CN102340347B - 一种测试光收发模块的dgd容限的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试光收发模块的DGD容限的系统和方法，该方法包括，在第一业务光信号未经过PMD的情况下，测试所述待测光收发模块的第一OSNR容限；调整所述PMD仿真器的DGD值，在第一业务光信号经过PMD的情况下，测试所述待测光收发模块的第二OSNR容限；判断第一OSNR容限与第二OSNR容限的差值是否等于所述待测光收发模块要求的OSNR代价，若不等于，继续调整所述DGD值并测试第二OSNR容限，直到所述差值等于所述OSNR代价为止，然后将此时的DGD值记录为待测光收发模块的DGD容限。本发明使衡量PMD对光收发模块的限制变成了可能，节省了重复开发所需要的时间、资源和成本，扩大了高速率光收发模块的运用范围。

Description

一种测试光收发模块的DGD容限的系统和方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种测试光收发模块的群时延差(Differential Group Delay，简称DGD)容限的系统和方法。

背景技术

随着光通信事业的发展，对数据业务的需求急剧增加；40GbE核心路由器的推出及商用，推动了40Gb/s光传输的发展；但随着单波长传输速率的提高，传统的开关键控码型(On-OffKeying，简称OOK)(NRZ(不归零码)、RZ(归零码))调制方式已经不能适用长距离DWDM(Dense WavelengthDivision Multiplexing，密集波分复用)光传输系统的需求，因为，当速率提高n倍时，CD(Chromatic Dispersion，啁啾色散)将提高n2倍，偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，简称PMD)和DGD将提高1/n倍，光谱宽度将展宽n倍，需采用新型的调制格式如：ODB(Optical Duobinary，光双二进制码)、差分相移键控(Differential Phase Shift Keying，简称DPSK)、差分相移键控RZ码(简称RZ-DPSK)、差分正交相移键控(DifferentialQuadrature Reference Phase Shift Keying，简称DQPSK)、差分正交相移键控RZ码(简称RZ-DQPSK)、PM-(D)QPSK(Polarization Mode DifferentialQuaternary Phase-Shift Keying，差分四相相移键控)、OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)等。

由于40Gb/s光传输的发展，在光传输系统中偏振模色散PMD显得尤为重要，其开始成为限制系统性能的因素，因为其会引起过大的脉冲展宽或造成过低的信噪比(SNR)，从而限制系统的传输距离。

PMD源于光纤的双折射，使得信号的不同偏振态分量产生了离散效应。PMD效应用差分群时延(DGD)来衡量。DGD容限与信号传输速率相关，40Gb/s系统的DGD容限很小，意味着系统的传输性能将会受限，比如传输距离、或受振荡等对系统的影响等等，而DGD的容限大，系统的余量将会变大，从而不得不考虑PMD设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测试光收发模块DGD容限的系统和方法，来衡量系统中的PMD对光收发模块的传输性能的限制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种测试光收发模块的群时延差容限的系统，包括：

信号源及误码仪模块，用于为待测光收发模块提供第一业务光信号，检测该待测光收发模块输出的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率；

所述待测光收发模块，用于将第一业务光信号编码后输出给一偏振模色散仿真器，以及将一光滤波器模块输出的第二业务光信号解码后输出；

所述偏振模色散仿真器，用于模拟应用系统中第一业务光信号的偏振模色散效应，并通过调整群时延差值来调节偏振模色散效应的强度，将经过偏振模色散或未经偏振模色散的第一业务光信号输出给光耦合模块；

所述光耦合模块，用于将收到的第一业务光信号和一噪声源模块输出的宽带噪声耦合为第二业务光信号并输出给一光滤波器模块；

所述噪声源模块，用于提供宽带噪声并输出给所述光耦合模块；

所述光滤波器模块，用于过滤第二业务光信号中的宽带噪声，将过滤后的第二业务光信号输出给所述待测光收发模块；

一光信噪比测试模块，用于测试第二业务光信号的光信噪比。

进一步地，上述系统还具有下面特点：所述系统还包括光功率调整模块，

所述光功率调整模块用于接收所述光滤波器模块过滤后的第二业务光信号，将第二业务光信号的光功率调节为预定光功率，然后再向所述待测光收发模块传送。

进一步地，上述系统还具有下面特点：

还包括一光分路器和一光功率计，该光分路器的输入端连接到所述光功率调整模块，该光分路器的一输出端连接到所述待测光收发模块，另一输出端连接到该功率计。

进一步地，上述系统还具有下面特点：所述信号源及误码仪模块提供的第一业务光信号为传输速率在40Gb/s以上的业务光信号。

进一步地，上述系统还具有下面特点：所述噪声波模块进一步包括：一光功率放大器，用于产生的宽带噪声并输出；以及一可调衰减器，用于接收所述光功率放大器输出的宽带噪声，调节所述宽带噪声的大小并输出给所述光耦合模块。

