CN102932065B - 一种多子信道的增益平坦装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种多子信道的增益平坦装置及方法，涉及光通信系统中子信道增益的调整，包括波长选择开关、光放大器和分光器，还包括可调滤波器、光功率探测器和控制单元，上述所有部件构成多子信道频谱的监控回路，控制单元控制波长选择开关和可调滤波器，输入信号进入波长选择开关，在波长选择开关输出后，经过光放大器后进入分光器，分光器分出部分功率的信号光反馈送入可调滤波器，可调滤波器滤出部分子信道的信号光输入光功率探测器，光功率探测器将探测结果输入控制单元，控制单元计算不同子信道对应的衰减量，并控制波长选择开关实现增益平坦；本发明不使用光谱仪，降低硬件成本，实现多子信道增益的自动监控，设备集成度高，利于大范围采用。
Description
技术领域
本发明涉及光通信系统中子信道增益的调整，具体来讲涉及一种多子信道的增益平坦装置及方法。
背景技术
带宽呈指数速率增长带来光网络的持续升级，高谱效率、带宽灵活可调成为下一代大容量光传输系统的重要目标。基于多子信道的调制和传输方案能充分利用频谱资源，构建Tbit级别的超宽信道，且能实现带宽灵活可调，成为下一代光传输系统的重要可选方案。多子信道通过合并多个频谱连续的光子信道以承载所需的带宽容量，其中光子载波可通过多光源、超连续谱等多种方式产生，满足频谱间隔固定、载波不相干等要求，加载数据后可构成超宽光信道。
基于多子信道实现Tbit级的大容量光传输已有大量研究，实验中发现构建的超宽光信道增益并不平坦，整个波长范围内增益有高低起伏。这是因为组成超宽光信道的光子信道波长分布范围很宽，光链路中各级放大器对不同波长信号的增益不一致，增益的差异在长距传输中被累积放大，导致接收信号的光谱起伏变形，不同子信道的信噪比和误码率差别很大。这种增益不平坦的现象在超宽连续谱中广泛存在，而且谱宽越宽、中继级数越多，调整难度越大，需要通过动态的监测和调整才能保证多子信道构建的超宽光信道的传输性能。增益平坦成为一个必须解决的问题。
已有实验报道了通过光谱仪配合波长选择开关的监控-反馈控制装置和方法，如图1所示，分光器从光链路中分光送入到光谱仪，光谱仪监测到光谱后，再由计算机处理计算出不同子信道的补偿量，反馈到波长选择开关，波长选择开关再控制光谱的整型。该方案可实现对不同子信道的增益平坦，通过自动反馈控制可避免手工调整的不精确和延时，不同子信道的平坦度可以控制在0.5dB以内，可以满足增益平坦要求。但是，该方案使用光谱仪过于昂贵，且各设备集成度低，不利于在实际工程中大范围采用，因此，需要找到一种简便的实现方案，替代光谱仪和电脑进行自动监控，实现多子信道构建超宽信道中的增益平坦。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多子信道的增益平坦装置及方法，不使用光谱仪，降低硬件成本，实现多子信道增益的自动监控，设备集成度高，利于大范围采用。
为达到以上目的，本发明提供一种多子信道的增益平坦装置，包括波长选择开关、光放大器和分光器，还包括可调滤波器、光功率探测器和控制单元，上述所有部件构成多子信道频谱的监控回路，控制单元控制波长选择开关和可调滤波器，输入信号进入波长选择开关，在波长选择开关输出后，经过光放大器后进入分光器，分光器分出部分功率的信号光反馈送入可调滤波器，可调滤波器滤出部分子信道的信号光输入光功率探测器，光功率探测器将探测结果输入控制单元，控制单元计算不同子信道对应的衰减量，并控制波长选择开关实现增益平坦。
