CN103378906B - 采用相干检测及带外信道识别的光学通信链路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及采用相干检测及带外信道识别的光学通信链路。一种光学系统可包括：多路分配器，用于接收光学信号并将光学信号多路分别为多个光信道；检测器电路，用于接收多个光信道，并识别多个光信道的一个光信道的预定信道识别跟踪音频；以及接收器，用于从所述检测器电路接收具有所识别的预定信道识别跟踪音频的光信道，并对所述光信道进行处理。

Description

采用相干检测及带外信道识别的光学通信链路及方法
技术领域
本发明涉及一种光学系统和方法，更具体地涉及采用相干检测及带外信道识别的光学通信链路和方法。
背景技术
诸如光纤通信系统的光学系统可包括传输光学信号的光学发射器以及利用单光纤上的多个光信道(例如，具有不同载波)从光学发射器接收光学信号的光学接收器。光学接收器可利用光学信号的直接检测来检测这些单光纤上的输入光学信号。直接检测的缺点在于，由于普通光电检测器的光学宽带特性，而导致缺乏区分光信道频率的能力。同样，如果在直接检测接收器上附带有一个以上的光信道(opticalchannel)，则通过光电检测器(例如，解调的电输出)可以将一个以上的光信道转换为基带，每个转换的光信道可以彼此干涉，从而劣化了光信道中所携带的信息的质量。该干涉可以被称为串扰。
在直接检测的情况下，如果在接收端口上附带有一个以上的光信道，则可以在接收器中使用固定的光频鉴别器(例如，光学滤波器)以减少上述的串扰问题。可选地，可以采用可调谐光学滤波器来代替固定光学滤波器。可调谐滤波器能够在接收端口处提供灵活的光学频率选择，但与在接收端口之前选择光学频率的可选的光学频率选择结构(例如，光分插复用器(opticaladd/dropmultiplexer，OADM)或可重构的OADM(ROADM)结构)相比，可调谐光学滤波器是昂贵和复杂的。
ROADM提供了一种用于构建自动进行分插光学频率分配的光学网络的装置。分插上的光学端口分配的光学频率可以是固定的或可重构的。对于后者，可以使用无色ROADM功能(其中，可以将以多种光学频率的多个信道广播(broadcast)至多个接收器)使得随着网络需求的变化灵活地重构光学连接。将多个信道广播至光学端口可以使得接收器能够将所关注的附带的信道(或多个信道)与其他附带的信道进行区分，这可能导致复杂性，诸如以上在直接检测接收器的情况下所描述的那些。
提供无色ROADM功能的一种方式为通过可用作光频鉴别器(例如，代替光学滤波器)的本地振荡器(LO)使用相干检测。例如，可以使用光学相干外差或零差检测。在外差检测中，所关注的(一定频率的)光学信号(或信道)在光电二极管中非线性地与基准LO光学频率混合。可以以接近光学信号的光学频率来设置基准LO光学频率。来自光电二极管的所得电流可以携带以光学频率的原始信号的原始光学信号信息(例如，振幅、相位及频率调制)，但可以在不同的频率处(例如，信号光学频率与LO光学频率之间的差)居中。可以对所得的光学信号的电流电表示进行电滤波。
如果LO光学频率相对于光学信号偏移小于光学信号的特定量(例如，光学信号的符号率或模拟带宽)(这通常被称为“内差探测(intradyne)”检测)，则简单的低通电滤波足以拒绝不必要的信道。电滤波可以通过以下来完成：在光电二极管之后至少一个专用电滤波器(例如，低通或带通)的增设；对不期望的信道进行滤波的电功能的固有带宽；或其组合。在多个光学信号(信道)出现在光电二极管处的情况下，可以使用电滤波来拒绝来自后继信号处理的不期望的信道以提供频率区分。然而，尽管相干接收器可利用LO作为鉴频器(frequencydiscriminator)，但相干接收器不能确定在相干接收器上附带的信道的数量和/或类型。
可通过网络控制面(例如，可以控制光学系统且可以对信道的数量进行初始设置的硬件或硬件与软件的组合)将接收器上附带的信道的数量和/或类型提供至接收器(或接收器的控制模块)。然而，如果信道由不受网络控制面(networkcontrolplane)的源提供(例如，来自外部或第三方源的外来光学频率信道)，则网络控制面不可能具有有关该信道的信息。在没有有关该信道的信息的情况下，网络控制面不可能为接收器提供接收器上附带的信道的数量。在这种情况下，这些信道(例如，外来光学频率信道)，包括附带至接收器的信道的数量，对网络控制面来说是未知的，并因此对接收器来说也是未知的。
如果附带的信道数量不被网络控制面所知，则接收器上附带的信道的数量可以由LO进行检测。LO可以在可能的光信道频率范围内进行扫描，寻找每个光信道频率处的信号信道的存在(例如，通过监控来自接收器中的至少一个光电二极管的光电流)来找到接收器上附带的信道的数量。然而，由于上述LO扫描的性质，以这种方式使用LO可能会损害或干扰服务。
发明内容
在一种可能的实施方式中，提供一种示例性光学系统。该示例性光学系统可包括多路分配器，用于接收光学信号并将光学信号分解成多个光信道。另外地或可选地，该示例性光学系统可包括检测器电路，用于接收多个光信道，并识别多个光信道中的一个光信道的预定信道识别跟踪音频。另外地或可选地，该示例性光学系统可包括接收器，用于从所述检测器电路接收具有所识别的预定信道识别跟踪音频的光信道，并对所述光信道进行处理以便输出数据流。
在另一种可能的实施方式中，示例性方法可包括：通过一个或多个设备设置预定信道识别跟踪音频，将预定信道识别跟踪音频叠加在光学信号上；通过一个或多个设备接收具有叠加预定信道识别跟踪音频的光学信号，以及通过一个或多个设备对光学信号中的跟踪音频进行扫描。
另外地或可选地，该示例性方法还可包括通过一个或多个设备识别光学信号中的接收器信道的预定信道识别跟踪音频；通过一个或多个设备将预定信道识别跟踪音频提供给所述一个或多个设备的控制模块；以及通过控制模块将本地振荡器设置为预定光学频率。另外地或可选地，该示例性方法还可包括在至少一个光电二极管中将LO光学频率与光学信号进行混合，以便基于预定信道识别跟踪音频输出选择光信道的电表示；以及通过一个或多个设备对所述选择信道进行处理以便输出数据流。
