CN102640433B - 光学接收器的功率优化 - Google Patents

Abstract

公开了一种光学接收器系统。该系统包括本地振荡器（112）、混合器（113）和处理器（116）。本地振荡器（112）被配置成产生指示多个信道之一的选择的激光信号。此外，混合器（113）被配置成接收所述多个信道上的信号并且利用激光信号区分选择的信道上的信号。此外，处理器（116）被配置成基于所述多个信道的总数通过调节输入到混合器的激光信号的功率以便限制接收器系统中的噪声惩罚而最大化激光信号与所述多个信道中的至少一个之间的功率水平差异。

Description

光学接收器的功率优化

相关申请信息

本申请要求2010年4月9日提交的序列号为61/322,390的临时申请的优先权，该文献通过引用合并于此。

本申请也与2010年10月17日提交的序列号为12/900,200的共同拥有、共同待决的实用新型申请以及2009年10月9日提交的序列号为61/250,185的共同拥有的临时申请有关，这些文献中的每一篇通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及光学接收器系统和操作方法，并且特别地涉及用于管理这样的接收器中的信号的光功率的方法和系统。

背景技术

可重新配置的光学分插（add/drop）复用器（ROADM）节点是一种重要的光网络元件，其允许在波长层在任何或者所有波分复用（WDM）信道上灵活地插入（add）和分接（drop）信号。可以为具有3阶（degree）或更高阶的ROADM节点的多阶ROADM节点（MD-ROADM）是另一种光网络元件，其也提供WDM信号在不同路径之间的交叉连接功能。尽管常规的ROADM节点具有在WDM信道上插入和分接信号的一定程度的灵活性，但是它们并不具有足够的灵活性以适应快速增长和日益增加的基于因特网的动态通信量。例如，常规ROADM节点采用的应答器典型地没有对于所有密集波分复用（DWDM）网络端口的非阻塞和波长透明访问。结果，无色无方向（CL&DL）MD-ROADM节点近来被广泛地研究以代替常规的ROADM节点。在本文中，“无色”可以涉及这样的ROADM节点特征，每个应答器可以通过该特征在ROADM节点系统采用的任何波长上接收和传输信号。进而，“无方向”可以涉及这样的ROADM节点特征，连接到节点的每个应答器可以通过该特征接收来源于任何输入端口的信号并且可以将信号转发到ROADM节点的任何输出端口。

发明内容

一个实施例涉及一种光学接收器系统，其包括本地振荡器、混合器和处理器。本地振荡器被配置成产生指示多个信道之一的选择的激光信号。此外，混合器被配置成接收所述多个信道上的信号并且利用激光信号区分选择的信道上的信号。此外，处理器被配置成基于所述多个信道的总数通过调节输入到混合器的激光信号的功率以便限制接收器系统中的噪声恶化而最大化激光信号与所述多个信道中的至少一个之间的功率水平差异。

另一个实施例涉及一种光信号处理系统。该系统包括ROADM节点，该ROADM节点进一步包括被配置成从多个信道中选择要分接至多个应答器的信道集合的选择开关。该系统也包括所述多个应答器，每个应答器包括上面描述的光学接收器系统实施例的本地振荡器和混合器。此外，ROADM节点进一步包括上面描述的光学接收器系统实施例的处理器。

一个可替换的实施例涉及一种方法。依照该方法，接收在其上信号输入到光学混合器中的多个信道的总数。该方法进一步包括基于所述多个信道的总数确定激光信号与所述多个信道中的至少一个之间的最大功率水平差异，所述激光信号被产生来使得混合器能够区分所述多个信道之一上的信号。此外，依照确定的最大功率水平差异来调节输入到混合器的激光信号的功率以便限制噪声恶化。

