所述波长偏差计算出相应的补偿控制量；及
f.控制器根据所述补偿控制量控制所述光发射机进行波长调整。
9.根据权利要求8所述的波长集中监控的方法，其特征在于，所述的可调带通滤波器是采用步进电机驱动的FP腔可调滤波器或MEMS可调滤波器。
10.根据权利要求8所述的波长集中监控的方法，其特征在于，所述的光合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器。
11.根据权利要求8所述的波长集中监控的方法，其特征在于，所述的合波器是薄膜滤波器、阵列波导光栅或布拉格光栅型滤波器与信道交织器结合而成。
12.根据权利要求8、9、10或11所述的波长集中监控的方法，其特征在于，所述的光发射机包括激光器、与所述激光器相连用于调整其驱动电流的功率反馈控制器、与所述激光器相连用于调整其温度的温度反馈控制器。
13.根据权利要求8、9、10或11所述的波长集中监控的方法，其特征在于，所述光信号符合ITU-T G.692标准波长栅格。
14.根据权利要求8、9、10或11所述的波长集中监控的方法，其特征在于，所述波长锁定器包括两个内置的PD构成，所述波长偏差由所述PD输出的信号差给出。
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