在另一种可能的实施方式中，示例性接收器设备可包括检测器电路，用于：接收具有包括具有调幅跟踪音频的光信道的不同频率的多个不同光信道的光学信号，扫描具有调幅跟踪音频的光信道的光学信号，并识别具有调幅跟踪音频的光信道。另外地或可选地，该示例性接收器设备可包括接收器，用于：接收具有包括具有调幅跟踪音频的光信道的多个不同光信道的光学信号并从所述检测器电路接收识别调幅跟踪音频的信息。另外地或可选地，该示例性接收器设备可包括接收器，用于：对光学信号进行滤波以接收具有调幅跟踪音频的光信道并对具有调幅跟踪音频的光信道进行处理以便输出数据流。
在一种可能的实施方式中，示例性发射器设备可包括多个光源，用于生成具有第一频率类型的多个光学信号及叠加在第一频率类型上的数据，以及多个识别发生器，用于提供具有第二频率类型的跟踪音。另外地或可选地，多个识别发生器可将跟踪音叠加在多个光信道或多个光源上以便将多个光信道叠加在跟踪音上。另外地或可选地，该示例性发射器设备可包括多路复用器，用于将来自多个识别发生器的多个光信道组合为光学信号。
附图说明
结合至并构成该说明书的一部分的附图和描述一起示出了本文所描述的一个或多个实施方式，说明了这些实施方式，在附图中：
图1A至图1D示出了如本文所述的可以被用于经由光信道的振幅调制来对信道识别音进行编码的示例性光学频率；
图2示出了如本文所述的将一个或多个信道识别音提供至一个或多个光学信号的示例性系统的概述；
图3示出了如本文中所述的传输模块的示例性实施方式；
图4示出了如本文中所述的接收模块的示例性实施方式；
图5为如本文中所述的用于识别并接收光信道的示例性处理的示例性流程图；
图6示出了如本文中所述的光学系统中的网络控制面。
具体实施方式
以下详细描述参照附图。不同附图中的相同参考编号可以表示相同或相似的元件。
本文描述的系统和/或方法可在光学传输信道上提供叠加的信道识别音(例如，跟踪音)以提供用于无色功能系统和/或方法的信道识别。跟踪音可包括光学传输信道中的光学信号的振幅调制。可以以唯一地选择跟踪音，从而使得可以区分特定的跟踪音频和其他跟踪音频以从其他的光学信道中识别一个光学信道。
跟踪音可以是可使用接收器处的信噪比(SNR)来区分一个跟踪音与另一个跟踪音的低频调制音。跟踪音可以与光信道组合，从而使得可以区分特定光信道与其他光信道。另外或可选地，光信道频率可以与光学本地振荡器(LO)频率相关，从而使得一旦识别特定光信道，可以通过特定光信道使用特定光学本地振荡器频率以允许通过接收器进行检测。
图1A至图1D示出了可以被用于经由光信道的振幅调制来对跟踪音进行编码的示例性频率。示例性频率被示为大致示出将跟踪音频和数据信号叠加在光学载波频率上的概念，并未按比例示出。
图1A示出了跟踪音频(fn)。跟踪音频可以在1Hz和1GHz之间。在一个实施方式中，跟踪音频可以在10kHz和1MHz之间。
如图1B所示，示出了光信道频率(Fn)。在一种实施方式中，光信道频率(Fn)可具有180-210太赫兹(THz)范围内的频率。例如，可以提供192THz的光信道频率(Fn)。可以独立于跟踪音频(fn)及光信道频率(Fn)来选择振幅调制深度。可以将振幅调制深度选择为通过接收器处的跟踪音的SNR来平衡对数据的影响。例如，如果选择小的振幅调制深度，那么振幅调制可能会对数据产生很小的影响或几乎不产生影响，但可能会导致接收器处跟踪音的低的SNR。另一方面，如果选择大的振幅调制深度，那么振幅调制可能对数据产生大的影响，但也可能会导致接收器处跟踪音的高的SNR。在一种实施方式中，振幅调制深度可以在大致1％至20％的范围内。
图1C示出了随着图1B的光信道的振幅调制而编码的图1A的跟踪音频(fn)。如图1C所示，可以将跟踪音频(fn)叠加在图1B的光信道频率(Fn)上，从而产生包括跟踪音频(fn)叠加在光信道频率(Fn)上的光信道频率(Fn)的振幅修改信道。
图1D示出了其上叠加有数据的跟踪音频(fn)及光信道频率(Fn)。为简单起见，示出了通断键控振幅调制数据格式(on-off-keyedamplitudemodulationdataformat)，但数据也可以相位、频率、偏振或其组合(未示出)进行编码。在一种实施方式中，可以在100Gb/sec的范围内提供数据。如图1D所示，可以分别区分跟踪音频(fn)、光信道频率(Fn)及编码数据，且跟踪音频(fn)可允许光信道频率(Fn)及编码数据在不受跟踪音频(fn)干扰的情况下进行操作。例如，如果跟踪音频(fn)太高，那么光信道频率(Fn)和/或编码数据不可能从频率的组合进行读取或可能会受高的跟踪音频(fn)干扰。
如图所示，可以以比光信道频率(Fn)低的频率提供跟踪音频(fn)。例如，可以以特定频率(例如，与光信道频率(Fn)及数据速率相比明显更低的频率)提供跟踪音频(fn)，以便可以轻易检测到光信道中编码的数据。
图2示出了将一个或多个跟踪音频(fn)提供给一个或多个光学信号的示例性系统200的概述。如图2所示，示例性系统200可包括多个发射器210-1至210-n(n＞1)(在某些情况下统称为“发射器210”或单独称为“发射器210”)、多个识别发生器220-1至220-n(n＞1)(在某些情况下统称为“识别发生器220”或单独称为“识别发生器220”)，多路复用器230、光学通信路径235、多路分配器240、多个检测器电路250-1至220-m(m＞1)(在某些情况下统称为“检测器电路250”或单独称为“检测器电路250”)、多个接收器260-1至260-m(m＞1)(在某些情况下统称为“多个接收器260”或单独称为“多接收器260”)以及网络控制面270。尽管图2示出了系统200的示例性组件，但在其他实施方式中，系统200可包括更少的组件、不同的组件、不同配置的组件或除图2中所述的组件之外的其他组件。