这些和其他特征和优点根据其说明性实施例的以下详细描述将变得清楚明白，所述描述要结合附图进行阅读。

附图说明

本公开将在以下参照下列附图对优选实施例的描述中提供细节，其中：

图1为图解说明噪声恶化、应用到相干接收器的分接信道的总数以及本地振荡器激光与应用到接收器的一个或多个分接信号之间的功率差异之间的示例性关系的曲线图。

图2为图解说明用于相干接收器的示例性最佳操作条件的曲线图。

图3为包括ROADM节点和应答器集合的示例性光信号处理系统的高级框图/流程图。

图4为示例性相干接收系统的高级框图/流程图。

图5为用于优化相干接收器的功率水平的示例性方法的高级流程图。

图6为用于确定优化参数的示例性设置方法的高级流程图。

图7为用于确定本地振荡器激光和/或一个或多个分接信号的功率的示例性方法的高级流程图。

具体实施方式

ROADM节点的无色无方向特征的实现方式使得常规的静态光学解复用器不适合于分离分接的WDM信号，因为与ROADM节点使用的每个应答器关联的波长可以动态地改变。在上面引用的共同拥有的申请中提出了“无滤波”或“无解复用”的无色无方向多阶ROADM节点架构。在那里描述的示例性架构从接收器系统中移除了诸如光学解复用器或滤波器之类的波长选择器元件，并且利用本地振荡器（LO）在相干光学系统中从WDM信道中选择要分接的目标信道。然而，由于应答器处的其他WDM信道的存在，可能在本地振荡器与不希望的信号之间出现附加的干扰。在这里，干扰可能导致接收的信号的光学信噪比（OSNR）恶化形式的一定水平的性能退化。为了在光网络中实际地使用该系统，该恶化应当在所有条件中都保持在一定的阈值水平（例如0.5dB，这取决于系统规范）内。特别地，应当针对所有可能的WDM信道数量考虑OSNR恶化，因为ROADM节点可能在不同的时间分接到零与所有信道之间。

在本文中描述的实施例可以最小化无滤波ROADM节点中的OSNR恶化，并且可以将该恶化限制为处于维持最佳性能的阈值水平内，从而确保系统的稳定性。可以基于ROADM/应答器系统的理论分析而管理OSNR恶化，该理论分析估计各种条件下的OSNR恶化。特别地，本发明人已发现，最大化相干接收器中的本地振荡器激光与分接信号之间的功率水平差异在降低OSNR恶化中具有显著的影响。将分析的结果与可以被假设为固定的相干接收器的特定配置信息一起使用，实施例可以建立前馈环路。在这里，该环路可以被配置成：收集WDM信道计数信息，计算接收器部件的功率水平以便针对该WDM信道计数将OSNR恶化限制在特定水平内，并且控制本地振荡器和WDM信号的功率以便在相干接收器处实现计算的功率水平。特别地，实施例可以基于光电检测器的饱和水平、散粒噪声、热噪声和下游数字化仪的量化噪声而优化本地振荡器与WDM信号之间的功率水平差异的最大化。因此，本原理的实施例可以确保系统一直以最佳配置操作，而不管接收器与之争用以便执行分接功能的WDM信道的数量如何。

在没有诸如光学解复用器或可调谐滤波器之类的波长选择器的ROADM节点中，所有分接信号都可以到达应答器系统中的每个应答器。这种ROADM节点在本文中称为“无滤波”ROADM节点。如上所述，在上面引用的共同拥有的申请中描述了无滤波ROADM节点的实例。即使无滤波ROADM的相干接收器中的本地振荡器（LO）可以检测要分接的（一个或多个）正确信道，相干接收器也由于其他接收的WDM信道而遭受干扰。系统的性能可以基于信号干扰和噪声比（SINR）参数而进行估计，其中噪声包括LO放大的自发发射（ASE）拍频噪声、散粒噪声和热噪声。上面提到的SINR和OSNR恶化取决于接收的WDM信道的数量、接收的信号和本地振荡器的功率水平以及相干接收器的质量。特别地，SINR可以表达为：

其中S为总信号功率，N表示噪声，I表示干扰，N_LO-ASE为LO-ASE拍频噪声，N_Shot为散粒噪声，N_Therm为热噪声，I_Sig-Sig为信号-信号干扰项，P_LO为LO的光功率，P_Sig,k为目标信道（在本文中称为‘信道k’）的光信号的功率，P_ASE为ASE噪声的功率，α与接收器设计有关，P_Sig,i为进入接收器的总共n个WDM信道中的第i个信道的功率，β为耦合损耗项，N_Rx为接收器噪声，γ为与接收器有关的常数，并且CMRR为接收器的共模抑制比。