本发明还提供一种基于上述多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，包括如下步骤：S1.首次信号光通过时，波长选择开关设置为光全部通过，信号光依次经光放大器放大、分光器分光后，部分信号光反馈至可调滤波器；S2.控制单元调整可调滤波器的滤波中心波长和滤波宽度，可调滤波器从输入的信号光中滤取上述滤波中心波长和滤波宽度范围内的频谱进入光功率探测器；S3.光功率探测器测得可调滤波器对准滤波中心波长后稳定的光功率；S4.控制单元判断并控制可调滤波器循环扫描不同子信道，得到超宽光信道所占用波长范围内的功率谱分布；S5.根据所述功率谱分布，以各子信道功率中间值为基准，算出各子信道对应的衰减调整值，向波长选择开关输出不同子信道对应的光衰减设置；S6.波长选择开关通过光衰减设置实现超宽光信道范围内的增益平坦，输出期望的平坦波形，转入S2。
在上述技术方案的基础上，所述S2中可调滤波器的截取频率位于超宽光信道各子信道中心，每个滤波中心波长对准超宽光信道对应子信道的中心波长。
在上述技术方案的基础上，所述S2中符合条件的频谱为：滤波宽度小于对应的子信道的频谱宽度。
在上述技术方案的基础上，所述S4中，控制单元判断是否扫描完整个超宽光信道，若是，则直接进入S5；若否，调整可调滤波器的滤波中心波长和滤波宽度，重复步骤S2和S3，直至得到超宽光信道波长范围内的所有子信道功率谱分布后，进入S5。
在上述技术方案的基础上，所述S5中各子信道对应的衰减调整值，即为以各子信道功率的中间值为基准，算出各子信道需增减的光功率。
在上述技术方案的基础上，所述S5中，调整各子信道对应的衰减调整值，满足逐步收敛的要求，逐步逼近预期的平坦波形。
本发明的有益效果在于：
1. 所述多子信道的增益平坦装置可应用于光传输系统的链路各处，实现光多子信道的整形，装置中各部件可分离或以各种方式组合。
2. 所述多子信道的增益平坦方法，基于反馈控制方案，可实现光多子信道的增益自动连续监控，保持系统性能长期稳定。
3. 通过扫描监测不同子信道的功率，控制波长选择开关适时调整各光子信道的增益，获得平整的增益曲线。由于动态扫描周期短，控制的精度高，能获得最优的监控效果。
4. 可调滤波器和光功率探测器可替代光谱仪记录比较不同子信道处的功率，控制单元可基于低速简单DSP甚至单片机实现，可代替电脑等庞大设备。
5. 由于多子信道的增益平坦装置不采用光谱仪，硬件实现成本较低，便于集成，可用于实际大量部署。
附图说明
图1为背景技术中基于光谱仪和波长选择开关的监控-反馈控制装置；
图2为本发明实施例多子信道的增益平坦装置的结构示意图；
图3为本发明多子信道的增益平坦方法的流程图。
附图标记：
波长选择开关1，光放大器2，分光器3，可调滤波器4，光功率探测器5，控制单元6。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，本发明多子信道的增益平坦装置，包括波长选择开关1、光放大器2和分光器3、可调滤波器4、光功率探测器5和控制单元6，上述所有部件构成多子信道的频谱监控回路，控制单元6控制波长选择1开关和可调滤波器4，输入信号进入波长选择开关1，在波长选择开关1衰减后，经过光放大器2放大进入分光器3，分光器3分出部分功率的信号光反馈送入可调滤波器4，其中一部分光信号输入反馈回路用于监测，其余作为输出信号光；可调滤波器4滤出部分子信道的信号光输入光功率探测器5进行功率探测，光功率探测器5将探测结果输入控制单元6，控制单元6计算不同子信道对应的衰减量，并控制波长选择开关1实现增益平坦。
如图2和图3所示，本发明基于多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，包括如下步骤：
S1.首次信号光通过时，波长选择开关1设置为光全部通过，信号光依次经光放大器2放大、分光器3分光后，部分信号光反馈至可调滤波器4。
S2.控制单元6调整可调滤波器4的滤波中心波长和滤波宽度，从输入的信号光中滤取上述滤波中心波长和滤波宽度范围内的频谱进入光功率探测器5。本实施例中以滤波中心波长λi和滤波宽度ωi为例，可调滤波器4截取的频率应该位于超宽光信道各子信道中心，因此中心波长λi应对准超宽光信道第i个子信道的中心波长，滤波宽度ωi应小于对应的第i个子信道的频谱宽度。
S3.光功率探测器5测得可调滤波器4对准第i个子信道中心波长λi时稳定的光功率。