可选地或另外地，系统200可以执行描述为由系统200的一个或多个组件执行的一项或多项任务。可选地或另外地，系统200的传输侧上的组件(例如，发射器210、识别发生器220及多路复用器230)和/或系统200的接收侧上的组件(例如，多路分配器240、检测器电路250及接收器260)可以在一个设备中实现或可以在分开的多个设备中实现。
发射器210可包括光源，比如激光。发射器210可以与多个数据或信息流中的一个相关联。将相对于图3进一步讨论发射器210。
识别发生器220可包括为发射器210的一部分或与发射器210分离的电路，比如分离的模块、卡或板。识别发生器220可包括用于生成特定信道识别的数字表示的数字信号处理器(DSP)。在一种实施方式中，识别发生器220可包括用于将跟踪音(例如，特定信道识别音)叠加在光学信号上的DSP。特定信道识别的数字表示可以通过数模转换器(DAC)转换为模拟表示。模拟形式的特定信道识别的数字表示可通过放大器提供给多路复用器230以便将模拟信道识别叠加在传输信号上。在一种实施方式中，放大器可包括线性放大器。
如果识别发生器220在发射器210的外部实现，那么识别发生器220可以设置在发射器210和合成器230之间。识别发生器220可包括从发射器210或从网络控制面270接收跟踪音分配的发射器侧元件，所述网络控制面为发射器210设置光学频率及相应的跟踪音。以下将相对于图6对网络控制面270及控制模块进行讨论。
识别发生器220可以为由发射器210提供的每个信道提供跟踪音。以下将相对于图3及5对识别发生器220进行进一步讨论。
多路复用器230可包括光合成器、多路复用器、阵列波导光栅(AWG)和/或一个或多个光学滤波器。多路复用器230可将光学信号与来自发射器210的跟踪音组合成至光学通信路径235的单个输出。
光学通信路径235可包括光学传输光纤或光纤组。光学传输光纤或光纤组可包括石英光纤或任何其他类型的光纤。光学通信路径235可包括将一个或多个光学信号从多路复用器230传输至多路分配器240的光学信号传输线。
光学通信路径235可跨越很长一段距离，比如数百或数千千米，在这段距离内光学信号在传输线中可能会劣化，如上所述。光学通信路径235可以使用一个或多个放大器，比如掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼放大器等，以及其他组件来沿传输线提供光学信号。
多路分配器240可包括多路分配器、光学去合成器、光分路器、AWG和/或一个或多个滤波器。多路分配器240可以将来自光学通信路径235的一个或多个光学信号分解为或解复用为用于检测器电路250及接收器260的多个光学信号。
检测器电路250可包括为接收器260的一部分或与接收器260分离的电路，比如独立模块、卡或板。检测器电路250可包括用于将光电流转换为比例电压的放大器。在一种实施方式中，放大器可包括跨阻放大器(TIA)。检测器电路250还可包括用于将多路分配器240提供的一个或多个模拟信号数字化的模数转换器(ADC)。检测器电路250还可包括用于(通过ADC)处理来自多路分配器240的数字信号的DSP。
如果检测器电路250在接收器260的外部实现，那么检测器电路250可以设置在去合成器240及接收器260之间。检测器电路250可包括接收器侧元件，该接收器侧元件可以与接收器260通信以便向接收器260提供(直接向接收器260提供或通过网络控制面270提供)多个信道或其他的信息。接收器侧元件可以基于每个接收器260而设置或可以设置为在多个接收器260之间共享。例如，连接至每个接收器的输入光纤上的光学抽头的光开关可以用来与多个接收器260共享接收器侧元件。以下将相对于图4和图5对检测器电路250进行进一步讨论。
接收器260可包括光学接收器，比如光电二极管。接收器260可以从多路分配器240和/或检测器电路250接收一个或多个光学信号或信道。
网络控制面270可包括被配置为控制系统200的计算机硬件或硬件与软件的组合。网络控制面270可以被配置为控制发射器210、识别发生器220、多路复用器230、多路分配器240、检测器电路250和/或接收器260。网络控制面270还可以被配置为控制系统组件中的一个或多个控制模块，作为不同级别的控制。例如，网络控制面270可控制整个系统200(例如，在全国)。将相对于图6对网络控制面270进行进一步讨论。
图3为传输模块300的示例性实施方式。传输模块300可包括发射器210、识别发生器220及控制模块340。
在一种实施方式中，发射器210可包括光源350、可变光衰减器(VOA)360、370及数据调制器380。在一些实施方式中，发射器210可包括更少的或更多的组件。
光源350可包括激光。光源350可向VOA360提供光学信号。
VOA360、370可包括马赫-曾德尔干涉仪或可以调节光功率电平的其他设备，比如基于衍射或孔径的设备。VOA360、370可调节来自光源350的光学信号的光功率电平并可由控制模块340和/或网络控制面(比如，网络控制面270)进行控制和调节。
数据调制器380可包括偏振分束器、多个光电二极管、调制电路、偏振旋转器和/或偏振合束器。数据调制器380可通过对来自光源350的光学信号进行调制而向VOA370提供数据调制信号375。可以在光源上以光振幅、相位、频率、偏振或其任意组合对数据进行编码。
识别发生器220可包括DSP310、DAC320及放大器330。在其他实施方式中，识别发生器220可包括其他组件。在一种实施方式中，识别发生器220可以与发射器210中的光源350及VOA360、370通信。识别发生器220可以向发射器210中的一个或多个VOA，比如VOA360、370提供信道识别。
