CN102362160A - 光信道监测器以及用于计算光信道监测器的信号光级的方法 - Google Patents
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Abstract
一种光信道监测器包括：波长解复用器，用于对输入信号光进行解复用；光电检测器，该光电检测器布置在波长解复用器的解复用侧上，并且接收比信号光的波段更宽的波段中的光；以及计算器，用于根据在所述光电检测器上所接收到的在信号光的波段中的光的光级以及所接收到的在信号光的波段之外的波长的光的光级，借助于线性补全来计算每个波长的信号光的光级。
Description
技术领域
本发明涉及一种光信道监测器以及用于计算光信道监测器的信号光级的方法。
背景技术
近年来，随着使用光纤的通信技术的进步，已经开发了WDM(波分复用)通信。WDM通信需要光信道监测器(在下文中称为OCM)。
光信道监测器大体上分类成单色仪系统和多色仪系统。
单色仪系统对内部包括的光滤波器进行波长扫描，通过光电检测器接收滤波器的输出，并且对入射光的各波长的光级进行监测。
多色仪系统将光电检测器布置在诸如衍射光栅这样的波长解复用器的解复用侧上，并且通过对光电检测器的所接收到的光级进行扫描来监测入射光的各波长的光级。
在专利文献1至5中描述了与光信道监测器有关的技术的示例。
在专利文献1中所描述的波长复用光放大器包括：输入光测量装置；增益均衡装置，该增益均衡装置具有抑制光放大装置的增益的波长相关性的损耗波长特性，并且改变损耗波长特性；以及增益均衡控制装置，用于对增益均衡装置的损耗波长特性进行控制。
在专利文献1中所描述的波长复用光放大器能够确保对响应于输入光功率而改变的光放大装置的增益波长特性进行补偿(compensate)。因此，能够获取具有平坦波长特性的输出光。这可确保在输入光的宽范围的能级上的增益的波长平坦性，并且获取具有很小波长相关性的噪声特性，并且能够改善信号频带中的噪声特性的最坏值。
在专利文献2中所描述的WDM信号监测器包括：分光镜；响应特性数据存储部；以及计算器，用于根据光谱以及响应特性数据存储部件的响应特性数据来从信道峰值之间的光谱的采样数据计算各信道的光学SNR。
在专利文献2中所描述的WDM信号监测器由此根据分光镜所测量的光谱以及响应特性数据来测量各信道的光学SNR。这允许对调制的WDM信号中的光学SNR(信噪比)进行准确测量。
在专利文献3中所描述的WDM信号监测器包括：分光镜；响应特性数据存储部件；校正数据存储部件；计算器，用于根据光谱、响应特性数据以及校正数据来获取光学噪声级；以及调节部件，用于获取光学噪声级并计算和存储校正数据。
根据在专利文献3中所描述的WDM信号监测器，在调节中，调节部件从根据分光镜所获取的光谱而获取的光学噪声级与计算器所获取的光学噪声级之间的误差来计算校正数据，并且将校正数据存储在校正数据存储部件中。在测量中，计算器根据分光镜所测量的光谱、响应特性数据以及校正数据来获取光学噪声级。因此，计算器能够在测量中对响应特性数据的形状与分光镜的响应谱之间的误差进行校正。这允许高度准确地获取光学噪声级而不会受随时间的变化、使用环境、对WDM信号进行调制的系统等等的影响。这反过来又允许高度准确地获取光学SNR。
在专利文献4中所描述的WDM信号监测器包括分光镜，该分光镜包括：光电二极管，该光电二极管布置在规定方向上，将信号光波长色散在规定方向上，并且接收各个色散的信号光；以及功率计算装置，用于根据来自分光镜的光电二极管的输出而获取信号光的总功率。
在专利文献4中所描述的WDM信号监测器对分光镜进行调节，并且在光电二极管的替代元件上接收各个色散的信号光。此后，监测器根据基于替代元件而接收信号光的光电二极管的输出来获取信号光的总功率。因此，与相关技术相比，即使在以高密度对WDM信号进行多路复用的情况下也不必增加光电二极管的元件数目。这允许利用很少数目的光电二极管来对信号光进行测量，抑制了扫描光电二极管的时间以及计算时间，并且允许进行高速测量。此外，与相关技术相比，不必使光电二极管的间距或宽度变窄。因此，提高了生产率，从而可抑制成本。
