CN104467958A - 超快高分辨率光学通道监控器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超快高分辨率光学通道监控器。在此所描述的是包括保护壳体（3）、输入端口（5）的光学通道监控器（1），输入端口（5）设置在壳体（3）中并且被配置用于接收包括由波长分离的一个或多个光学通道的至少一个输入光学信号（7）。波长可配置激光器（9）位于壳体（3）内并且被配置成提供处于第一波长（λ_r）的光学参考信号（11）。激光器（9）被适配为横跨覆盖一个或多个光学通道的波长范围进行扫描。光混频模块（13）耦合到输入端口（5）和激光器（9）用于混合输入光学信号（7）与光学参考信号（11）从而产生混合的输出信号。接收器模块（15）被配置成接收混合的输出信号并且提取指示处于第一波长（λ_r）的至少一个输入光学信号的至少光学功率的信号信息。

Description

超快高分辨率光学通道监控器

技术领域

本发明涉及监控光学系统中的光学信号，并且特别地涉及高分辨率光学通道监控器。尽管一些实施例将在此特别参考该应用被描述，但将认识到的是，本发明不限于这种使用领域，并且可应用在更广泛的背景中。

背景技术

贯穿说明书对背景技术的任何讨论决不应当被认为是这种技术是广泛已知的或者形成该领域中的公知常识的部分的承认。

光学通道的性能监控是稳定光学系统的评估和管理中的重要步骤。性能监控通常使用性能监控器（诸如，光学通道监控器（OCM））在贯穿光学系统的各个位置处执行。可以影响系统性能的参数包括：信号功率、信号波长、光学信号与噪声比（OSNR）、偏振模式色散（PMD）和偏振相关损耗（PDL）。各种OCM被配置成监控这些参数中的一个或多个。

产生高分辨率OCM通常总是有挑战性。当高斯（Gaussian）带形状（例如，来自OCM内的光栅分光计）需要大光束来接入非常大数量的光栅线时，标准具技术由于所需的滤波器形状和解卷积问题而受挫折，并且因此在大小和成本方面是有挑战的。一些技术依赖于不同通道的并行获取或需要具有附加光纤耦合开关需求的对多个端口的串行扫描。

发明内容

发明的目的是以其优选的形式来提供改进的或可替代的紧凑高分辨率光学通道监控器。

依据本发明的第一方面，其提供光学通道监控器，包括：

保护壳体；

输入端口，被设置在壳体中并且被配置用于接收至少一个输入光学信号，输入光学信号包括由波长分离的一个或多个光学通道；

波长可配置激光器，位于壳体内并且被配置成提供处于第一波长的光学参考信号，所述激光器被适配为横跨覆盖所述一个或多个光学通道的波长范围进行扫描；

光混频模块，被耦合到输入端口和激光器，以用于混合所述至少一个输入光学信号与所述光学参考信号从而产生混合的输出信号；以及

接收器模块，被配置成接收所述混合的输出信号并且提取指示处于第一波长的所述至少一个输入光学信号的至少光学功率的信号信息。

优选地通过自由空间和一个或多个透镜把所述光学参考信号从所述激光器耦合到所述混频模块。

所提取的信号信息还优选指示处于第一波长的所述至少一个输入光学信号的偏振。

光学通道监控器优选地还包括信号选择模块以用于从多个光学信号中选择输入光学信号。所述信号选择模块优选地包括可按多个预定义角度倾斜的微机电反射镜（MEMS），其中倾斜角度确定将特定光学信号传递到光混频模块。所述信号选择模块优选地还包括透镜以用于把多个光束成角度地聚焦到MEMS上。

所述输入光学信号和参考信号优选地被与所述混合的输出信号的输出的方向基本上垂直地输入。

所述波长可配置激光器优选地是可调谐半导体激光器。

所述接收器模块优选地包括光电二极管阵列。

所述光混频模块优选地被配置成混合第一信号偏振分量与第二正交参考偏振分量，并且混合第二信号偏振分量与第一正交参考偏振分量。所述光混频模块优选地包括第一偏振光束分离器以用于把所述输入信号空间地分离成第一和第二正交信号偏振分量。所述光混频模块优选地包括第二偏振光束分离器以用于把所述参考信号空间地分离成第一和第二正交参考偏振分量。在一些实施例中，第一和第二偏振光束分离器优选是单个单式元件。

所述光混频模块优选地包括第一偏振操控元件以用于旋转第一信号偏振分量和第一参考偏振分量二者90度。所述第一偏振操控元件优选地包括四分之一波片和反射镜。

所述光混频模块优选地包括第二偏振操控元件以用于把第一和第二信号偏振分量以及第一和第二参考偏振分量中的每一个操控成圆偏振。所述光混频模块优选地包括偏振分离元件以用于把第一和第二信号偏振分量中的每一个空间地分离成具有正交偏振的信号子分量，以及把第一和第二参考偏振分量空间地分离成具有正交偏振的参考子分量。

依据本发明的第二方面，其提供了光学通道监控器，包括：

第一本地振荡器源输入；

包括至少一个光学通道的光学通道信号；

第一和第二光束分离器，所述光束分离器中的每一个把输入光学信号分离成基本上正交的第一和第二偏振分量，并且在预先确定的位置输出所述第一和第二偏振分量；以及

一系列偏振转换元件，被围绕所述光束分离器布置以用于把所述第一和第二偏振分量的偏振转换成预先确定的被转换的第一和第二偏振分量；

其中第一本地振荡器源输入的第一偏振分量被与所述光学通道信号的正交第二偏振分量混合以形成第一混合器输出；并且所述第一本地振荡器源的第二正交偏振分量被与所述光学通道信号的所述第一正交偏振分量混合以形成第二混合器输出。