控制模块340可包括可控制发射器210中的光源350的电路。在一种实施方式中，控制模块340可直接控制光源350以对来自光源350的光学信号进行调节。另外地或可选地，控制模块340可控制识别发生器220以将信道识别信息传递至发射器210。另外地或可选地，控制模块340可以控制识别发生器220从而使得识别发生器220产生跟踪音。
识别发生器220可向发射器210的多个部分提供跟踪音以便叠加在数据信号上。在一种实施方式中，光源350可以直接(箭头385)由识别发生器220驱动，这可以对光源进行振幅调制以便在经由数据调制器380编码数据之前将来自识别发生器220的跟踪音叠加在光学信号398上。另外地或可选地，识别发生器220可以将信号(箭头390)发送给VOA360以便利用来自识别发生器220的跟踪音对光源350的输出进行振幅调制，从而在经由数据调制器380编码数据之前形成叠加在光学信号398上的跟踪音。另外地或可选地，识别发生器220可以将信号(箭头395)发送给VOA370以便对来自数据调制器380的数据调制信号375进行振幅调制，从而形成叠加在光学信号398上的跟踪音。
图3仅为说明的目的示出了发射模块300的示例性组件。在其他实施方式中，发射模块300可包括更少的组件、不同的组件、不同配置的组件或除图3中所述的组件之外的其他组件。另外地或可选地，传输模块300的一个或多个组件可执行描述为由传输模块300的一个或多个其他的组件所执行的一项或多项任务。
图4为接收模块400的示例性实施方式，如本文所述。接收模块400可包括具有LO410、多个VOA415、多个偏振分光元件420、可调谐滤波器425、多个混合式混频器430、多个光电检测器440、多个放大器/滤波器445、多个ADC450、DSP455及监控光电检测器(MPD)485的接收器260。接收模块400还可包括具有DSP460、ADC470及放大器480的检测器电路250。接收模块400还可包括控制模块490。
LO410可以是能够将所关注的信道与可以接收器260上附带的多个信道(诸如激光)进行区分的一种设备。在一种实施方式中，LO410结合光电检测器440一起可执行滤波功能。LO410可以由控制模块490控制以便将LO410的频率设置为特定频率(例如，接收器信道435)。光学信号405可以与来自LO410的接收器信道435混合，并根据光学信号405中的一个频率或多个频率，接收器信道435和光学信号405的组合可以由或不能由DSP455接收。
例如，当光学信号405的频率非常接近LO410的接收器信道435的频率时，光学信号405的电表示可以由接收器260的DSP455接收。如果所述频率接近，但还不够近，则光学信号405的电表示可以以劣化的状态被传输至DSP455。如果频率离得太远，DSP455则不会接收光学信号405的电表示(例如，因可调谐滤波器425、接收器信道435、光电检测器440及放大器/滤波器445的组合提供的滤波功能的缘故)，从而导致了光学信号405中的信息丢失。
另外地或可选地，LO410可以基于接收器260上将附带的多个信道对信道进行扫描和挑选。例如，如果未提供跟踪音频，但在接收器260上附带了一个或多个信道，那么LO410可以逐步通过一系列潜在信道，并可以对光学信号405中的一个或多个信道进行检测。
VOA415可包括马赫-曾德尔干涉仪或可以调节光功率电平的其他设备，比如基于衍射或孔径的设备。VOA415衰减可由控制模块490和/或网络控制面(比如，网络控制面270)进行控制和调节。VOA415可以位于监控光电检测器485的抽头之前或之后的光学信号路径中，或VOA415可以位于偏振分光元件420(未示出)之前或之后的光学信号路径中。
偏振分光元件420可包括棱镜，比如沃拉斯顿棱镜，或偏振分光元件420可包括可以利用反射偏振、双折射、薄膜干涉或其任意组合将入射光束分成不同偏振的任何光学设备，比如线性偏光器。偏振分光元件420可以被设置为将输入信号分成两种正交偏振，每种偏振被传送至两个混合式混频器430。
偏振分光元件420还可包括保偏功分器(polarizationmaintainingpowersplitter)。偏振分光元件420可包括局部反射镜以便将来自LO410的一部分光传输至第一混合式混频器430。偏振分光元件440可以将剩余的光反射到第二混合式混频器430。在一种实施方式中，偏振分光元件420可以将来自LO410的功率分割给两个混合式混频器430。
可调谐滤波器425可包括可以被调节为设置滤波器频率的滤波器，比如光学滤波器。可调谐滤波器425可由控制模块490和/或网络控制面(比如，网络控制面270)进行控制，以便对光学频率、带宽或这两者(作为接收器设置的一部分)进行调节。可调谐滤波器425可以位于MPD485之后的信号路径中且可以在偏振分光元件420之前或之后。可调谐滤波器425可以是固定带宽滤波器形状，或可调节带宽和/或形状。可调谐滤波器425还可包括环形谐振器，或基于布拉格光栅的可调谐光学滤波器、AWG、马赫-曾德尔干涉仪、法布里-珀罗干涉仪或使用衍射、反射、偏振和/或干扰来获得所期望的光学滤波的其他结构。例如，可调谐滤波器425可包括具有二阶超高斯分布及400GHz光学带宽的滤波器，或还可以使用其他滤波器形状及光学带宽。
混合式混频器430可包括为偏振敏感型(polarizationsensitive)、偏振不敏感型(polarization-insensitive)或偏振分集型(polarizationdiverse)相干混频器。混合式混频器430可以设置有差分输出。混合式混频器430可以将来自光学信号405及LO410的信号进行混合以便将信号输出给多个光电检测器440。
可以设置混合式混频器430与偏振分光元件420以为接收器模块400提供偏振和相位分集(polarizationandphasediversity)。例如，可以设置两个混合式混频器430以将来自偏振分光元件420的输入进行混合。混合式混频器430可以将同相(I)或正交相(Q)(例如，与同相(I)相差90度)信号输出给光电检测器440。
