CN103560853A - 多子载波系统中多光源的频率稳定系统及方法 - Google Patents

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Abstract

多子载波系统中多光源的频率稳定系统及方法，涉及光通信领域，包括n个独立激光器、一个N×2合波器、两个阵列波导光栅、n组探测装置和n个反馈电路，其中N≥n≥1，n个独立激光器用作多波长光源；N×2合波器汇聚n个不同波长的光，并均分输出到两个阵列波导光栅；阵列波导光栅滤波并输出对应不同光源的两路监测光；每组探测装置包括两个光电二极管，分别接收对应同一光源的两路监测光；反馈电路分别连接每组探测装置及其对应的激光器，比较每组探测装置探测到的两个光功率，并根据结果微调与其对应的激光器的输出波长；本发明可在DWDM和Nyquist-WDM系统中使用较低成本保持多个独立光源的波长间隔稳定。

Description

多子载波系统中多光源的频率稳定系统及方法
技术领域
本发明涉及光通信领域的DWDM和多子载波系统，具体来讲是一种多子载波系统中多光源的频率稳定系统及方法。
背景技术
高速光通信的发展使得光纤的谱宽资源变得紧张。在基于DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用）和多子载波技术的大容量光传输系统中，为降低相邻信道间的串扰需要保持波道间间隔足够大，这样往往会降低谱效率。因此控制光源的波长漂移、稳定中心波长间距，对于DWDM和多子载波系统中的多个独立光源非常必要。
已有多子载波生成技术多使用高性能的窄线宽光源，单个光源的成本很高限制了其广泛商用。而成熟商用的激光器如DFB不能满足更高的波长控制要求，DFB的中心波长波动可达±2.5GHz，而基于高阶调制格式的大容量Nyquist-WDM系统中设置的波道间隔最小为200MHz，各独立光源的波长偏移很容易造成波道的重叠。由于DFB等成熟光源的波长频率不够稳定，而在使用多个独立光源产生多载波时，需要保证光源波长间隔稳定，因此目前DFB等成熟光源还不能稳定的用于Nyquist-WDM系统。
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载波系统中多光源的频率稳定系统及方法，保持多个光源的波长间隔稳定，减少相邻信道间的串扰以及相干接收时的频差，降低DWDM和Nyquist-WDM系统的成本。
为达到以上目的，本发明提供一种多子载波系统中多光源的频率稳定系统，包括n个独立激光器、一个N×2合波器、两个阵列波导光栅、n组探测装置和n个反馈电路，其中N≥n≥1，其特征在于：所述n个独立激光器用作多波长光源；N×2合波器用于汇聚所述多个波长的光，并均分输出到与其连接的两个阵列波导光栅；每个阵列波导光栅都具有相同的数目的端口和相同自由光谱范围，用于滤波并输出对应不同光源的监测光；所述每组探测装置包括两个光电二极管，分别接收来自两个阵列波导光栅的对应同一光源的监测光；所述反馈电路分别连接每组探测装置及其对应的激光器，比较每组探测装置探测到的两个光功率，并根据比较结果微调与其对应的激光器。
在上述技术方案的基础上，所述每组光电探测装置内的两组光电二极管将光功率大小转化为电压，每个反馈电路比较同组两个光电二极管探测的电压，并调谐对应的激光器；根据反馈电压的大小控制波长调谐的快慢，反馈电压的正负控制波长调谐的方向。
在上述技术方案的基础上，所述每组探测装置的两个光电二极管探测光功率相等时，反馈电压为0，则波长为稳定状态；若其中一个光电二极管探测到的光功率大于另一个光电二极管探测到的光功率，则通过反馈电路调整激光器波长偏移，使经过两个阵列波导光栅滤波后的监测光功率接近，反馈电压趋于0。
在上述技术方案的基础上，所述每个阵列波导光栅具有至少n个端口，所述光电二极管的个数为2n个，所述反馈电路的个数为n个。
本发明还提供一种基于所述系统的频率稳定方法，所述n个独立激光器发出多个不同波长的光，通过N×2合波器汇聚所述多个不同波长的光，并均分输出到两个阵列波导光栅，由每个阵列波导光栅分光并滤出对应不同光源的监测光到各端口；每组探测装置内的两个光电二极管分别对来自两个阵列波导光栅的同一光源的监测光进行光功率探测；每个反馈电路通过对每组探测装置的两个输出电压进行比较，根据比较结果微调与其对应的激光器的输出波长，直至每组探测装置的两个探测光功率相等。
本发明的有益效果在于：利用阵列波导光栅（AWG，ArrayedWaveguide Grating）稳定的自由光谱范围(FSR)和滤波特性，通过每组探测装置的两个光电二极管（PD，photo diode）探测的光功率相比较，控制反馈电路保持多个光源的波长间隔稳定。由于探测到光功率不与预定的标定值比较，进而减少了因PD探测光功率的变化而调谐监测光波长，减少了监测光波长的绝对偏移，使用较低成本实现多个监测光光源的波长间隔稳定，也减少了多波长监测光的频率波动。
附图说明
图1为本发明多子载波系统中多光源的频率稳定系统的示意图；
图2为本发明双阵列波导光栅控制波长漂移的示意图；
图3为减小阵列波导光栅温飘对波长影响的示意图；
图4为消除探测光功率变化对波长影响的示意图。
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1所示，本发明多子载波系统中多光源的频率稳定系统，包括n个激光器（LD1～LDn）、一个N×2合波器、两个阵列波导光栅（AWG1和AWG2）、n组探测装置、n个反馈电路，其中N≥n≥1，每组探测装置包括两个光电二极管（PD1、PD2～PD2n-1、PD2n）。所述n个激光器的工作波长为固定间隔，用作多波长光源，N×2合波器分别连接AWG1和AWG2，用于接收所述多个波长的光；AWG1和AWG2均具有相同数目的端口和相同自由光谱范围，每个AWG具有至少n个端口，用来滤波并输出对应不同光源的监测光。所述两组探测装置包括光电二极管的总个数为2n个，每组探测装置中一个光电二极管与AWG1的一个端口对应，用来探测来自AWG1的监测光，另一个光电二极管与AWG2的一个端口对应，用来探测来自AWG2的监测光，并且每组中两个光电二极管探测到的监测光来自同一光源。所述每组探测装置的输出均连接一个对应的反馈电路，每个反馈电路连接与其对应的一个激光器，通过比较同组两个光电二极管探测的电压，当两路探测的电压相等时，则光源波长为稳定状态；否则根据探测到探测电压差的大小和正负，反馈调节激光器的输出波长左移或右移。
本发明基于上述系统的频率稳定方法，n个独立激光器发出多个不同波长的光，通过N×2合波器汇聚所述多个波长的光后，功率均分送入AWG1和AWG2，AWG1和AWG2分别分光并滤出对应不同光源的监测光到各端口，每组探测装置内的两个光电二极管对分别来自AWG1和AWG2的同一光源的监测光进行光功率探测，将光功率大小转化为电压，传给与其连接的反馈电路进行比较，每个反馈电路比较同组两个光电二极管探测光功率转化的电压差，根据比较结果微调与其对应的激光器波长，直至每组探测装置的两个探测光功率相等。
如图2所示，为本发明双阵列波导光栅控制波长漂移的示意图。监测光的中心波长落在两个阵列波导光栅通带的左右衰落区，这样通过两个阵列波导光栅会有不同的功率衰减。期望两个光电二极管探测电流相等时的监测光波长为稳定状态，假定最后探测功率在a点。以同一组中的PD1、PD2为例，如果PD1探测到的AWG1端口监测光的光功率落在c点，PD2探测到的AWG2端口监测光的光功率在落b点，则Pb>Pc，应通过反馈电路控制LD1调整监测光波长左移；反之如果Pb<Pc，应通过反馈电路控制LD1调整监测光波长右移。所述反馈电路反馈到激光器的反馈电压的大小控制波长调谐的快慢，反馈电压的方向控制波长调谐的方向。
本实施例中的原理为：使用了两个阵列波导光栅和n组探测装置，每组光电二极管探测的光功率经过比较确定波长的稳定点，而不取决于固定的功率值，因此在阵列波导光栅温飘和阵列波导光栅输入光功率波动时，减少因光电二极管探测功率的大小变化而调谐波长引起频率偏移。
如图3所示，为本发明减小阵列波导光栅温飘对波长影响的示意图。当其中一个AWG工作波长发生偏移时，基于稳定探测光功率的方法，需要将激光器发出监控光的波长调节至e点，而实际本申请方法中，将值调节到d点即可，波长调节范围减少一半。
如图4所示，当由于光源输出功率或者光链路中衰减变化，两个AWG输入功率降低时，基于稳定探测光功率的方法需将波长调节至g点或h点，而实际本申请方法中，最终稳定于f，并不需调节波长。由于探测光功率的稳定点与AWG输入功率无关，因此在AWG输入功率降低时时可保持波长的稳定。
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 (5)

