CN103326778A - 用于粗波分复用系统的光功率测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于粗波分复用系统（CWDM）的光功率测量方法和系统，用于实时测量CWDM系统复用波长的功率。本发明将CWDM系统单根光纤中的多路光波长信号分光滤波后再进行功率测量。该方法包括使用解复用器和集成带通滤波器的光探测器，用于波长的分路、滤波和探测；还包括使用多路模拟开关，用于多路波长探测器连接至放大电路，通过依次开通多路模拟开关的方式对各个波长进行逐个测量。本发明突破了传统光功率计不能对多波长系统进行测量的局限性，实现了对CWDM系统中各波长功率的实时测量。本发明极大的方便了CWDM系统的开通和维护，具有很好的实用性。

Description

用于粗波分复用系统的光功率测量方法和系统

技术领域

本发明涉及粗波分复用系统（CWDM）的光功率测量领域，CWDM系统中使用多波长的复用光信号传输数据，本发明涉及准确、快速的复用光信号功率测量方法和系统。

背景技术

光纤通信系统中通常会对光信号强度（功率）进行测量，现有的测量方法是使用光功率计，它多采用光探测器接收光信号产生光电流，再经过电流电压转换、电压放大等电路处理，转换为计算机可识别的信号的方式来测量光功率。现有光功率计将所有接入信号功率都转换为光电流，所以光功率计无法识别特定波长，需要使用者事前知道待测的波长且1次只能测试1个波长信号，即不能用于复用光信号的测量。

目前营运的CWDM系统将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，以增加系统传输能力。CWDM系统最多可复用18路波长，中心波长包括：1271nm,1291nm,1311nm,1331nm,1351nm,1371nm,1391nm,1411nm,1431nm,1451nm,1471nm,1491nm,1511nm,1531nm,1551nm,1571nm,1591nm,1611nm。这样就造成了现有光功率计无法准确测量光纤中各个信号波长的功率，给CWDM系统的开通，维护和维修造成了很大的困难。

发明内容

本发明的目的是解决现有功率计方法无法测量CWDM系统中复用光信号的功率的问题，提供一种用于粗波分复用系统的光功率测量方法和系统，方法和系统可以同时测量CWDM系统中最多达18路光信号的功率。

该方法将CWDM系统的复用光信号接入该系统，由该系统将不同波长的光信号进行2次分光滤波后，照射到光探测器的光敏面产生光电流。模拟开关在单片机的控制下依次接通各探测器到放大电路，进放大得到功率信号，再由单片机对功率信号进行处理和显示，完成对CWDM复用光信号各波长功率的测量。

本发明提供的用于粗波分复用系统的光功率测量方法，包括如下步骤:

第1、将粗波分复用系统的复用光信号通过光接口接入解复用器进行光信号分光，将复用光信号分解成单路波长信号；

第2、将经过解复用器分光后的各单波长信号分别送入集成带通滤波器的光探测器中，这种光探测器由带通滤波器和光敏面组成，带通滤波器仅通过它通带中心波长的光信号，滤除其它波长信号，通过的信号照射到光敏面上产生光电流，用于后续放大电路处理。各带通滤波器的通带中心波长与解复用器输出端口输出的波长匹配；

第3、将第2步光探测器产生的光电流输入多路模拟开关，由单片机通过地址控制线选通多路模拟开关，依次使各光探测器产生的光电流进入放大电路，放大电路将光电流转换为单片机可识别的功率信号；

第4、将各波长的功率信号依次送入单片机，由单片机经过计算后得出各波长的光功率值并显示。

本发明同时提供了一种用于粗波分复用系统的光功率测量系统，该系统包括解复用器、集成带通滤波器的光探测器、多路模拟开关、放大电路、单片机和显示单元；所述的解复用器通过光接口接入粗波分复用系统的复用光信号，解复用器的输出端连接各个集成带通滤波器的光探测器的输入端，光探测器的输出端分别连接多路模拟开关的输入端，多路模拟开关的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接单片机，单片机通过地址控制线连接多路模拟开关的控制端，用于控制各光探测器与放大电路的连接，单片机连接显示单元。