光电检测器440可包括光电二极管。在一种实施方式中，光电检测器440可以被设置为几组平衡式光电检测器。例如，如图4所示，八个光电检测器440可以被设置为四组平衡式光电检测器440。光电检测器440可以从混合式混频器430接收混合的LO信号并将光学信号的电表示提供给电子放大器/滤波器445。
放大器/滤波器445可包括线性放大器、名义上为线性的放大器、滤波器或它们的组合。在一种实施方式中，放大器/滤波器445可以设置有差分输出并可由控制模块490控制以便为检测器电路250中的放大器480提供增益调节。在其他实施方式中，放大器/滤波器445可以被设置为进行过滤并且进行放大。例如，放大器/滤波器445可包括分离元件滤波器，该分离元件滤波器可以与放大器、ADC、DSP组合，或分布在其任意组合中。
ADC450可包括一种可将模拟电信号转换为数字电信号的设备，比如集成电路。ADC470可以与ADC450类似，但以较低的采样率进行操作。ADC450可以将来自放大器445的模拟电信号数字化以提供给DSP455。类似地，ADC470可以将来自放大器480的模拟电信号数字化以提供给DSP460。
DSP455、460可包括处理器，比如集成电路等。DSP455、460可提供数字信号处理。DSP455可用在接收器260中以对来自ADC450的数字化信号进行处理。类似地，DSP460可用在检测器电路250中以对来自ADC470的数字化信号进行处理。
放大器480可包括TIA、线性放大器或名义上为线性的放大器。放大器480可用于将光电流转换为比例电压。
监控光电检测器485可包括检测跟踪音(比如调幅跟踪音)的二极管，比如光电二极管。在一种实施方式中，可以使用高速数据检测二极管(比如光电检测器440)而不是光电检测器485，以将跟踪音的振幅调制转换为电基带表示。
控制模块490可包括可控制接收模块400的多个部分的电路或数字信号处理器或具有微处理器的计算机。在一种实施方式中，控制模块490可以控制LO410以将LO410的频率设置为特定光学频率、光学功率或其组合。将相对于图6对控制模块490进行进一步讨论。
LO410可以由管理系统(例如，控制模块490或网络控制面270)引导以被设置为预定频率(例如，对应于预定跟踪音或信道频率)。
另外地或可选地，如果网络控制面270无法或不能提供预定跟踪音频，那么DSP460中的数字滤波器可以基于跟踪音频被设置成发现光学信号的频率。例如，可以通过自动发现接收器260中存在什么信道并基于可被自动发现的一个或多个信道设置LO410的频率来对数字滤波器的频率进行设置。
自动发现信道可以与数据路径平行发生，以便不受设计的服务影响，而且还通过监控来自一个或多个数据光电检测器的光电流来完成自动发现的频率(例如，跟踪音频)检测。
利用已知的接收器260中的信道数量，可以与总光学接收器功率一起确定并报告每个信道的光学功率。该信息然后可以被用于调节接收器设置以达到最佳性能(例如，调节LO功率、TIA增益设置或DSP性能比如抗混叠滤波)。
另外，可以使用跟踪音调制的深度来测量光学信号405的其他性能。这包括通过将跟踪音中的功率与光学信号405中的总功率进行比较来评估有关光学信号405的光学噪声，和/或通过比较各个跟踪音中的功率来评估系统200中其他光学信号的相对功率。
通过设置包括检测器电路250的光学系统200，接收器260(使用时)可以识别接收器260上附带的信道数量、接收器260上附带的各个信道(信道)频率、光信道的相对功率及信道的光学SNR，而不需要来自网络控制面的信息。
图5为识别并接收光信道的示例性处理500的示例性流程图。处理500可以由接收器模块400和/或网络控制面270的组件执行。
处理500可包括设置跟踪音的频率以及本地振荡器的接收器信道(框510)。在一种实施方式中，跟踪音的频率和/或接收器信道可以由控制模块490和/或控制面进行设置。例如，跟踪音的频率(例如，将DSP460设置为在光学信号405中发现的频率)和/或接收器信道435(例如，将LO410设置为进行滤波的光学频率)可以直接由控制面(比如网络控制面270)进行设置，可以经由控制模块490通过控制面进行设置，或可以通过控制模块490进行设置。例如，跟踪音的频率可以在1Hz和1GHz之间，接收器信道435的频率可以在190THz和200THz之间。
处理500可包括接收光学信号(框515)。在一种实施方式中，监控光电检测器485可以接收光学信号405。例如，光学信号405可以由接收器260接收，且光学信号405可以利用光学功率抽头(例如，光学功分器)分接并提供给监控光电检测器485。通过分接光学信号405，监控光电检测器485可以提供总光学接收功率的测量值以及叠加在光学信号405上的跟踪音的频率的测量值。总光学接收功率的测量值以及叠加在光学信号405上的跟踪音的频率的测量值可以通过ADC470转换为数字表示并由DSP460进行数字信号处理以确定存在的跟踪音。如果存在过高的带宽，那么监控光电检测器485和ADC470之间还可以包括有另外的模拟滤波器。注意，模拟实现同样是可能的。
处理500可包括确定是否存在接收器光学功率(框520)。在一种实施方式中，可以将总光学接收功率的测量值以及叠加在光学信号405上的一个跟踪音或多个音的频率的测量值的来自ADC470的数字表示提供给DSP460、控制模块490和/或网络控制面270。DSP460、控制模块490和/或网络控制面270可以基于监控光电检测器485的监控确定是否存在接收器光学功率。例如，DSP460可以确定由监控光电检测器485测量的来自ADC470的数字表示是否具有存在的接收器光学功率。另外地或可选地，DSP460可以将来自ADC470的数字表示法提供给控制模块490，控制模块490可以确定是否存在接收器光学功率。另外地或可选地，DSP460可以通过控制模块490将来自ADC470的数字表示提供给网络控制面270，网络控制面270可以确定是否存在接收器光学功率。