一种更综合的模型如下：

其中P_LO,q为偏振-相位分集接收器的给定正交（quadrature）（q）下的本地振荡器的功率，为给定正交q下的每个输入信道（ch）的功率，R₊为对其应用输入WDM信道的光电检测器的响应率，R_-为对其应用本地振荡器信号的光电检测器的响应率，R_s为信道k上的目标信号的带宽，f_sp为信道间隔，N_ch为输入到光学接收器的WDM信道的总数，q为光电检测器中的电子电荷，k为玻尔兹曼常数，T_amp为光学接收器中的跨阻放大器（TIA）的有效温度，R_L为TIA中的跨阻负载，并且ENOB为数字化仪的目标动态范围处的B比特信号的有效比特数量。应当指出的是，在该综合模型中包括了α和γ的实例。

与在其中考虑了SNR（信噪比）的相干接收器之前或者之处过滤掉目标信道的常规方法相比，“无滤波”系统的上面引用的方程具有附加的信号-信号干扰项I_Sig-Sig。如上面所指明的，干扰项I_Sig-Sig由接收器的CMRR以及信号功率的总量确定。由于每个WDM信道的功率通常处于相似的水平，因而该干扰由（a）LO与每个信道信号之间的功率差异；（b）应用到接收器的WDM信道的数量；以及（c）接收器的CMRR确定。

现在详细地参照其中相似的附图标记表示相同或相似的元件的附图并且初始参照图1，图解说明了LO与每个信道信号之间的功率差异（ΔP）的四个设置下1×10^-3BER（误码率）处的OSNR恶化与信道数量的关系的曲线图。在该实例中，ΔP1<ΔP2<ΔP3<ΔP4。假设接收器的CMRR保持恒定。依照图1，曲线1-4分别与ΔP1-ΔP4相应。应当指出的是，尽管假设输入到相干接收器的每个WDM信道的功率相等或者几乎相等，但是其他实施例可以实现具有不同功率水平的信道。照此，ΔP可以指示输入到相干接收器的信道与LO之间的平均功率差异。可替换地，功率差异ΔP可以是LO信号的功率与输入到相干接收器的信道的功率总和之间的功率差异。

如图1中所示，本发明人已发现，利用固定的ΔP，OSNR恶化随着输入到接收器的信道总数增加而增加。进而，对于输入到接收器的信道的任何特定总数而言，OSNR恶化随着ΔP减小而增加。当输入到接收器的信道总数增加到超过特定数量时，或者如果LO与接收的信号之间的功率差异减小到低于特定水平，则对于所述系统而言OSNR恶化将超过OSNR恶化阈值5，诸如上面提到的0.5dB。因此，基于这些结果，ROADM/应答器系统应当通过尽可能高地设置ΔP而优化其性能。

增加ΔP的一种方式是最大化LO功率。然而，这不总是有益的，因为相干接收器中的光电检测器（PD）具有特定的输入功率极限。例如，如果输入光功率（即LO功率和信号功率的总和减去接收器处的任何损耗）超过这样的极限，那么PD将饱和并且不能提供正确的O/E（光电子）转换输出。事实上，超过这些功率极限甚至可能损坏PD。此外，LO处极度高的功率也将引入过度的功耗，这本身不是所希望的。

增加ΔP的另一种方式是降低信号功率。然而，降低信号功率具有其自己的极限。例如，图1中提供的结果并没有考虑散粒噪声和热噪声，因为它们比LO-ASE拍频噪声和信号-信号干扰小得多。然而，如果信号功率相对低，那么这样的噪声将变得更加显著并且将妨碍接收器的输出信号的质量。再者，图1的结果没有考虑到处理接收器的输出的数字化仪的量化噪声。在实际的方案中，数字化仪具有有限的带宽、有限的动态范围和有限的ENOB（有效比特数）。因此，非常低的信号功率将在量化过程期间导致大的误差。因此，信号功率应当保持在下限以上。

由于这些因素，实施例可以同时考虑至少3个优化接收器系统的准则：a）LO与一个或多个接收的信号之间的功率差异应当尽可能高；b）接收器处的输入光功率应当降至低于接收器的饱和极限；以及c）输出光功率水平应当足够高以便顾及量化误差和由于散粒噪声而引起的误差。