专利文献5的光放大器包括：增益控制装置，用于取决于输入到第一增益级的光输入信号来对提供给第一增益级的驱动电流进行控制；输出控制装置，用于对驱动电流进行控制；以及补偿装置，用于根据ASE(Amplified Spontaneous Emission：放大自发辐射)和来自第一增益级的输出而应用校正系数。
在专利文献5中所描述的光放大器适于在多级放大器中在输出功率控制模式下提供ASE补偿，同时保持涉及校准的单个ASE校准处理仅在增益控制模式下。通过在末级ASE补偿中考虑前级的ASE，该配置允许输出和增益告警处理以直接从所检测到的测量值进行操作而无需冗长的对数和指数计算。因此能够在很宽范围的输入信号上实现良好的噪声特性，并且单个光放大器能够用在不同控制模式和应用中而无需额外校准。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2000-252923A
专利文献2：JP2003-179554A
专利文献3：JP2003-218797A
专利文献4：JP2007-139578A
专利文献5：JP2008-502162A
发明内容
技术问题
另外，就结构而言，上述单色仪系统需要外部参考光源以便对光滤波器的随时间的变化进行校正并确保波长的准确性，并且进一步需要用于扫描波长的时间。因此，存在收集数据需要时间这样的问题。
另一方面，因为多色仪系统使光电检测器同时收集数据，因此该系统以高速收集数据。然而，这种配置彼此区分了ASE分量和信号光分量。这需要改善分辨率。由于这种改善，光电检测器数目增多了，这最终导致部件成本增加。
专利文献1公开了用于检测ASE的检测器紧挨着布置在信号频带的短波和长波端之外。然而，专利文献1未公开通过按比例计算来获取各波长信道的ASE分量。
此外，专利文献5公开了对去除由于前级光放大器所造成的ASE分量而做出的补偿。然而，专利文献5未公开如何检测ASE。
其他专利文献的任何一个均未公开通过从在波长复用频带的两端处的ASE的量值按比例计算来获取各波长信道的ASE分量的量值。
本发明的目的是提供一种能够高速且低成本的高度准确的OCM(Optical Channel Monitor：光信道监测器)的光信道监测器，以及计算光信道监测器的信号光级的方法。
解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的设备包括：
波长解复用器，用于对输入信号光进行解复用；
光电检测器，该光电检测器布置在波长解复用器的解复用侧上，并且接收比信号光的波段更宽的波段中的光；以及
计算器，用于借助于根据在光电检测器处所接收到的在信号光的波段中的光的光级以及所接收到的在信号光的波段之外的波长的光的光级进行线性补全来计算每个波长的信号光的光级。
本发明的方法借助于根据在光电检测器处所接收到的在信号光的波段中的光的光级以及所接收到的在信号光的波段之外的波长的光的光级进行线性补全来计算每个波长的信号光的光级，所述光电检测器布置在波长解复用器的解复用侧上并且接收比输入到波长解复用器的信号光的波段更宽的波段中的光。
本发明的有利效果
本发明提供了一种能够高速且低成本的高度准确的OCM(光信道监测器)的光信道监测器，以及计算光信道监测器的信号光级的方法。
附图说明
图1是示出了光信道监测器的示例性实施例的方框图。
图2是示出了图1所示的监测器组所检测到的在波长轴上的光接收范围的示意图。
图3是用于对图1所示的光信道监测器上的ASE分量进行说明的示意图。
图4是用于对图1所示的光信道监测器的操作进行说明的流程图。
具体实施方式
<特征>