处理500可包括如果不存在光学功率(框520-否)，则通知控制面(框530)。在一种实施方式中，DSP460和/或控制模块490可以通知控制面(比如，网络控制面270)不存在光学功率。例如，网络控制面270可以对系统(比如系统200)提供控制，可以对发射模块300和接收模块400，以及与模块或系统相关联的任何或所有组件进行控制。网络控制面270可包括服务器或计算设备。将相对于图6对示例性网络控制面270进行进一步讨论。通过通知网络控制面270，网络控制面270可以控制接收模块400继续监控光学功率的存在与否(框520)直至光学功率存在(框520-是)。
如果存在光学功率(框520-是)，那么处理500可包括扫描光学信号中的一个或多个光信道(框540)。在一种实施方式中，DSP460可以扫描光学信号405中的一个或多个跟踪音频(例如，信道识别)，所述音频可对应于光学信号405的一个或多个光信道。例如，DSP460可以对来自监控光电检测器485的监控信息的来自ADC470的数字表示进行处理以便扫描光学信号405中的跟踪音频。
在一种实施方式中，与光学信号405的一个或多个光信道对应的一个或多个跟踪音频可以由网络控制面270提供。例如，网络控制面270可以对跟踪音频及接收器信道435的频率进行设置，从而使得当跟踪音频被用于识别特定光信道时，并接收器信道435的频率被设置为特定光信道的频率。
另外地或可选地，与光学信号405的一个或多个光信道对应的一个或多个跟踪音频可以由第三方或未知的网络(例如，与接收模块400或网络控制面270无关的网络)进行设置，从而使得网络控制面270不控制或不具有有关输入接收器260的特定光学信号的信息。在一种实施方式中，检测器电路250可以扫描多个光信道频率以找出接收器260可以接收并处理的一个或多个特定光信道。例如，第三方可以将光学信号405提供给接收器260，检测器电路250可以扫描确定接收器260上附带的光学信号405中的光信道的数量。
处理500可包括确定是否存在多个信道(框550)。在一种实施方式中，DSP460或控制模块490可包括检测来自框540中的DSP460的扫描结果的多个信道的逻辑电路。例如，DSP460可以对来自监控光电检测器485的监控信息的来自ADC470的数字表示进行处理以确定光学信号405中是否存在多个信道。
如果存在多个信道(框550-是)或如果不存在多个信道(框550-否)，处理500可包括确定是否存在跟踪音频光信道(例如，具有在框510中设置的跟踪音频的信道)(框560、570)。在一种实施方式中，DSP460或控制模块490可包括用于检测光学信号405的光信道中的跟踪音频的逻辑电路。例如，DSP460可以对来自监控光电检测器485的监控信息的来自ADC470的数字表示进行处理以确定光学信号405中是否存在跟踪音频光信道。作为另一个实例，DSP460可以将来自ADC470的数字表示提供至控制模块490以确定光学信号405中是否存在跟踪音频光信道。另外地或可选地，DSP460可以将来自ADC470的数字表示提供至控制模块490，这向网络控制面270提供了信息，网络控制面270可以确定光学信号405中是否存在跟踪音频光信道。
如果不存在跟踪音频光信道(框560或570＝否)，那么处理500可包括通知控制面(框530)。在一种实施方式中，可以通过DSP460和/或控制模块490通知控制面(比如网络控制面270)不存在跟踪音频光信道。如果不存在跟踪音频光信道，那么网络控制面270可以确定是否不存在最初传输的跟踪音频光信道。可选地，如果不存在跟踪音频光信道，网络控制面270可以确定在光学系统200中可能存在不连续性从而阻止了跟踪音频的存在。
如果存在跟踪音频光信道(框570-是)以及存在多个信道(框550-是)，那么处理500可包括计算并施加校正(方框575)。在一种实施方式中，检测器电路250可以将信息，比如接收器260上附带的信道的数量、这些信道的频率、这些信道中的功率(相对或绝对)和/或SNR，传递给DSP460、控制模块490和/或网络控制面270，且DSP460、控制模块490和/或网络控制面270可以计算将被施加的校正系数。例如，网络控制面270可以计算可施加至预设默认操作条件(比如增加改变叠加在光学信号405的光信道上的跟踪音的频率)的校正系数以为系统(比如系统200)提供校正。
处理500可包括配置接收器参数(方框580)。在一种实施方式中，控制模块490和/或网络控制面270可以将接收器260配置成具有一组特定的接收器参数。例如，控制模块490和/或网络控制面270可以配置接收器参数，比如LO410频率、LO410光学功率、放大器445增益、放大器445输出功率、放大器445电压摆幅、VOA415衰减、可调谐光学滤波器425频率、可调谐光学滤波器425带宽、ADC450输入缓冲增益(或损失)或DSP455设置。控制模块490和/或网络控制面270可以对接收器260进行配置以调节接收器属性，从而提供更高的SNR、信号滤波等。
处理500可包括通过LO410传输接收器信道435(框585)。在一种实施方式中，可通过控制模块490或网络控制面270将LO410设置为预定频率。例如，控制模块490或网络控制面270可以控制LO410以便一预定频率传输接收器信道435。网络控制面270可以将发射器(比如发射器210)设置为预定频率，可以将接收器(比如接收器260)设置为相同的预定频率，还可以将LO410设置为预定频率，从而使得LO410可以相同的预定频率传输接收器信道435。