现在参照图2，描述了基于上面提供的三个准则的优化方案的简单实例。假设固定的接收器特性，ROADM/应答器系统可以被配置成在应用到相干接收器的WDM信道的总数为低的情况下应用操作条件1（OC1）。特别地，ROADM/应答器系统可以将LO功率和信号功率二者设置为与OC1相应的ΔP1。如果信道的总数增加到超过在图2中表示为“信道数极限1”（CNL1）的一定信道极限，使得OSNR恶化处于或者超过OSNR恶化阈值5，那么ROADM/应答器系统可以通过将LO功率和信号功率设置为ΔP2而应用操作条件2（OC2）。进而，如果应用到相干接收器的信道总数进一步增加到超过图2中的“信道数极限2”（CNL2），那么ROADM/应答器系统可以将操作条件改变为绘图上的OC3。在这里，ROADM/应答器系统将LO功率和信号功率设置为ΔP3。类似地，如果应用到相干接收器的信道总数增加到超过图2中的“信道数极限3”（CNL3），那么ROADM节点/应答器系统依照OC4将LO功率和信号功率设置为ΔP4。

应当指出的是，如果接收器特性应当改变，那么ROADM/应答器系统应当改变它应用的特定操作条件。换言之，根据诸如相干光学接收器的特性以及数字化仪的特性之类的系统信息确定操作条件。此外，也使用上面描述的方程和准则根据诸如应用到相干接收器的WDM信道总数以及用于每个信道的输入功率之类的信号信息确定操作条件。

现在参照图3，图解说明了光信号处理系统10的示例性实施例的框图/流程图。该实施例在这里实现为ROADM/应答器系统。ROADM节点系统11为3阶无色无方向ROADM节点系统。如图3中所示，系统11可以包括三个ROADM模块12、14和16，每个模块可以包括分解器18和波长选择开关（WSS）20。系统10在应答器聚合器102以及具有相干接收器的n个应答器109₁-109_n处执行无滤波分接信号选择。ROADM节点11中的应答器聚合器102以及应答器聚合器109₁-109_n形成在本文中称为“相干接收系统”的系统100，其在该实施例中是无滤波的。在本文中描述的功率优化方案可以应用到系统100内。在上面引用的共同拥有的申请中详细地描述了系统100的一些无滤波特性的描述。

应当理解的是，在本文中描述的实施例可以完全是硬件、完全是软件或者包括硬件和软件元件二者。在一个优选的实施例中，本发明以硬件和软件实现，所述软件包括但不限于固件、驻留软件、微代码等等。

实施例可以包括可从提供程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品，所述程序代码供计算机或者任何指令执行系统使用或者与其结合使用。计算机可用或计算机可读介质可以包括任何这样的装置，该装置存储、传送、传播或者运送程序以供指令执行系统、装置或设备使用或者与其结合使用。该介质可以是磁性、光学、电子、电磁、红外或半导体系统（或者装置或设备）或者传播介质。该介质可以包括计算机可读存储介质，诸如半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、硬磁盘和光盘等等。

适合于存储和/或执行程序代码的数据处理系统可以包括直接地或者通过系统总线间接地耦合到存储器元件的至少一个处理器。存储器元件可以包括程序代码的实际执行期间采用的本地存储器、大容量存储装置以及提供至少一些程序代码的临时存储以便降低在执行期间从大容量存储装置获取代码的次数的高速缓冲存储器。输入/输出或者I/O设备（包括但不限于键盘、显示器、指向设备等等）可以直接地或者通过居间的I/O控制器耦合到系统。

网络适配器也可以耦合到系统以便使得数据处理系统能够通过居间的私人或公共网络耦合到其他数据处理系统或者远程打印机或者存储设备。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡仅仅是一些当前可用的网络适配器类型。

现在参照图4且继续参照图3，图解说明了相干接收系统100的示例性实施例。在系统100中，应答器聚合器102中的WSS101可以选择要从所有输入端口104₁至104_m本地分接的信号103。光学放大器106放大接收自WSS101的分接信号。与光学放大器结合，可选的可变光学衰减器（VOA）107可以接收来自放大器106的分接信号以便进一步调节信号功率水平。由于通常对于大量的应答器分解该信号，因而信号功率应当相对低。因此，信号VOA107可能不是必要的。然而，在其他实现方式中，VOA107可以衰减分接信号。光学分解器108可以从放大器106或者VOA107接收分接信号并且然后可以分解这些分接信号以便传输到所有应答器109₁-109_n。每个应答器包括相干接收器111，该相干接收器包括本地振荡器源112、相干混合器113以及被配置成将接收的光信号转换成电信号的光电检测器114阵列。