根据本发明的光信道监测器以及根据本发明的计算光信道监测器的信号光级的方法，在多色仪系统的OCM中，用于对ASE进行检测的检测器紧挨着布置在信号频带的短波和长波端之外，并且ASE分量被进行检测并以反映在用于检测信号的检测器的检测值中。这允许利用很少数目的检测器以高速对信号光分量的光功率进行高度准确的检测(计算器的计算处理允许将检测器的数目抑制到最小)。应该注意的是“反映在检测值中”是指由计算器对等式(1)和(2)的计算。
<配置>
图1是示出了光信道监测器的示例性实施例的方框图。
如图1所示，根据该示例性实施例的光信道监测器10包括解复用器2、作为光电检测器的监测器组8(ASE监测器31和32以及λ1监测器41，λ2监测器42，…，λm监测器4m)、I/V转换器51，，52，…，5m+1和5m+2、A/D转换器61，，62，…，6m+1和6m+2，以及计算器7。
解复用器2是用于对包括WDM信号的光(即在输入端1中输入的信号光)进行解复用的元件，并且例如可以是衍射光栅型、电介质多层膜型，以及分布耦合型中的任何一个。解复用器2可以包括一对平板波导(slab waveguide)以及具有不同长度并且连接在相对的平板波导之间的波导阵列。
在监测器组8中，λ1监测器41，λ2监测器42，…，λm监测器4m是接收由解复用器2所解复用的光中波长λ1至λm的各WDM信号并且将所接收到的信号转换成电信号的元件。
另一方面，ASE监测器1(31)和ASE监测器2(32)对自发辐射光级进行检测，并且至少接收除了波长λ1至λm之外的波长的光，即除了输入到输入端1中的信号光的波段之外的波长的光，并且将所接收到的光转换成电信号。
例如，典型的红外PIN-PDs(Photo Diode：光电二极管)适用于监测器组8。
I/V转换器51，52，…，5m+1和5m+2是用于将电流转换成电压的电路；例如，跨阻抗放大器、对数放大器以及CCD(电荷耦合器件)适用于此。
例如，跨阻抗放大器可以是电阻器和电容器连接在反相输入端与输出端之间的电路。该跨阻抗放大器有效地产生光电流，该光电流流过用于在放大器的输出处产生电压V＝iR的反馈电阻器。
对数放大器是一类放大器并且是输出电压变成关于输入电压的对数函数(log)的电路。
A/D转换器61，62，…，6m+1和6m+2是用于将模拟信号转换成数字信号的电路。
计算器7是下述电路，该电路具有在根据信号光的波段中的所接收到的光级以及在信号光的波段之外的波长的所接收到的光级来计算具有各波长的信号光的光级的功能。计算器7执行诸如四则运算和逻辑操作这样的各种操作，并且例如包括乘法器和加法器。计算器7例如可以是诸如DSP(数字信号处理器)和CPU(中央处理单元)这样的数字处理器。
<操作>
从图1中的左边开始，来自传输线(未示出)的波分复用传输光(WDM光)入射到输入端1上。
入射WDM光入射到解复用器2上。解复用器2具有WDM信号信道(在该示意图中信道λ1至λm)并且另外具有与该信号频带的短波和长波端相邻的两个信道。
每个信道遵循ITU-T(International TelecommunicationUnion-Telecommunication：国际电信联盟—电信(ITU)标准化组建议)所规定的信号光波长。例如，在L波段中，使用λ1＝191.9THz，λ41＝196.9THz(波长间隔100GHz)等等。
通过解复用器2所解复用的每个信道的信号光以及即就是自发辐射光的ASE分量入射到布置在监测器组8中的输出处的ASE监测器31和32以及λ1监测器41，λ2监测器42，…，和λm监测器4m上，并对其进行光电转换、I/V转换以及A/D转换并且然后被输入到计算器7中。
接下来，将列出在根据本发明的光信道监测器中所采用的计算器7的操作中所使用的变量和假设条件。
图2是示出了图1所示的监测器组8所检测到的在波长轴上的光接收范围的示意图。在图2中，横坐标表示波长并且纵坐标表示信号光的功率。