本发明方法的特点：

1）带有2级分光和滤波系统，它由解复用器和光探测器中的带通滤波器组成。

从光接口接入的CWDM复用光信号进入解复用器，解复用器根据中心波长的不同，导入各自的输出端口，同时抑制其它波长进入，即将复用光信号分解为单波长信号，起到了第一次分光和滤波作用。解复用器相邻波长抑制比可以达到25dB以上。光接口可以是FC,SC,ST或LC等接口。

经过解复用器分光的单波长信号还不能用于功率测量，因为解复用器相邻波长抑制比仅25dB以上，即相邻波长功率串扰度仅好于三百分之一，相邻波长的干扰使功率测量很不准确。此时的各单波长光信号进入集成带通滤波器的光探测器，须注意的是带通滤波器的通带中心波长应与它接入的复用器输出端口输出的波长匹配。该带通滤波器仅通过特定中心波长的光信号，抑制相邻波长通过，相邻信号隔离度达20dB以上，实现波长的第二次滤波。

经过两次滤波的单波长信号与相邻波长隔离度达到25+20=45dB以上，即相邻波长功率串扰度好于三万分之一，足以保证功率测量的准确性。

2）经过2次滤波的各单波长信号可以用于功率测量，但是由于有多达18路光探测器都需要与放大电路连接，放大电路过多会造成系统臃肿和浪费。本发明使用一颗多路模拟开关，18路光探测器连接模拟开关输入端，开关唯一的输出端连接到放大电路，由单片机通过地址控制线选通各探测器与放大电路的连接，仅需1个放大电路就可放大18路信号，从而大大降低系统的成本。

本发明的优点和有益效果：

1）分光系统采用2级分光和滤波设计，使相邻信号隔离度达到45dB以上，杜绝了相邻信号对功率测量的影响，极大地提高了测量准确性；

2）由模拟开关接通探测器与放大电路，由一套放大电路对多达18路信号进行放大处理，降低了器件数量和电路复杂性，降低了成本和系统复杂性，适用于批量生产，也适应产品化的需要。

附图说明：

图1是本发明粗波分复用系统光功率测量系统原理框图。

图2是本发明的解复用器分光原理图。

图3是本发明的集成带通滤波器的光探测器工作示意图。

图4是本发明的多路模拟开关选择光探测器原理图。

具体实施方式

实施例1、测量系统

如图1所示用于粗波分复用系统的光功率测量系统，该系统包括18路解复用器、18路集成带通滤波器的光探测器、多路模拟开关、放大电路和单片机。所述的18路解复用器通过光接口连接CWDM系统复用波长光信号，解复用器的18路输出分别连接集成带通滤波器的光探测器的18路输入端，集成带通滤波器的光探测器的18路输出分别连接模拟开关的输入端，多路模拟开关唯一的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接单片机，单片机通过地址控制线连接多路模拟开关的控制端，用于选通18路光探测器与放大电路，单片机连接显示单元。

解复用器可以选用光迅科技或者上海中科的粗波分复用器，相邻信道隔离度大于25dB；集成带通滤波器的光探测器采用武汉昱升科技的尾纤式光探测器，带通滤波器的通带中心波长与上述18路光中心波长相同，相邻信道隔离度大于20dB；多路模拟开关可以选用18路及其以上的型号。放大电路、单片机和显示等电路与常规光功率计相同，连接方式如图1。

实施例2、测量方法

本发明提供的用于CWDM系统的光功率测量方法，包括如下步骤:

第1、将波分复用系统的CWDM复用波长光信号送入解复用器进行光信号分解，将复用的光信号分解成18路单波长信号；

第2、将经过解复用器分光滤波后的18路单波长信号分别送入集成带通滤波器的光探测器，产生光电流，用于后续放大电路处理；其中各带通滤波器的通带中心波长分别与解复用器输出端口输出的波长匹配；

