CN101159493A - 利用时分复用测试信号测试光放大链路 - Google Patents

Abstract

一种时分复用测量技术被用于有源波分复用负载光学链路中的光谱测量，并提供该链路的性能和光谱参数的瞬时实时相关性，这对于在瞬时效应或偏振模式色散波动期间的链路性能的动态特性是重要的。

Description

利用时分复用测试信号测试光放大链路

相关申请的交叉参考

[01]本发明主张于2006年10月6日提交的美国专利申请No.60/828,484的优先权，通过参考将其内容结合于本申请中。

技术领域

[02]本发明涉及光放大链路的测试，尤其是，涉及利用时分复用测试信号测试负载波分复用链路。

背景技术

[03]光传输链路的性能主要地由传输光纤、光放大器、可重构光分插复用器(ROADM)和包括在链路中的各种其他部件的光谱特性确定。装配和安装好的传输链路的光谱特征对于链路特性最佳化、故障检修和维护极其重要。现代的波分复用(WDM)网络为测试和测量设备提出了许多挑战，特别是对于执行有源WDM链路中的光谱测量，所述有源WDM链路中含有被设计具有多路WDM信道的光放大器。当前，有源WDM链路中的光谱测量是测量不含WDM信道的空载或测量含有WDM信道的负载。

[04]空载方法不适于基于单扫描信道即探针信道的测量技术，例如微分相移(DPS)方法。为了避免传输的信号中的非线性损失，一般在40或80WDM信道间分配的典型放大器的总输出功率是恒定的，并且通常是限于大约+20dBm，即对于40信道系统是每个信道大约+4dBm。因此，试图利用单个信道测量光谱特性将在探针信道中导致严重的非线性损失，例如受激布里渊散射(SBS)和自身相位调制(SPM)，这造成探针信道实际上不可探测。类似用于测量PMD的固定分析仪方法，基于宽带源(BBS)的测量技术对WDM放大器工作良好；但是，在没有WDM信道的场合，放大器噪音将显著地减少原始BBS的偏振度并危害这种测量的精度。同样，BBS方法只可应用于光谱平均类型的测量。

[05]负载方法需要对具有WDM信道的探针信号的频率解复用，这通常用链路输出处的交错复用器来完成。交错复用器被用来阻挡WDM信道进入分析仪和干扰测量。不幸地是，邻近ITU栅格上的WDM信道的光谱间隔很容易被交错复用器测量所消除，因此将丢失重要的光谱信息。

[06]此外，两种传统方法对测试中的传输链路中的数据通信都具有破坏性；因此，它们不能用于链路信道的性能参数和光谱参数之间的实时相关，而当链路参数在变化时，如PMD波动时，这是非常重要的。

发明内容

[07]本发明的目的是克服现有技术的缺点，而提供用于有源WDM光链路中的测试系统，以便在光纤链路的运行状态下提供多种光谱测量方法。

[08]因此，本发明涉及一种当传输具有多个波长信道的波分复用(WDM)信号时，测试光链路的系统，包括：

[09]用于产生探针信号的探针信号发生器；

[10]第一时分复用(TDM)光学开关，用于将所述探针信号和所述WDM信号时分复用，以形成TDM信号；

[11]第二时分复用(TDM)光学开关，用于在该TDM信号通过该光链路后将该探针信号与该WDM信号分离；以及

[12]分析仪，用于从该第二TDM光学开关接收该探针信号并对该探针信号实施测试。

说明附图

[13]下面将参考代表本发明优选实施例的附图更详细地描述本发明，其中：

[14]图1是具有根据本发明的测试系统的光学链路的示意图；

[15]图2是WDM信号和探针信号的时间图；

[16]图3是具有根据本发明的测试系统的可替换实施例的光学链路的示意图；

[17]图4是利用图1的具有基于DPS方法的标准ODA的测试系统的，具有WDM的放大链路的残余色散对波长的曲线图；

[18]图5是图1的测试系统所产生的探针信号的光功率对波长的曲线图；以及

[19]图6是在测试状态下通过光链路传输的WDM信号的光功率对波长的曲线图。

具体实施方式

[20]参考图1，以1表示的典型光网络包括前端2，该前端2具有在WDM波长信道上产生一路或多路光信号的一个或多个传送器和波分复用器，其中每一个WDM波长信道都由唯一的中心波长确定，例如，所述中心波长在介于1520nm至1550nm之间的C带宽内，所述波分复用器用于将这些WDM波长信道一起多路合成为复用波长信号3。复用波长信号3在典型的放大光链路4上被传输，该典型的放大光链路4包括一定长度的光纤6和用于每个预定长度光纤6的一个或多个放大器7，例如掺有铒的光纤放大器(EDFA)。在放大光链路4中也可设置开关，分插复用器和其它光学部件。在接收机端8，提供光学光电探测器以将光信号转换回电信号。