处理500可包括将接收器信道435与光学信号405进行混合(框590)。在一种实施方式中，混合式混频器430可以将接收器信道435与光学信号405进行混合。例如，接收器信道435可以由偏振分束器420分为两个次级接收器信道，光学信号405可以由另一个偏振分束器420分为两个次级光学信号。两个辅助接收器信道415的第一个以及两个辅助光学信号的第一个可以在两个混合式混频器430的第一个中混合并作为具有接收器信道435的频率以及光学信号405的光学功率及光学数据的四个光信道(例如，如图4中所示的两个同相(I)光学信号及两个正交(Q)光学信号)输出。类似地，两个辅助接收器信道415的第二个以及两个辅助光学信号的第二个可以在两个混合式混频器430的第二个中混合并作为具有接收器信道435的频率以及光学信号405的光学功率及光学数据的四个光信道(例如，如图4中所示的两个同相(I)光学信号及两个正交(Q)光学信号)输出。
处理500可包括从混合的光学信号405及接收器信道435中接收选择光信道(框595)。在一种实施方式中，包括光电检测器440、放大器445、ADC450和/或DSP455的接收器260可以从混合的光学信号405及接收器信道435接收选择光信道并对选择光信道中的数据进行处理。例如，选择光信道可包括利用接收器信道435的频率由LO410进行滤波的来自光学信号405的数据，这可允许来自光学信号405的具有接近接收器信道435频率的选择光信道由接收器260接收以便进行处理而输出数据流。
图6示出了示例控制系统600。如图6所示，控制系统600可包括网络控制面270、发射器控制模块340、发射器210、识别发生器220、检测器电路250、接收器控制模块490及接收器260。
网络控制面270可包括对示例性系统200中的光信道提供控制的硬件和软件。网络控制面270可以对从发射器210至接收器260的光信道进行控制。网络控制面270还可包括可提供更高层控制的管理系统等。例如，网络控制面可以对更低层的控制模块，比如如图6中所示的发射器控制模块340、发射器210、识别发生器220、检测器电路250、接收器控制模块490及接收器260提供更高层控制。网络控制面270可以控制光学系统，比如系统200，该系统可包括发射模块300的控制模块340(例如，发射器控制模块340)和/或接收模块400的控制模块490(例如，接收器控制模块490)。
发射器控制模块340可包括对发射器210中的光信道提供控制的硬件和软件。在一种实施方式中，发射器控制模块340可以从网络控制面270接收指令。例如，网络控制面270可以为发射器控制模块340提供识别光学信号中的光信道的预定频率的信息，以及用于将识别跟踪音的信道叠加在光学信号上的跟踪音频。
识别发生器220可以根据系统由网络控制面270和/或发射器控制模块340控制。在一种实施方式中，网络控制面270可以直接控制识别发生器220，发射器控制模块340可以控制发射器210。在另一种实施方式中，网络控制面270可以间接控制识别发生器220。例如，网络控制面270可以控制发射器控制模块340，发射器控制模块340可以控制识别发生器220以便以网络控制面270设置的特定频率生成跟踪音。
检测器电路250可以由网络控制面270和/或接收器控制模块490控制。在一种实施方式中，网络控制面270可以直接控制检测器电路250，接收器控制模块490可以直接控制接收器260。在另一种实施方式中，网络控制面270可以间接控制检测器电路250。例如，网络控制面270可以控制接收器控制模块490，接收器控制模块490可以控制检测器电路250以便识别由网络控制面270设置的特定频率的跟踪音。
接收器控制模块490可以由网络控制面270控制并可以将控制信号提供给接收器260和/或检测器电路250。在一种实施方式中，接收器控制模块490可以从网络控制面270接收指令。例如，网络控制面270可以为接收器控制模块490提供识别用于检测光学信号中的光信道的预定频率的信息，以及用于检测光学信号中识别跟踪音的信道的跟踪音频。
本文描述的系统和/或方法可以在光学传输信道上提供叠加的信道识别跟踪音以便为光学系统和/或方法提供信道识别。叠加的信道识别跟踪音可包括光学传输信道中的光学信号的振幅调制。叠加的信道识别跟踪音可以唯一地选择从而使得特定光信道跟踪音频可以与其他光信道跟踪音频区分以从也可以附带在单个接收器上的其他光学信道中识别一个或多个光信道。
实施方式的之前描述提供了实例和描述，但意并不在穷尽或限制对所公开的精确形式的实现。考虑到上述教导，可以存在多种修改和变形，或可以从本发明的实践中获得多种修改和变形。
例如，尽管已经相对于图5描述了一系列框，但在其他实施方式中可以对框的顺序进行修改。而且，可以平行执行独立的框。
很明显，如上所述的示例性方面可以采用图中所示的实施方式中的软件、固件及硬件的多种不同形式实现。用于实现这些方面的实际软件代码或专用控制硬件不应被视为限制性的。因此，多个方面的操作和属性并没有参照特定的软件代码来描述，可以理解为可以将软件和控制硬件设计为基于本文的描述来实现所述方面。
此外，在整个描述中已经使用了术语“大致”，该术语意在表示跟随在所述术语之后的精确的数量或范围，或者在跟随在所述术语之后的数量或范围的特定的阈值内的数量。
尽管在权利要求中引用了和/或在本说明书中公开了特征的特定组合，但这些组合旨不在对本发明的公开内容进行限制。实际上，这些特征中的许多特征可以通过权利要求中未特别引用的和/或本说明书中未特别公开的方式进行组合。尽管下文列出的每项从属权利要求都可以直接从属于唯一一项其他权利要求，但本发明的公开内容同样包括与权利要求集中的每一项其他权利要求结合的每项从属权利要求。
除非明确描述，本申请中使用的任何元件、动作或指令都不应该被视为对于本发明是关键或必要的。同样，本文所使用的冠词“一个(a)”旨在包括一个或多个项目。在想要只表示一个物品的情况下，使用术语“一个(one)”或者类似的语言。此外，除非明确阐述，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。