相干混合器113可以是90度光学混合器。例如，混合器113可以是偏振不灵敏相干混合器或者可以是偏振分集相干混合器。在这里，混合器113可以混合由分解器108输出的输入分接信号和来自本地振荡器激光112的连续波信号。由于接收器111可以与无色ROADM一起采用，因而本地振荡器激光112是可调谐的。激光的波长被调谐到具有目标分接信道的波长的单个特定WDM信道。目标分接信道是输入到相干混合器113的多个WDM信号之中的信道，其预期用于混合器113所在的相应应答器109下游的客户端或用户。使用该技术，尽管应答器109从应答器聚合器102接收多个WDM信道，但是由于相干接收技术而只有特定的选择目标信道将被接收。为了将选择的目标信道上的信号与输入到混合器113的其他信道上的信号区分，混合器113产生LO112信号和目标分接信道信号的不同矢量相加。然后，目标分接信道信号由光电二极管114阵列检测，转换成电信号并且此后经处理以便恢复来自目标信道的数据。因此，本地振荡器112可以被配置成产生激光信号以便指示从由混合器113接收的所述多个WDM信道的目标分接信道信号的选择。本地振荡器112可以由ROADM（未示出）内的控制器调谐到特定WDM信道以便指示该选择。可替换地，处理器116可以被配置成实现振荡器112的调谐以便指示目标分接信道的选择。

在特定的实现方式中，可以集成相干混合器113和光电检测器114。如果WDM信号具有双偏振（即偏振复用），那么相干混合器113应当如上面所指明的那样具有偏振分集。应当指出的是，尽管也可以使用单端接收器，但是平衡接收器应当提供更好的性能，因为它具有低CMRR。低CMRR可以导致大多数信号-信号干扰的消除。取决于LO激光器112的输出功率范围，光学放大器115可以包含在接收器111中以便提高LO112的功率水平。如图4中所示，每个应答器109₁-109_n可以进一步包括数字化仪110和发送器119。数字化仪110可以被配置成将接收自光电检测器114的转换的分接信号数字化以便传输到相应的用户或客户端。进而，发送器119可以传输来自向其传输分接信号的用户或客户端的信号，并且可以将用户信号提供给耦合器120以便传输至分解器121。分解器121将信号提供给系统11中的ROADM。

现在参照图5且继续参照图3和图4，图解说明了用于优化光信号处理系统10中的相干接收器111的功率水平的示例性方法500。特别地，方法500通过结合上面描述的三个准则以便确保系统100在任何特定的OSNR规范内操作而实现所述优化。依照一个特定的实施例，系统100可以包括处理器116，该处理器被配置成执行优化方法500并且从而控制系统100内的功率水平。应当指出的是，可以在方法500内利用上面描述的所有特征。

方法500可以开始于步骤502，其中处理器116可以执行设置。图6图解说明了用于实现步骤502的示例性方法。在这里，在步骤602处，处理器116可以分析系统模型以便确定噪声恶化、应用到相干接收器的分接信道的总数以及LO与一个或多个分接信号之间的功率差异ΔP之间的关系。例如，处理器116可以应用上面引用的方程以便针对多个功率差异ΔP产生图1和图2的绘图中所提供的信息。处理器116评估的功率差异ΔP的数量可以取决于处理器116的处理能力并且可以被选择来确保处理器的响应时间满足系统规范。为了确定功率差异ΔP、分接信道的总数和OSNR恶化之间的关系，处理器116可以采用诸如CMRR之类的接收器特性以及诸如ENOB数字之类的数字化仪特性。在系统100的设计和制造期间，可以估计或测量每个相干接收器和数字化仪的特性。可以将描述这样的特性的信息存储在ROADM节点11处的存储介质（未示出）中。处理器116可以从存储介质中获取该信息以便实现方法500的优化计算。可替换地，处理器116可以被配置成系统地测量诸如接收器处的CMRR和信号功率损耗之类的接收器特性以及数字化仪特性以便更新存储的系统信息。

在步骤604处，处理器116可以确定用于输入光功率的功率上限。如上面指出的，输入光功率是LO功率和信号功率的总和减去接收器111处的任何损耗。换言之，输入光功率可以与输入到光电检测器114的信号的功率相应。此外，也如上面所指出的，光电检测器114通常具有与饱和功率水平相应的输入功率极限，该饱和功率水平将使PD饱和并且将引起转换输出中的误差或者损坏PD本身。因此，由处理器确定的上限在这里可以是系统100中采用的特定PD的饱和功率水平。饱和功率水平可以与上面关于步骤602描述的接收器特性一起存储，或者可以直接由处理器116测量。