1.一种多子载波系统中多光源的频率稳定系统，包括n个独立激光器、一个N×2合波器、两个阵列波导光栅、n组探测装置和n个反馈电路，其中N≥n≥1，其特征在于：所述n个独立激光器用作多波长光源；N×2合波器用于汇聚所述多个波长的光，并均分输出到与其连接的两个阵列波导光栅；每个阵列波导光栅都具有相同的数目的端口和相同自由光谱范围，用于滤波并输出对应不同光源的监测光；所述每组探测装置包括两个光电二极管，分别接收来自两个阵列波导光栅的对应同一光源的监测光；所述反馈电路分别连接每组探测装置及其对应的激光器，比较每组探测装置探测到的两个光功率，并根据比较结果微调与其对应的激光器。
2.如权利要求1所述的多子载波系统中多光源的频率稳定系统，其特征在于：所述每组光电探测装置内的两组光电二极管将光功率大小转化为电压，每个反馈电路比较同组两个光电二极管探测的电压，并调谐对应的激光器；根据反馈电压的大小控制波长调谐的快慢，反馈电压的正负控制波长调谐的方向。
3.如权利要求2所述的多子载波系统中多光源的频率稳定系统，其特征在于：所述每组探测装置的两个光电二极管探测光功率相等时，反馈电压为0，则波长为稳定状态；若其中一个光电二极管探测到的光功率大于另一个光电二极管探测到的光功率，则通过反馈电路调整激光器波长偏移，使经过两个阵列波导光栅滤波后的监测光功率接近，反馈电压趋于0。
4.如权利要求1所述的多子载波系统中多光源的频率稳定系统，其特征在于：所述每个阵列波导光栅具有至少n个端口，所述光电二极管的个数为2n个，所述反馈电路的个数为n个。
5.一种基于权利要求1所述系统的频率稳定方法，其特征在于：所述n个独立激光器发出多个不同波长的光，通过N×2合波器汇聚所述多个不同波长的光，并均分输出到两个阵列波导光栅，由每个阵列波导光栅分光并滤出对应不同光源的监测光到各端口；每组探测装置内的两个光电二极管分别对来自两个阵列波导光栅的同一光源的监测光进行光功率探测；每个反馈电路通过对每组探测装置的两个输出电压进行比较，根据比较结果微调与其对应的激光器的输出波长，直至每组探测装置的两个探测光功率相等。
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