光信道监测器的范围(带宽)取决于解复用器2的性能。然而，指定该带宽小于相邻信号光波长之间的差并且宽于信号光的振荡波长的精度与调制比特率之和。进一步指定在所有信道的检测波长范围之内的设计值彼此相等。
在图2中，上部脉冲具有一定高度。然而，该脉冲并不局限于此。信号光功率的特性曲线向上弯曲；在该曲线能够被认为是线性的区域中对该曲线进行补全。
由PASE(1)和PASE(2)来表示由图1中所示的ASE监测器1(31)和2(32)所检测到的光功率。由Pλ(n)来表示由每个λ(CH)监测器所检测到的信道编号n中的光功率，其中由PλASE(n)来表示由ASE分量所造成的功率并且由信号光所造成的功率是PλSIG(n)。在这种情况下，由等式(1)来表示Pλ(n)。
Pλ(n)＝PλASE(n)+PλSIG(n)…(1)
另一方面，信道分配(解复用器的各端口的通过中心波长)是λ1：信号光波长的最短ITU-T栅格波长(grid wavelength)，λm：最长栅格波长，ASE监测器1比λ1短一个栅格(解复用器的信道间隔)(表示为λ0)，并且ASE监测器2比λm长一个栅格(表示为λm+1)。
图3是用于对图1所示的光信道监测器10上的ASE分量进行说明的示意图。在图3中，横坐标表示波长并且纵坐标表示功率。
如图3所示，根据经验，ASE关于波长是线性的，并且由等式(2)来表示PλASE(n)。
PλASE(n)＝[PASE(2)-PASE(1)]×(λn-λ0)/([λm+1]-λ0)+PASE(1)…(2)
接下来，将对图1中所示的光信道监测器10的操作(操作流程)进行描述。
图4是用于对图1所示的光信道监测器的操作进行说明的流程图。
在第一步骤(步骤S1)中，通过I/V转换器51至5m+2以及A/D转换器61至6m+2将PASE(1)、PASE(2)以及Pλ的检测值捕获到计算器7中。
在第二步骤(步骤S2)中，在计算器7中执行等式(2)的运算，其为线性补全，并且计算PλASE(n)。
在第三步骤(步骤S3)中，执行等式(1)的运算，计算PλSIG(n)并且输出运算结果。
也就是说，计算器7利用内插法(interpolation)通过从λ1监测器41，λ2监测器42，…，λm监测器4m以及ASE监测器1(31)和ASE监测器2(32)所接收到的光级减去自发辐射光级来计算各波长的信号光的光级。
在这里，在假定采用线性放大器作为I/V转换器51至5m+2并且假定相对于彼此对输入到每个光电检测器中的输入光功率(单位：mW)以及A/D转换值进行校准的情况下，获得由参考信号P表示的光功率。在计算器7中，利用A/D转换值来执行运算，并且随后根据校准表将运算结果转换成光功率。如果需要，计算运算所得的光功率的对数，并且由此将功率转换成dBm的单位，其为光强度的典型的单位，并且输出每个信道的PλSIG(n)运算结果。
也就是说，在本发明中，不是与使用多色仪系统一样实际测量PλASE(n)而是通过借助于根据等式(2)的线性补全的估计来获取的。
<有利效果的说明>
根据本发明的光信道监测器的有利效果如下。
能够以低成本实现高度准确的且高速的OCM。
这是因为虽然采用多色仪系统，但是能够利用很少数目的检测器来对ASE分量进行检测与分离。
上述示例性实施例是示例性实施例的示例。本发明并不局限于此。在不偏离主旨的范围之内可做出各种修改。
例如，在上述示例性实施例中，使用各波长的信号光的光级使用内插法的情况进行了描述。本发明并不局限于此。也就是说，用于自发辐射光的光电检测器可以布置在波长信道中的两个中间点上，或者用于自发辐射光的光电检测器可以布置在未分配的波长信道中。可以利用外插法(extrapolation)来计算各波长的信号光的光级。
典型的多色仪系统与本申请的发明的不同之处在于多色仪系统系统通过利用PD等进行实际采样而不是在本申请的发明中所使用的“补全(complement)”来对规定的波长的能级进行测量。例如，如专利文献2中的图10所示，PD并行布置；测量光的中心被认为是信号光级，并且圆圈之间的区域被认为是PλASE(n)。因此，典型的多色仪系统实际上对ASE进行测量。