在步骤606处，处理器116可以确定用于接收器111输出的一个或多个分接信号的功率下限。例如，如上面所指出的，低信号功率可能导致散粒噪声和热噪声以及数字化仪110的量化噪声。在这里，可以在系统100的制造期间针对各种各样的信号功率水平预先测量散粒噪声和热噪声，其进而可以被插值。可以基于系统规范预先确定散粒噪声和热噪声的最大可接受水平。可以将用于可接受散粒噪声和热噪声水平的相应信号功率水平与其他接收器特性一起存储在上面关于步骤602所提到的存储介质中。可替换地，处理器116可以通过控制放大器106和/或VOA107而扫掠各种各样的信号功率水平以便确定与步骤606处的每个信号功率水平关联的散粒噪声和热噪声。此后，处理器116可以引用预先存储在存储介质中的最大可接受散粒噪声和热噪声水平以便确定与其关联的信号功率水平。此外，处理器116可以引用预先存储在存储介质中的数字化仪特性（诸如其频率响应、动态范围和ENOB数字）以便估计功率水平对量化噪声的影响。类似于散粒噪声和热噪声的考虑，可以基于系统规范预先确定最大可接受水平的量化噪声，并且处理器116可以基于估计来计算用于可接受量化噪声的相应功率水平。因此，处理器116可以选择与最大可接受散粒噪声水平、热噪声水平和量化噪声水平关联的功率水平中的最低功率水平作为功率下限。

在方法500的步骤504处，处理器116可以从系统100的各个部件和/或从相应ROADM节点11所在的光网络获取或接收系统配置信息。例如，系统配置信息可以包括信号信息，诸如本地分接到接收器111的WDM信道的总数以及用于每个WDM信道的输入信号功率水平。处理器116可以从ROADM节点11以及从ROADM节点11所在的光网络的管理系统接收分接信道计数。此外，WSS101输出（或者节点中的其他点）处的光学信道监视器（OCM）或者光学性能监视器（OPM）可以向处理器116提供分接信道计数以及用于每个分接信道的信号功率水平。系统配置信息也可以包括上面关于步骤502讨论的数字化仪特性和/或接收器特性。例如，处理器116可以在一个或多个接收器和/或数字化仪元件被替换或者添加到系统100时获取或者接收这些特性。例如，添加的元件的这样的特性可以由用户或者由添加的元件本身输入。

在步骤506处，处理器116可以确定系统配置信息是否是新的。例如，处理器116可以根据步骤504的前一迭代处接收的系统配置信息确定步骤504处接收的系统配置信息是否改变。例如，如果接收器特性和/或数字化仪特性改变，那么所述方法可选地可以进行到步骤502，其中处理器116可以利用更新的特性重复所述设置。可替换地，如果仅仅信号信息改变或者初始被输入，那么所述方法可以进行到步骤508，其中处理器116可以基于步骤504处接收的系统配置信息最佳地确定LO和信号功率。特别地，处理器116可以最佳地确定LO和信号功率以便最大化LO激光信号与输入到混合器113的所述多个信道中的至少一个之间的功率差异ΔP。

例如，图7图解说明了一种用于实现步骤508的示例性方法。在这里，在步骤702处，处理器116可以针对本地分接到接收器111的信道的总数确定最高的功率差异ΔP，其导致处于或者低于接收器模型中的噪声恶化阈值的噪声恶化。等效地，处理器116可以针对本地分接到接收器111的信道的总数确定最高的功率差异ΔP，其导致分别处于或者超过接收器模型中的SNR或OSNR阈值的SNR或OSNR。通过这种方式，处理器116可以限制功率差异以便确保将噪声恶化限制到阈值水平。例如，处理器116可以通过利用步骤602处确定的噪声恶化、应用到相干接收器的分接信道的总数以及本地LO与一个或多个分接信号之间的功率差异之间的关系确定最高的功率差异ΔP。在这里，处理器116可以评定步骤602处评估的每个功率差异ΔP以便针对步骤504处接收的分接信道的特定总数确定哪些功率差异导致处于或者低于OSNR恶化阈值的噪声恶化。在这些功率差异之中，处理器116可以选择最高的功率差异。例如，如果图2的曲线图与步骤602处确定的关系相应并且本地分接信道的总数为“信道数极限2”，那么处理器116可以确定对于本地分接信道的总数而言功率差异ΔP2、ΔP3和ΔP4处于或者低于OSNR恶化阈值。此外，处理器116将把ΔP4选择为最高的功率差异。