[21]根据本发明，在被传输过放大光链路4之前，即被传输至测试链路中之前，探针信号9由探针信号发生器10产生，并与WDM波长信道信号3进行时分复用(TDM)。各种测试信号均可被用作探针信号，如对于微分相移类型的测量，探针信号发生器10可以是可调制激光器，对于固定分析仪的PMD测量，探针信号发生器10可以是宽带源。探针信号9不能超过光纤链路6的最大光功率极限，而且探针信号9的光谱位置必须在光纤链路的运行频率范围内，例如在1520nm至1560nm之间的C波段和/或在1560nm至1610nm之间的L波段。为了完成TDM测量，第一高频2×1TDM光开关11，例如声光调制器(AOM)开关，被定位在测试链路4的输入端，并且第二高频2×1TDM光开关12，例如声光调制器(AOM)开关，被定位在测试链路4的输出端。第一光开关11以大约1MHz的调制频率将WDM信号3和探针信号9多路复用形成TDM信号13，该频率高至不被EDFA放大器7发现，且低至可以避免使用光链路4上用以实施多路复用/多路解复用操作的昂贵高速开关。EDFA放大器的反应时间根据铒离子的弛豫时间和增益控制系统的速度而定，例如10至100μs，该反应速度太慢以至于不能对快速事件产生反应，如对于输入信号调制在0.5MHz以上的情况，因此EDFA放大器7的运行由总平均输入功率而确定，以确保EDFA的运行不受信号调制的影响，而且使测量在光纤链路的运行状态下能够操作。实际上，可以根据放大器7的运行类型和模式，在0.5MHz和100MHz之间选择调制频率，并且选择用于探针信号分析仪14的光谱测量的测试和测量(T&M)设备。实用频率范围是在0.5MHz和10MHz之间，1.0MHz和10MHz之间，0.5MHz和5MHz之间，1.0MHz和5MHz之间；然而，更快的频率范围，例如在2MHz和100MHz之间，10MHz及以上，和在10MHz和100MHz之间也是有利于测量的。第二光开关12将TDM信号13解复用回分离的WDM信号3和探针信号9，分别传输到接收机端8和分析仪14。

[22]要实现1MHz时间级的电选通器对于大多数T&M设备是困难的，而由AOM开关11和12提供的光选通器则很容易就能实现1MHz频率，因此能减少选通器的问题以实现选择探针信号分析仪14中的适当的时间平均常数。由于第二光开关12的光学解复用，结果脉冲光探针信号9被送入信号分析仪14中。实际上，大多数T&M设备的时间平均常数的典型范围都在毫秒以上，所以脉冲光探针信号9将由信号分析仪14进行平均，因此，采用TDM测量技术，大多数T&M设备可以在分析仪14中使用，而不需要任何修改。

[23]优选地，提供WDM信号的选通探测以便易于传输链路的实时故障检修，例如在由PMD导致的断电期间内。当利用选通探测时，通过脉冲发生器17产生1MHz电脉冲16，以驱动，即设置调制或时钟频率，第一声光调制器开关11。脉冲发生器17产生的电脉冲16也被作为选通脉冲，用于驱动接收机端的第二声光调制器开关12，从而光链路4两端的第一开关11和第二开关12被同步操作。因此，选通脉冲16可被用于选通探测，即开关第二开关12，所以只有在探针信号9存在于TDM信号13时，探针信号9才能被直接传送至分析仪14，并且只有在WDM信号3存在于TDM信号13时，WDM信号3才能被传送至接收机端8。因此，第二AOM开关12也起到时分解复用器的作用，参见图2。

[24]在实际操作中，由相同的脉冲发生器17产生的选通脉冲确保第一AOM开关11和第二AOM开关12同步作用，如图1所示。但是，本发明并不是绝对需要电选通脉冲16来工作的。对于远程链路的测量，当光链路4的输入端和输出端无法物理连接到相同的发生器17上时，如图3所示，一可替换的实施例包括定位在第二AOM开关12之前的光电探测器21，以保持TDM信号13上1MHz脉冲调制的时钟频率，所述TDM信号13上1MHz脉冲调制的时钟频率被传输到第二脉冲发生器22，所述第二脉冲发生器22独立于脉冲发生器17。所述第二脉冲发生器22包括用于探测TDM信号13中的脉冲边沿的电路，用于产生第二电脉冲23，该第二电脉冲23用来触发第二AOM开关12的操作。因此，在传送器端2到接收机端8之间传送的电选通脉冲16并不是必需的，在传送器端2和接收机端8相距较远时提供电选通脉冲16是困难的。不幸地，如果没有光到达接收机端8，第一AOM开关11和第二AOM开关12的同步是不可能的。但是，如果由传送器端2提供的电选通脉冲16被传至接收端8，即使没有光到达接收机，第一AOM开关11和第二AOM开关12也能同步操作，这有助于光链路4的故障检修。

[25]电选通可被应用到位误码率测试(BERT)以提供实时BER测量，然后所述电选通可以与利用光谱分析仪14获得的实时光谱测量相关。基本上，相关性测量的时间分辨率由光谱分析仪14中的时间常数和满足稳定的BER测量所需的误差累积时间限定，即对于给定的时间常量(平均时间)，光谱分析仪14将不能发现和相关快于(慢于)所给定的时间常量的事件。因此，降至几十秒的时间分辨率看上去是切实可行的。由于固有顺序的测量方法：性能测量必须在光谱测量之前或之后完成，没有一个当前可行的传统测量技术可以提供类似的相关性测量。