S4.控制单元6判断并控制可调滤波器4循环扫描不同子信道，得到超宽光信道所占用波长范围内的功率谱分布。具体为，控制单元6判断是否扫描完整个超宽光信道，若是，则直接进入S5；若否，调整可调滤波器4的滤波中心波长，重复步骤S2和S3，直至得到超宽光信道波长范围内的全部子信道的功率谱分布后，进入S5。在实际超宽光信道中，各子信道的宽度相等，因此可依据λi+1=λi+ω获得各子信道中心波长，滤波宽度不变。
S5.根据所述功率谱分布，以各子信道光功率中间值为基准，算出各子信道需增减的光功率，也就是各子信道对应的衰减调整值，控制单元6向波长选择开关1输出超宽光信道覆盖波长范围内各子信道对应的光衰减设置。
S6. 波长选择开关1根据光衰减设置实现超宽光信道范围内的增益平坦，输出期望的平坦波形，转入S2。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种多子信道的增益平坦装置，包括波长选择开关、光放大器和分光器，其特征在于：还包括可调滤波器、光功率探测器和控制单元，波长选择开关、光放大器、分光器、可调滤波器、光功率探测器和控制单元构成多子信道频谱的监控回路，控制单元控制波长选择开关和可调滤波器，输入信号进入波长选择开关，在波长选择开关输出后，经过光放大器后进入分光器，分光器分出部分功率的信号光反馈送入可调滤波器，可调滤波器滤出部分子信道的信号光输入光功率探测器，光功率探测器将探测结果输入控制单元，控制单元计算不同子信道对应的衰减量，并控制波长选择开关实现增益平坦。
2.一种基于权利要求1中所述的多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.首次信号光通过时，波长选择开关设置为光全部通过，信号光依次经光放大器放大、分光器分光后，部分信号光反馈至可调滤波器；
S2.控制单元调整可调滤波器的滤波中心波长和滤波宽度，可调滤波器从输入的信号光中滤取上述滤波中心波长和滤波宽度范围内的频谱进入光功率探测器；
S3.光功率探测器测得可调滤波器对准滤波中心波长后稳定的光功率；
S4.控制单元判断并控制可调滤波器循环扫描不同子信道，得到超宽光信道所占用波长范围内的功率谱分布；
S5.根据所述功率谱分布，以各子信道功率中间值为基准，算出各子信道对应的衰减调整值，向波长选择开关输出不同子信道对应的光衰减设置；
S6.波长选择开关通过光衰减设置实现超宽光信道范围内的增益平坦，输出期望的平坦波形，转入S2。
3.如权利要求2所述的多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，其特征在于：所述S2中可调滤波器的截取频率位于超宽光信道各子信道中心，每个滤波中心波长对准超宽光信道对应子信道的中心波长。
4.如权利要求3所述的多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，其特征在于：所述S2中符合条件的频谱为：滤波宽度小于对应的子信道的频谱宽度。
5.如权利要求2所述的多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，其特征在于：所述S4中，控制单元判断是否扫描完整个超宽光信道，若是，则直接进入S5；若否，调整可调滤波器的滤波中心波长和滤波宽度，重复步骤S2和S3，直至得到超宽光信道波长范围内的所有子信道功率谱分布后，进入S5。
6.如权利要求2所述的多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，其特征在于：所述S5中各子信道对应的衰减调整值，即为以各子信道功率的中间值为基准，算出各子信道需增减的光功率。
7.如权利要求2所述的多子信道增益平坦装置的增益平坦方法，其特征在于：所述S5中，调整各子信道对应的衰减调整值，满足逐步收敛的要求，逐步逼近预期的平坦波形。
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