第3、将第2步经过光探测器产生的18路光电流输入多路模拟开关，光探测器输出端分别连接模拟开关的输入端，多路模拟开关唯一的输出端连接到放大电路，由单片机通过地址控制线选通18路光探测器分别与放大电路的连接；

第4、经放大后的18路光电流信号先后送入单片机，由单片机经过计算后得出各单波长信号各自的光功率数值并输出。

下面结合一个具体实例说明本发明方法测量CWDM复用波长光信号功率的过程：

一、设CWDM工作信号有1511,1531和1551nm三个波长，假设1511,1531和1551nm三个波长功率分别是3mW，0.003mW，3mW,(3mW约为CWDM系统功率上限，0.003mW约为系统接收功率下限)。为简化叙述，在此仅考察1531nm光信号功率。

首先通过FC接头将上述三个波长信号接入解复用器，解复用器将三个波长光信号分光后送入各自集成带通滤波器的探测器中，如图2，探测器中的带通滤波器把接收到的光信号进行第2次滤波后，得到相邻波长干扰极小的单波长信号，照射到光敏面上，产生光电流，如图3。

二、三个光探测器产生与各自波长功率相对应的光电流，多路模拟开关在单片机的控制下依次接通光探测器和放大电路，放大电路将光电流进行放大得到功率测量信号，单片机依次处理这些信号并显示（如图4），完成测量过程。

经过2次分光后，1511nm串扰到1531nm的功率约为0.00003mW,1551nm串扰到1531nm的功率为0.00003mW,1531nm光探测器实际接收到光功率约为0.003+0.00003+0.00003=0.00306mW,误差（（0.00306-0.003）/0.003）×100%=2%,优于高精度功率计3%的测量误差。其它波长计算相同。

Claims (4)

1.一种用于粗波分复用系统光功率的测量方法，其特征在于包括如下步骤:

第1、将粗波分复用系统的复用光信号通过光接口接入解复用器进行光信号分光，将复用光信号分解成单路波长信号；

第2、将经过解复用器分光后的各单波长信号分别送入集成带通滤波器的光探测器中，这种光探测器由带通滤波器和光敏面组成，带通滤波器仅通过它通带中心波长的光信号，滤除其它波长信号，通过的信号照射到光敏面上产生光电流，用于后续放大电路处理；各带通滤波器的通带中心波长与解复用器输出端口输出的波长匹配；

第3、将第2步光探测器产生的光电流输入多路模拟开关，由单片机通过地址控制线选通多路模拟开关，依次使各光探测器产生的光电流进入放大电路，放大电路将光电流转换为单片机可识别的功率信号；

第4、将各波长的功率信号依次送入单片机，由单片机经过计算后得出各波长的光功率值并显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的粗波分复用系统的复用光信号最多有18个，中心波长包括：

1271nm,1291nm,1311nm,1331nm,1351nm,1371nm,1391nm,1411nm,1431nm,1451nm,1471nm,1491nm,1511nm,1531nm,1551nm,1571nm,1591nm,1611nm；则该方法可测量的复用光信号最多可以达到18路。

3.一种用于粗波分复用系统的光功率测量系统，其特征在于该系统包括解复用器、集成带通滤波器的光探测器、多路模拟开关、放大电路、单片机和显示单元；所述的解复用器通过光接口接入粗波分复用系统的复用光信号，解复用器的输出端连接各个集成带通滤波器的光探测器的输入端，光探测器的输出端分别连接多路模拟开关的输入端，多路模拟开关的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接单片机，单片机通过地址控制线连接多路模拟开关的控制端，用于控制各光探测器与放大电路的连接，单片机连接显示单元。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述的解复用器最多能分18个波长光信号，解复用器输出端数量、集成带通滤波器的光探测器数量和多路模拟开关输入端数量最多可达18路。

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