上面已参考示例性实施例对本发明进行了描述。然而，本申请的发明并不局限于上述实施例。本领域普通技术人员可以理解的是在本申请的发明的范围之内可对本申请的发明的配置和细节做出各种修改。
该申请要求于2009年3月24日提交的日本专利申请No.2009-72437的优先权，通过引用将该申请的公开整体地并入本文。
Claims (8)
1.一种光信道监测器，包括：
波长解复用器，用于对输入信号光进行解复用；
光电检测器，所述光电检测器布置在所述波长解复用器的解复用侧上，并且接收比所述信号光的波段更宽的波段中的光；以及
计算器，用于借助于根据在所述光电检测器上所接收到的在所述信号光的波段中的光的光级以及所接收到的在所述信号光的波段之外的波长的光的光级进行线性补全来计算每个波长的信号光的光级。
2.根据权利要求1所述的光信道监测器，
其中所述计算器利用内插法通过从所述光电检测器所接收到的光的光级中减去所述信号光的波段之外的波长的光的光级，来计算每个波长的信号光的光级。
3.根据权利要求2所述的光信道监测器，
其中所述光电检测器包括
用于所述信号光的波段之外的波长的光的光电检测器，以及
用于所述信号光的波段中的波长的光的光电检测器，并且
假如由用于所述信号光的波段之外的波长的光的光电检测器检测到的光功率由PASE(1)和PASE(2)来表示，由用于所述信号光的波段中的波长的光的光电检测器检测到的光功率由Pλ(n)来表示，在其当中由于自发辐射光所造成的功率由PλASE(n)来表示，并且由于所述信号光所造成的功率由PλSIG(n)来表示，在所述信号光波长当中的最短的ITU-T栅格波长由λ1来表示，并且在所述信号光波长当中的最长的栅格波长由λm来表示，则所述计算器根据以下来计算各波长的信号光的光级：
Pλ(n)＝PλASE(n)+PλSIG(n)；以及
PλASE(n)＝[PASE(2)-PASE(1)]×(λn-λ0)/([λm+1]-λ0)+PASE(1)。
4.根据权利要求3所述的光信道监测器，
其中用于所述信号光的波段中的波长的光的光电检测器布置在波长信道中的两个中间点上。
5.根据权利要求3所述的光信道监测器，
其中用于所述信号光的波段中的波长的光的光电检测器布置在波长信道中的未分配的信道中。
6.一种计算光信道监测器的信号光级的方法，所述方法借助于根据在光电检测器上所接收到的在所述信号光的波段中的光的光级以及所接收到的在所述信号光的波段之外的波长的光的光级进行线性补全来计算每个波长的信号光的光级，所述光电检测器布置在波长解复用器的解复用侧上，并且接收比输入到所述波长解复用器的所述信号光的波段更宽的波段中的光。
7.根据权利要求6所述的计算光信道监测器的信号光级的方法，
其中所述方法利用内插法通过从所述光电检测器所接收到的光的光级中减去所述信号光的波段之外的波长的光的光级来计算每个波长的信号光的光级。
8.根据权利要求7所述的计算光信道监测器的信号光级的方法，
其中假如由用于所述信号光的波段之外的波长的光的光电检测器检测到的光功率由PASE(1)和PASE(2)来表示，由用于所述信号光的波段中的波长的光的光电检测器检测到的光功率由Pλ(n)来表示，在其当中由于自发辐射光所造成的功率由PλASE(n)来表示，并且由于所述信号光所造成的功率由PλSIG(n)来表示，在所述信号光波长当中的最短的ITU-T栅格波长由λ1来表示，并且在所述信号光波长当中的最长的栅格波长由λm来表示，则所述方法根据以下来计算各波长的信号光的光级：
Pλ(n)＝PλASE(n)+PλSIG(n)；以及
PλASE(n)＝[PASE(2)-PASE(1)]×(λn-λ0)/([λm+1]-λ0)+PASE(1)。
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