进一步地，上述系统还具有下面特点：

还包括一光分路器，该光分路器的输入连接到所述光耦合模块，该光分路器的一输出连接到所述光滤波器模块，该光分路器的另一输出连接到所述光信噪比测试模块。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种测试光收发模块的群时延差容限的方法，基于上述的系统中进行测试，该方法包括：

在第一业务光信号未经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限；

调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值，在第一业务光信号经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第二光信噪比容限；

判断第一光信噪比容限与第二光信噪比容限的差值是否等于所述待测光收发模块要求的光信噪比代价，若不等于，继续调整所述群时延差值并测试第二光信噪比容限，直到所述差值等于所述光信噪比代价为止，然后将此时的群时延差值记录为待测光收发模块的群时延差容限。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述在第一业务光信号未经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限的步骤具体包括：

将所述偏振模色散仿真器的群时延差值设为0，调节耦合进所述第一业务光信号的宽带噪声，使得检测到的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率等于业务光信号的纠错误码率值，将此时测试得到的第二业务光信号的光信噪比值作为所述待测光收发模块的第一光信噪比容限。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值，在第一业务光信号经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第二光信噪比容限的步骤具体包括：

调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值为一个大于0，调节耦合进所述第一业务光信号的宽带噪声，使得检测到的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率等于业务光信号的纠错误码率值，将此时测试得到的第二业务光信号的光信噪比值作为所述待测光收发模块的第二光信噪比容限。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

在测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限和第二光信噪比容限的过程中，还调节所述光滤波器模块输出的第二业务光信号的光功率，使所述待测光收发模块接收到的光信号的光功率在测试过程中保持一致。

本发明提供一种测试光收发模块的DGD容限的系统和方法，特别是提供测试40Gb/s以上高速率传输系统中的光收发合一模块的DGD容限的方法，使衡量偏振模色散(PMD)对光收发模块的限制变成了可能，节省了重复开发所需要的时间、资源和成本，扩大了高速率光收发模块的运用范围。

附图说明

图1为本发明的测试DGD容限的系统的示意图；

图2为本发明的测试DGD容限的方法的流程图；

图3为本发明实施例的测试DGD容限的系统的示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

图1为本发明实施例的测试DGD容限的系统的示意图，如图1所示，本实施例的系统主要包括：信号源及误码仪模块、偏振模色散仿真器、噪声源模块、光耦合模块、光滤波器模块和光信噪比测试模块，其中，

信号源及误码仪模块用于为待测光收发模块提供预定速率的第一业务光信号，以及在接收到所述待测光收发模块输出的第二业务光信号后，检测所述第二业务光信号相对于所述第一业务光信号的误码率；

待测光收发模块用于将第一业务光信号编码后输出给偏振模色散仿真器，以及一光滤波器模块输出的第二业务光信号解码后输出给信号源及误码仪模块；

偏振模色散仿真器，用于模拟应用系统中第一业务光信号的偏振模色散效应，并通过调整群时延差值来调节偏振模色散效应的强度，将经过偏振模色散或未经偏振模色散的第一业务光信号输出给光耦合模块；

噪声源模块，用于提供宽带噪声，将宽带噪声输出给光耦合模块；

光耦合模块，用于将收到的第一业务光信号和噪声源模块输出的宽带噪声耦合为第二业务光信号并输出给一光滤波器模块；

光滤波器模块，用于过滤所述第二业务光信号中的宽带噪声，将过滤后的第二业务光信号输出给所述待测光收发模块；

光信噪比测试模块，用于测试第二业务光信号的光信噪比。

可选地，本实施的系统还包括光功率调整模块，用于接收所述光滤波器模块过滤后的第二业务光信号，将第二业务光信号的光功率调节为预定光功率，然后再向所述待测光收发模块传送。

可选地，本实施的系统还可以包括一光分路器和一光功率计，该光分路器的输入端连接到所述光功率调整模块，该光分路器的一输出端连接到所述待测光收发模块，另一输出端连接到该功率计。