在步骤704处，处理器可以确定导致步骤702处确定的功率差异的LO功率。例如，处理器116可以从确定的（下一个）最高功率差异中减去利用步骤504处的系统配置信息接收的用于本地分接到接收器111的每个信道的输入信号功率水平。

在步骤706处，处理器116可以确定是否满足上下限。在这里，处理器116可以限制功率水平差异，使得输入到光电检测器114的信号的功率处于上限内并且使得光电检测器114输出的信号的功率处于下限内。例如，处理器116可以将用于本地分接到接收器111的每个信道的输入信号功率水平与步骤606处确定的下限进行比较。此外，处理器116也可以将输入光功率与步骤604处确定的上限进行比较。如上面所指明的，输入光功率可以是提供给PD114的信号的功率，并且可以通过（步骤704处确定的）LO功率与（一个或多个）输入信号功率水平的总和减去接收器111处的任何内部损耗而表示。接收器处的内部损耗可以根据接收器特性进行确定或估计，所述接收器特性可以如上面关于步骤502所描述的那样存储在存储介质中。如果输入信号功率水平低于下限和/或输入光功率高于上限，那么所述方法可以进行到步骤708。

在步骤708处，处理器116可以确定是否处理了LO和信号功率增量的所有情况或者组合。如果未处理，那么方法可以进行到步骤710。

在步骤710处，处理器116可以出于评估的目的递增地改变LO功率和/或信号功率的选择。例如，处理器116可以被配置成针对步骤702处确定的特定功率差异考虑LO功率增量集合和信号功率增量集合。在这里，依照方法508，处理器116可以被配置成尝试LO和信号功率增量的每个组合，同时维持功率差异，直到满足上下限或者直到评估了所有情况。因此，在选择LO和信号功率增量的未评估的组合时，所述方法可以进行到步骤706，其中可以针对LO和信号功率的另一个选择的未评估的组合而重复与阈值极限的比较。

返回到步骤708，如果处理了针对特定功率差异的所有情况或组合，那么所述方法可以进行到步骤702。在这里，在步骤702处，处理器116可以针对本地分接到接收器111的信道总数确定处于或者低于接收器模型中的噪声恶化阈值的下一个最高的功率差异ΔP。继续上面关于步骤702描述的实例，处理器可以将ΔP3选择为下一个最高的功率差异ΔP。此后，所述方法可以重复。

返回到步骤706，如果评估的信号功率水平和输入光功率分别满足上下限，那么处理器可以将评估的信号和LO功率水平选择为优化的操作条件并且所述方法可以进行到步骤510。应当指出的是，选择的信号和LO功率水平可以分别与系统100中的线117和118处的信号的功率相应。

在步骤510处，处理器116可以通过将优化的操作条件（包括确定的或者最佳的LO和信号功率）应用到系统100而调节LO功率和/或一个或多个信号功率。例如，处理器116可以调节放大器106和/或可选的VOA107的设置以便达到线117处的最佳信号功率。进而，处理器116可以调节激光器112和/或LO放大器115的设置以便达到线118处的最佳LO功率。此后，所述方法可以进行到步骤504，并且可以使用对系统配置的任何更新而重复。系统100可以被配置成前馈环路，并且无需反馈迭代。因此，响应相对快速。当信号条件改变时，例如当输入到相干接收器的信道数量改变时，处理器可以通过使用更新的信息实现方法500的迭代而立即且动态地响应以便实现实时的优化。

应当指出的是，在大多数情况下，WSS101可以提供每信道功率均衡化功能以便平衡线103处的所有分接信号。如果没有执行功率均衡化功能，那么系统100可以包括分解器108与每个相干混合器113之间的附加VOA以便单独地调节信号功率水平，因为放大器106和VOA107在上述实施例中用来对所有分接信道执行同时的功率调节。

还应当指出的是，尽管关于无色无方向多阶、无滤波ROADM描述了本原理，但是本原理也可以应用于其他的WDM光学接收器，诸如WDM传输链路的目的地节点处的接收器。

描述了用于光学接收器的功率优化的系统和方法的优选实施例（其预期是说明性的而不是限制性的）之后，要指出的是，本领域技术人员根据上面的教导可以做出修改和变型。因此，要理解的是，在所公开的特定实施例中可以做出改变，这些改变处于由所附权利要求所概括的本发明的范围内。因此利用专利法要求的细节和特殊性描述了本发明的方面之后，在所附权利要求书中阐述了专利证书所声明和希望保护的内容。