[26]为了证实根据本发明的TDM技术的操作原理，利用全功能WDM放大链路实施两个试验。在两个试验中，测试的光链路4包括9个光放大器7和具有色散补偿图(DCM)的大约560km的单模光纤(SMF)8。DCM已经被最佳化以用于10Gb/s NZR零啁啾传输，其产生大约7％的取消补偿。光链路4中具有包括横跨C波段的具有100GHz间距的四十个波长信道的WDM信号3。根据图2所示的图表建立TDM测量的定时。第一AOM开关11和第二AOM开关12的调制频率被设置为稍微低于所希望的开关频率的0.7MHz(受可得到的脉冲发生器限制)，因而，可以预见来自EDFA放大器7的可以忽略的反作用。在第一AOM开关11处，来自探针信号发生器10的探针信号信道9具有比WDM信号3中的平均WDM信道高大约7dB的峰值功率。

[27]在第一个试验中，分析仪14中采用基于微分相移方法的商用光色散分析仪(ODA)。ODA装置的操作参数或设计不做任何形式的调整或改进。通过在操作中利用TDM技术，ODA能够收集被完全填充的放大链路4的所有所需的数据，即累积增益/插入损失、群延时、PDL、DGD等。图4用图表说明了测量的CD关系曲线的片段，其中700ps/nm的测量的平均CD值，与基于SMF和DCF规范计算的预期的链路的残余色散，以及与所用的色散补偿图一致。

[28]根据本发明，图5中呈现的是分析仪14中的ODA装置所获得的光谱，其说明在大约1545nm处的探针信号9。该光谱是利用具有用于探针信号9的选通脉冲组16的光选通获得的，参见图2中下面的图表。WDM信号3中的WDM信道被分析仪14前面的第二AOM开关12通过光选通成功地抑制。图6示出了经“翻转”到WDM信号3的选通脉冲接收的光谱，即其定时类似于图2中的中间的图表，显示了从光链路4中的最后放大器7的监视输出(-20dB)获得的波长光信道。

[29]图5和6中的光谱的比较示出探针和WDM信道9和3之间7dB的原始功率差，已经分别在传播通过链路4期间被保存。因此，由于时间多路复用，单个探针信道9能够在链路4中被传播，而不吸收WDM放大器7的所有功率，并且能够在非线性阈值下良好地维持其峰值功率。如图5所示，第一光谱中的ASE基线的倾斜可由用于第一AOM开关11和第二AOM开关12的低调制频率解释，因此，光放大器7已经稍微地对从0dBm(WDM信道3)到10dBm(ODA探针信道9)的总输入光功率的调制作出反应。有可能通过较高的调制频率维持ASE在同一水平，以便成功地将其用于放大链路中的OSNR测量。

[30]对于第二个试验，具有PMD模块和补偿式宽带源OBS-15a及可变的偏振器OVP-15的JDSU T-BERD 8000被用来测量放大链路4中的平均PMD。经实验测量平均PMD值是1.45ps，这与以前的结果基本一致。再次，TDM测量技术可以良好的工作而不需分析仪14中的标准T&M设备做任何的改动或调整。

Claims (11)

1.一种在传输具有多个波长信道的波分复用WDM信号时，用于测试光链路的系统，包括：

用于产生探针信号的探针信号发生器；

第一时分复用TDM光学开关，用于将所述探针信号和所述WDM信号时分复用，以形成TDM信号；

第二时分复用TDM光学开关，用于在所述TDM信号通过该光链路之后将所述探针信号与所述WDM信号分离；以及

分析仪，用于从所述第二TDM光学开关接收所述探针信号并对所述探针信号实施测试。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一TDM光开关具有0.5MHz和100MHz之间的调制频率。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一TDM光开关具有大约1MHz到10MHz的调制频率。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括连接到所述第二TDM光开关的选通信号发生器，所述选通信号发生器用以产生指示用于将所述探针信号与所述WDM信号分离的TDM信号的调制频率的选通信号。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述选通信号发生器还连接到所述第一TDM光开关，用以设置所述第一TDM光开关的所述调制频率。

6.根据权利要求4所述的系统，还包括连接到所述选通信号发生器的光电探测器，用以检测所述TDM信号的所述调制频率；以及还包括连接到所述第一TDM光开关并独立于所述选通信号发生器的时钟信号发生器，用以产生时钟信号来设置所述TDM信号的所述调制频率。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述探针信号发生器包括可调激光器，所述可调激光器用于产生由不同中心波长确定的探针信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述探针信号的波长可调至1520nm和1610nm之间。

9.根据权利要求1所述的系统，其中每个第一和第二TDM光开关包括有声光调制器开关。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述探针信号发生器包括有宽带源。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述探针信号的波长所覆盖的范围是从1520nm到1560nm和/或从1560nm到1610nm。

Images