可选地，所述信号源及误码仪模块提供的第一业务光信号为传输速率在40Gb/s以上的业务光信号。

可选地，所述噪声波模块进一步包括：一光功率放大器，用于产生的宽带噪声并输出；以及一可调衰减器，用于接收所述光功率放大器输出的宽带噪声，调节所述宽带噪声的大小并输出给所述光耦合模块。

可选地，本实施的系统还包括一光分路器，该光分路器的输入连接到所述光耦合模块，该光分路器的一输出连接到所述光滤波器模块，该光分路器的另一输出连接到所述光信噪比测试模块。

下面参照图2说明利用本发明的测试DGD容限的系统对待测光收发模块的DGD容限进行测试的方法，如图2所示，本发明的方法包括下面步骤：

S10、在第一业务光信号未经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限；

具体地，调节耦合进所述业务光信号的宽带噪声，当检测到从所述待测光收发模块返回的业务光信号相对于源业务光信号的误码率等于业务光信号的纠错误码率值(例如，10^-12)时，测试耦合进所述宽带噪声之后的业务光信号的光信噪比值，该光信噪比值即为待测光收发模块的第一光信噪比容限。

具体的操作过程如下：

将偏振模色散仿真器的群时延差值设为零，即不模拟第一业务光信号在应用系统中的偏振模色散效应，直接输出未经偏振模色散的第一业务光信号，然后调节噪声源模块输出的宽带噪声，在信号源及误码仪模块检测到误码率等于业务光信号的纠错误码率值时，记录此时光信噪比测试模块测试的光信噪比值，则该光信噪比值即为待测光收发模块在业务光信号不存在偏振模色散效应情况下的光信噪比容限，记录为第一光信噪比容限。

S20、调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值，在第一业务光信号经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第二光信噪比容限；

具体地，调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值为一个大于0，调节耦合进所述第一业务光信号的宽带噪声，使得检测到的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率等于业务光信号的纠错误码率值，将此时测试得到的第二业务光信号的光信噪比值作为所述待测光收发模块的第二光信噪比容限。

具体的操作为：

将偏振模色散仿真器的群时延差值设为大于0的一群时延差值，然后调节所述噪声源模块输出的宽带噪声，在所述信号源及误码仪模块检测的误码率等于业务光信号的纠错误码率值时，记录此时光信噪比测试模块测试的光信噪比值，则该光信噪比值即为待测光收发模块在经过偏振模色散情况下的第二光信噪比容限。

S30、判断第一光信噪比容限与第二光信噪比容限的差值是否等于所述待测光收发模块要求的光信噪比代价，若不等于，则重复执行步骤S20，继续调整所述群时延差值并测试第二光信噪比容限，直到所述差值等于所述光信噪比代价为止；若等于，则转向步骤S40；

S40、将此时的群时延差值记录为待测光收发模块的群时延差容限。

进一步地，在测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限和第二光信噪比容限的过程中，还调节所述光滤波器模块输出的第二业务光信号的光功率，使所述待测光收发模块接收到的光信号的光功率在测试过程中保持一致。

光收发模块是光网络中密集波分复用(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，简称DWDM)系统中的关键器件，可以采用本发明的方法对高速率(例如，40Gb/s以上)的光收发模块的DGD容限进行测试。

下面以一具体实施例来详细说明本发明的测试光收发模块的DGD容限的方法。首先如图3所示，连接测试系统，在连接测试元器件之前，需要先检查和测试信号源及误码仪、光功率计、光分路器的测量精度和PMD仿真器的设置精度；检测环境温度和被测光收发模块的外壳温度(光收发模块一般的工作温度为-15度到55度)；对被测光收发模块采取静电放电防护措施。然后，如图3的连接关系连接好测试系统，具体连接如下：

信号源及误码仪与待测光收发模块的连接，待测光收发模块的发送端与PMD仿真器的输入端连接，PMD仿真器的输出端与光分路器1的一输入端连接；光功率放大器1的输出端与可调衰减器1输入端连接，可调衰减器1的输出端与光分路器1的另一输入端连接；光分路器1的输出端与光功率放大器2的输入端连接，光功率放大器2的输出端与光分路器2的一输入端连接；光分路器2的一输出端连接光谱分析仪，另一输出端与光滤波器的输入端连接，光滤波器的输出端与光功率放大器3的输入端连接，光功率放大器3的输出端与可调衰减器2的输入端连接，可调衰减器2的输出端与光分路器3的输入端连接；光分路器3的一输出端与光功率计连接，另一输出端与待测光收发模块的接收端连接。