Claims (20)

1.一种光学接收器系统（100），包括：

本地振荡器（112），被配置成产生指示多个信道之一的选择的激光信号；

混合器（113），被配置成接收所述多个信道上的信号并且利用激光信号区分选择的信道上的信号；以及

处理器（116），被配置成基于所述多个信道的总数通过调节输入到混合器的激光信号的功率以便限制接收器系统中的噪声恶化而最大化激光信号与所述多个信道中的至少一个之间的功率水平差异。

2.权利要求1的系统，其中处理器（116）进一步被配置成确定功率水平差异与噪声恶化之间的关系并且限制功率水平差异使得将噪声恶化限制到阈值水平。

3.权利要求1的系统，进一步包括：

光电检测器（114），被配置成接收区分的信号并且将区分的信号转换成电信号。

4.权利要求3的系统，其中处理器（116）进一步被配置成限制功率水平差异，使得区分的信号的功率处于上限内。

5.权利要求4的系统，其中上限基于光电检测器的饱和极限。

6.权利要求3的系统，其中处理器（116）进一步被配置成限制功率水平差异，使得转换的信号的功率处于下限之上。

7.权利要求6的系统，其中下限基于散粒噪声、热噪声和量化噪声中的至少一个。

8.权利要求1的系统，其中处理器（116）进一步被配置成通过调节输入到混合器的所述多个信道中的至少一个上的信号的功率水平而最大化功率水平差异。

9.权利要求8的系统，其中处理器（116）进一步被配置成基于其上的信号输入到混合器的多个信道的总数的变化实时动态地最大化功率水平差异。

10.一种光信号处理系统（10），包括：

可重新配置的光学分插复用器（ROADM）节点（11），包括被配置成从多个信道中选择要分接至多个应答器的信道集合的选择开关（101）；以及

所述多个应答器（109₁-109_n），其中每个应答器包括：

本地振荡器（112），被配置成产生指示多个信道之一的选择的激光信号；以及

混合器（113），被配置成接收所述信道集合上的信号并且利用激光信号区分选择的信道上的信号，

其中ROADM节点进一步包括处理器（116），该处理器被配置成基于所述信道集合的总数通过调节输入到混合器的激光信号的功率以便限制相应应答器中的噪声恶化而最大化激光信号与所述信道集合中的至少一个信道之间的功率水平差异。

11.权利要求10的系统，其中处理器（116）进一步被配置成确定功率水平差异与噪声恶化之间的关系并且限制功率水平差异使得将噪声恶化限制到阈值水平。

12.权利要求10的系统，其中处理器（116）进一步被配置成基于其上的信号输入到混合器的信道集合的总数的变化实时动态地最大化功率水平差异。

13.一种用于优化光信号功率的方法（500），包括：

接收（504）其上的信号输入到光学混合器中的多个信道的总数；

基于所述多个信道的总数，确定（508）激光信号与所述多个信道中的至少一个之间的最大功率水平差异，所述激光信号被产生来使得混合器能够区分所述多个信道之一上的信号；以及

依照确定的最大功率水平差异，调节（510）输入到混合器的激光信号的功率以便限制噪声恶化。

14.权利要求13的方法，其中所述确定（508）进一步包括确定功率水平差异与噪声恶化之间的关系并且限制功率水平差异使得将噪声恶化限制到阈值水平。

15.权利要求13的方法，其中所述确定（508）进一步包括限制功率水平差异，使得区分的信号的功率处于上限内。

16.权利要求15的方法，其中上限基于光电检测器的饱和极限，该光电检测器被配置成将区分的信号转换成电信号。

17.权利要求16的方法，其中所述确定（508）进一步包括限制功率水平差异，使得转换的信号的功率处于下限之上。

18.权利要求17的方法，其中下限基于散粒噪声、热噪声和量化噪声中的至少一个。

19.权利要求13的方法，其中所述调节（510）进一步包括调节输入到混合器的所述多个信道中的至少一个上的信号的功率水平。

20.权利要求13的方法，进一步包括：

对所述接收（504）、确定（508）和调节（510）进行迭代，以便基于其上的信号输入到混合器的多个信道的总数的变化实时动态地最大化功率水平差异。