Claims (10)

1.一种光学系统，包括：
多路分配器，用于：
接收光学信号，所述光学信号与以下频率相关联：所述频率基于预定信道识别跟踪音频与光信道频率的叠加，并
将所述光学信号多路分解为多个光信道；
检测器电路，用于：
接收所述多个光信道，并
识别所述多个光信道的一个光信道的所述预定信道识别跟踪音频；以及
接收器，用于：
从所述检测器电路接收具有所识别的预定信道识别跟踪音频的光信道，并
对所述光信道进行处理以便输出数据流。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其中
所述接收器包括：
接收器控制模块，用于控制所述检测器电路以及所述接收器，
所述检测器电路包括：
监控器，用于监控所述光学信号并输出监控信息；
模数转换器，用于将所述监控信息数字化并输出数字化信号；以及
数字信号处理器，用于处理所述数字化信号，检测所述预定信道识别跟踪音频，并将处理的包括所述预定信道识别跟踪音频的数字化信号提供至所述接收器控制模块，并且
所述接收器控制模块还用于：
从所述数字信号处理器接收处理的数字化信号，并
设置所述接收器以基于来自处理的数字化信号的预定信道识别跟踪音频对光学信号进行滤波。
3.根据权利要求1所述的光学系统，进一步包括：
多个发射器，用于发射多个光信道；
识别发生器，用于将所述预定信道识别跟踪音频叠加在所述光信道上；以及
多路复用器，用于将所述多个光信道组合为光学信号，并将所述光学信号发送至所述接收器。
4.一种用于光通信的方法，包括：
通过一个或多个设备设置预定信道识别跟踪音频；
通过所述一个或多个设备将所述预定信道识别跟踪音频叠加在光学信号上，所述光学信号与以下频率相关联：所述频率基于所述预定信道识别跟踪音频与光信道频率的叠加；
通过所述一个或多个设备接收具有叠加的预定信道识别跟踪音频的所述光学信号；
通过所述一个或多个设备对所述光学信号中的跟踪音频进行扫描；
通过所述一个或多个设备识别所述光学信号中的预定信道识别跟踪音频；
通过所述一个或多个设备将所述预定信道识别跟踪音频提供至所述一个或多个设备的控制模块；
通过所述控制模块将本地振荡器设置为接收器信道的预定滤波器频率；
通过所述本地振荡器对所述光学信号进行滤波以便基于所述预定信道识别跟踪音频输出选择信道；以及
通过所述一个或多个设备对所述选择信道进行处理以便输出数据流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述设置预定信道识别跟踪音频包括：
从网络控制面接收识别所述预定信道识别跟踪音频的信息，
设置用来叠加在所述光学信号上的所述预定信道识别跟踪音频，以及
基于识别所述预定信道识别跟踪音频的接收信息设置所述接收器信道的预定滤波器频率以对应于所述预定信道识别跟踪音频，
其中，所述将本地振荡器设置为所述接收器信道的预定滤波器频率包括：
从所述网络控制面接收识别所述接收器信道的预定滤波器频率的信息，以及
基于识别所述预定滤波器频率的接收信息将所述本地振荡器设置为接收器
信道的预定滤波器频率。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
当光学信号由第三方源提供时，扫描所述光学信号中的信道识别跟踪音频；以及
将预定信道识别跟踪音频设置为在扫描中发现的信道识别跟踪音频中的一个或多个。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述识别光学信号中的预定信道识别跟踪音频包括：
设置所述本地振荡器的光频率以便在大致10千兆赫(GHz)的范围内对应于接收器信道的预定滤波器的光频率；
通过与光电检测器中的光学信号混合将光频率转换为基带电信号；以及
隔离所述接收器信道的预定滤波器频率。
8.一种接收器设备，包括：
检测器电路，用于：
接收具有不同频率的多个不同光信道的光学信号，所述多个不同光信道包括具有特定频率的光信道，所述特定频率基于调幅跟踪音频与光信道频率的叠加，
扫描具有所述特定频率的光信道的光学信号，并
识别具有所述特定频率的光信道；以及接收器，用于：
接收具有多个不同光信道的所述光学信号，所述多个不同光信道包括具有所述特定频率的光信道；
从所述检测器电路接收识别所述特定频率的信息，
对所述光学信号进行滤波以接收具有所述特定频率的光信道，并
对具有所述特定频率的所述光信道进行处理以输出数据流。
9.根据权利要求8所述的接收器设备，进一步包括：
接收器控制模块，用于控制所述检测器电路以及所述接收器，其中
所述检测器电路包括：
监控器，用于监控所述光学信号并检测所述光学信号中的所述特定频率以形成光电流；
放大器，用于将所述光电流转换为电压模拟信号；
模数转换器，用于将所述电压模拟信号数字化；以及
数字信号处理器，用于处理数字化信号，并将所述数字化信号提供至所述接收器控制模块，并且
所述接收器控制模块还用于从所述数字信号处理器接收所述数字化信号，并基于所述数字化信号设置所述接收器以对所述光学信号进行滤波以便接收具有所述特定频率的所述光信道。
10.根据权利要求8所述的接收器设备，其中，所述接收器包括：
本地振荡器，用于形成具有预定滤波器频率的接收器信道；
混频器，用于：
接收所述光学信号并从所述本地振荡器接收所述接收器信道，
将所述光学信号与所述接收器信道混合以形成相干信号，并
将所述相干信号输出为同相I部分或正交相Q部分；以及
光电检测器，用于：
将光学信号的所述I部分和来自所述本地振荡器的所述接收器信道进行混合以便生成所述光信道的电表示，
将光学信号的所述Q部分和来自所述本地振荡器的所述接收器信道进行混合以便生成光信道的电表示，并
对所述电表示进行电滤波以便去除所述接收光学信号的至少一部分。
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