其中，信号源及误码仪可以为待测光收发模块提供预定速率的光信号，例如，40Gb/s以上的客户业务光信号，例如STM_256业务光信号，OTU3业务光信号等。

其中，信号源及误码仪例如为SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)分析仪，以太网分析仪、数据业务测试仪等。

待测光收发模块例如为40Gb/s DQPSK光收发模块，测试时可以将待测光收发模块装载于一光转发板，测试过程中光转发板可以为待测光收发模块供电，待测光收发模块能够加入开销等字节，将发送的信号调制成DWDM标准中规定的信号格式。

测试中的宽带噪声可以由光功率放大器(Optical Boost Amplifier，简称OBA)提供，在宽带噪声不够的情况下，可以级联多个OBA。在光功率放大器与光分路器1之间可以接入可调衰减器1，以手动调节线路中的宽带噪声大小。

在本实施例的测试系统中，光分路器1可以采用5050光耦合器，即耦合出来的光信号中有50％是接入的宽带噪声，有50％的光信号是由PMD仿真器提供。当然也可以是其他分光比率的光耦合器。

光分路器1将经PMD仿真器仿真后客户业务光信号与宽带噪声耦合后输出给光分路器2，光分路器2将光分路器1的耦合光信号分为两路，一路输出给光谱分析仪，一路输出给光滤波器。

在本实施例的测试系统中，光分路器2可以采用9505光耦合器，以95％和5％的比例进行分光，5％的光信号输出给光谱分析仪，95％的光信号输出给光滤波器。

由于光分路器1会引入一定的衰减，使光信号变弱，因此在光分路器1和光分路器2之间可以设置一光功率放大器1，以把系统中的光信号放大。

光分路器2将接收到的光信号分为两路，一路光信号接入光谱分析仪，用来检测系统的OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)及光谱特性；另一路光信号发向光滤波器，以对系统中的宽带噪声进行过滤。

可选地，此时由于系统衰减增大，因此将过滤后的光信号经放大器2进行放大，然后接入可调衰减器2以控制线路中的光功率，使待测光收发模块接收端的光功率可控。待测光收发模块对接受光功率的范围是有一定的要求，系统回到待测光收发模块的光功率必须到调待测光收发模块的要求值才能使整个环路正常工作。

从可调衰减器2出来的光信号再经过光分路器3进行分光，一路光信号接入光功率计，用来检测待测光收发模块的接收光功率；另一路光信号输出给待测光收发模块，由待测光收发模块编码转换后返回给信号源及误码仪。

在本实施例的测试系统中，光分路器3可以采用9505光耦合器，以95％和5％的比例进行分光，5％的光信号输出给光功率计，95％的光信号输出给待测光收发模块。

信号源及误码仪接收到待测光收发模块返回的光信号后，分析该光信号相对于发出的源客户业务光信号的误码率。

对于本实施例的测试系统中的光分路器1、光分路器2和光分路器3的分光比例可以不做限定。

按图3连接测试系统后，具体的测试步骤如下：

1、将PMD仿真器上的DGD值调整为0ps，然后测试待测40Gb/s DQPSK光收发模块的OSNR容限，并记录为S1；

该步骤中，测试待测40Gb/s DQPSK光模块的OSNR容限的具体操作如下：

调节可调衰减器1，以调节接入光分路器1的宽带噪声的大小；在调节过程中，读取信号源及误码仪分析出的误码率，若信号源及误码仪分析出的误码率等于业务光信号的纠错误码率值(例如，10^-12)，则记录光谱分析仪此时测得的OSNR，即为待测40Gb/s DQPSK光收发模块的OSNR容限在没有PMD情况下的OSNR容限。

2、调整PMD仿真器上的DGD值，(例如，将PMD仿真器的DGD值调整为待测40Gb/s DQPSK光收发模块出厂设置的指标值)，然后测试待测40Gb/s DQPSK光收发模块的OSNR容限，并记录为S2；

测试OSNR容限的具体操作如步骤1。

3、判断S1-S2是否等于待测40Gb/s DQPSK光收发模块容许的OSNR代价；

若S1-S2的数值大于或小于要求的OSNR代价，则减少或增加PMD仿真器的设置值，重复步骤2；若S1-S2的数值等于要求的OSNR代价，则继续执行步骤4；

4、记录此时的PMD仿真器的设置的DGD值，即为该待测40Gb/s DQPSK光收发模块的DGD容限。

通过本发明的测试系统及测试方法，能够测试出光收发模块的DGD容限，使衡量偏振模色散(PMD)对传输系统的限制变成了可能，节省了重复开发所需要的时间、资源和成本，进而能够扩大了高速率光收发模块的运用范围。

以上仅为本发明的优选实施例，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。

Claims (10)

1.一种测试光收发模块的群时延差容限的系统，包括：

信号源及误码仪模块，用于为待测光收发模块提供第一业务光信号，检测该待测光收发模块输出的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率；

所述待测光收发模块，用于将第一业务光信号编码后输出给一偏振模色散仿真器，以及将一光滤波器模块输出的第二业务光信号解码后输出；

所述偏振模色散仿真器，用于模拟应用系统中第一业务光信号的偏振模色散效应，并通过调整群时延差值来调节偏振模色散效应的强度，将经过偏振模色散或未经偏振模色散的第一业务光信号输出给光耦合模块；

所述光耦合模块，用于将收到的第一业务光信号和一噪声源模块输出的宽带噪声耦合为第二业务光信号并输出给一光滤波器模块；

所述噪声源模块，用于提供宽带噪声并输出给所述光耦合模块；

所述光滤波器模块，用于过滤第二业务光信号中的宽带噪声，将过滤后的第二业务光信号输出给所述待测光收发模块；

一光信噪比测试模块，用于测试第二业务光信号的光信噪比；

其中，在第一业务光信号未经过偏振模色散的情况下，所述光信噪比测试模块测试出的光信噪比值记为第一光信噪比容限；在第一业务光信号经过偏振模色散的情况下，所述光信噪比测试模块测试出的光信噪比值记为第二光信噪比容限，当第一光信噪比容限与第二光信噪比容限的差值等于所述待测光收发模块要求的光信噪比代价时，该第二光信噪比容限对应的群时延差值则为待测光收发模块的群时延差容限。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括光功率调整模块，

所述光功率调整模块用于接收所述光滤波器模块过滤后的第二业务光信号，将第二业务光信号的光功率调节为预定光功率，然后再向所述待测光收发模块传送。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：

还包括一光分路器和一光功率计，该光分路器的输入端连接到所述光功率调整模块，该光分路器的一输出端连接到所述待测光收发模块，另一输出端连接到该功率计。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述信号源及误码仪模块提供的第一业务光信号为传输速率在40Gb/s以上的业务光信号。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述噪声源模块进一步包括：一光功率放大器，用于产生的宽带噪声并输出；以及一可调衰减器，用于接收所述光功率放大器输出的宽带噪声，调节所述宽带噪声的大小并输出给所述光耦合模块。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

还包括一光分路器，该光分路器的输入连接到所述光耦合模块，该光分路器的一输出连接到所述光滤波器模块，该光分路器的另一输出连接到所述光信噪比测试模块。

7.一种测试光收发模块的群时延差容限的方法，基于如权利要求1所述的系统中进行测试，该方法包括：

在第一业务光信号未经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限；

调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值，在第一业务光信号经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第二光信噪比容限；

判断第一光信噪比容限与第二光信噪比容限的差值是否等于所述待测光收发模块要求的光信噪比代价，若不等于，继续调整所述群时延差值并测试第二光信噪比容限，直到所述差值等于所述光信噪比代价为止，然后将此时的群时延差值记录为待测光收发模块的群时延差容限。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述在第一业务光信号未经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限的步骤具体包括：

将所述偏振模色散仿真器的群时延差值设为0，调节耦合进所述第一业务光信号的宽带噪声，使得检测到的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率等于业务光信号的纠错误码率值，将此时测试得到的第二业务光信号的光信噪比值作为所述待测光收发模块的第一光信噪比容限。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值，在第一业务光信号经过偏振模色散的情况下，测试所述待测光收发模块的第二光信噪比容限的步骤具体包括：

调整所述偏振模色散仿真器的群时延差值为一个大于0，调节耦合进所述第一业务光信号的宽带噪声，使得检测到的第二业务光信号相对于第一业务光信号的误码率等于业务光信号的纠错误码率值，将此时测试得到的第二业务光信号的光信噪比值作为所述待测光收发模块的第二光信噪比容限。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

在测试所述待测光收发模块的第一光信噪比容限和第二光信噪比容限的过程中，还调节所述光滤波器模块输出的第二业务光信号的光功率，使所述待测光收发模块接收到的光信号的光功率在测试过程中保持一致。