依据所述第二方面的光学通道监控器优选地包括：

偏振分离元件，把所述第一混合器输出分离成正交偏振分量并且把所述第二混合器输出分离成正交偏振分量以用于分析。

依据本发明的第三方面，其提供了用于光学网络的控制系统，所述光学网络具有多个互连节点以及设置在所述节点之间的至少一个补偿模块，所述光学网络被适配为在所述节点之间传送包括一个或多个波长通道的光学信号，所述控制系统包括：

光学通道监控器，被配置成监控所述光学通道一个或多个特性，并且把监控器信号发送到系统控制器；以及

系统控制器，与所述光学通道监控器以及所述至少一个补偿模块二者通信，所述控制器被适配为响应于所述监控器信号而把控制信号发送到所述至少一个补偿模块，以便向所监控的光学通道施加补偿。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式描述本公开的优选实施例，其中：

图1是依据第一实施例的图示来自输入信号的示例性光束轨迹的光学通道监控器的示意性平面视图；

图2是图示来自激光器的示例性光束轨迹的图1的光学通道监控器的示意性平面视图；

图3是图示来自输入信号和激光器二者的示例性光束轨迹的图1和2的光学通道监控器的示意性平面视图；

图4是图示来自输入信号和激光器二者的示例性光束轨迹的图1至3的光学通道监控器的侧透视图；

图5是图示基底上的示例性布局的图1至4的光学通道监控器的示意性平面视图；

图6是封装有处于适当位置的壳体的图1至5的光学通道监控器的透视图；

图7是依据第二实施例的光学通道监控器的示意性平面视图；以及

图8是合并光学通道监控器的示例性光学网络的功能图。

具体实施方式

在此所描述的是超快高分辨率光学通道监控器（OCM）的各种实施例。OCM被适配为通过光学分接头或耦合器连接到光学网络中的指定点，以用于在那个点测量光学通道的功率、频率和其它特性。OCM特别地被适配为监控波分复用（WDM）系统中的信号，其中具有不同波长的多个光学通道被复用到用于横跨网络进行传送的共用载波信号（并且从其解复用）中。以示例的方式，在密集波分复用系统（DWDM）中，光学通道以50GHz的频率在波长中被间隔开。在其它示例性WDM光学系统中，光学通道以其它频率被间隔开，并且这个间隔可以是随着时间可重新配置的。

最初参考图1至4，其图示依据第一实施例的光学通道监控器（OCM）1。OCM 1包括用于封闭地密封其中的部件的外部保护壳体3。输入端口5被设置在壳体3中，并且被配置用于接收包括由波长分离的一个或多个光学通道的输入光学信号7。波长可配置激光器9位于壳体3内，并且被配置成以参考波长λ_r提供光学参考信号11。以示例的方式，在一个实施例中，激光器9是Finisar F7500可调谐半导体类型激光器，其被适配为以1GHz的增量横跨波长的整个光学C带逐步进行扫描。更一般地，激光器9被适配为横跨覆盖波长通道的预定义波长带连续或半连续地进行扫描。在一些实施例中，激光器9其它类型的激光器被利用。在一些实施例中，激光器9包括波长参考元件，其针对温度波动提供绝对的频率配准和波长修正。在进一步的实施例中，激光器9位于壳体3的外面或分离的壳体内。

光混频模块13被耦合到输入端口5和激光器9，并且混合输入信号7与参考信号11用来产生混合的输出信号。具有4个光电二极管17、19、21和23的接收器模块15被配置成接收混合的输出信号并且提取指示处于参考波长λ_r的输入信号7的光学功率的信号信息。以这种方式，通过把参考波长λ_r设置成光学通道的波长，该光学通道的特性可以被监控。通过扫描横跨波长范围的参考波长λ_r，多个光学通道的特性可以按时分的方式被监控。

激光器9、混频模块13和接收器模块15全部被安装到壳体3内的基底25。如图5的平面布局中所示的，基底25包括电气互连（例如，27、29和31）以用于以电气方式控制监控器的各个方面，包括：激光器增益、激光器中心频率、热电冷却器、光电二极管控制和对外部处理器（未示出）的数据输出。将被认识到的是：图5中图示的布局仅是基底25上的元件的示例性布局。本领域的技术人员将认识到OCM 1可以在不背离这个公开的范围的情形下在各种布局中被实现。

参考图6，其图示了具有处于适当位置的壳体3的OCM 1的透视图。除了输入端口5之外，壳体3还包括多个电气管脚33，其被连接到基底25中的电气互连。电气管脚33允许OCM 1到外部控制系统（未示出）的连接，以用于控制OCM 1并且提取由OCM 1获得的数据。

返回到图1至4，将描述输入信号7和参考信号11的路径。参考信号11通过准直透镜35从激光器9耦合到混频模块13。相似地，输入信号7通过单个准直透镜37从输入端口5耦合到混频模块13。这个无光纤、基本上自由空间传播减少了光学损失以及其它效果，诸如PDL。将被认识到的是：在其它实施例中，附加的透镜或其它耦合光学器件被提供以把输入信号7和参考信号11耦合到混频模块13。

在OCM 1中，输入端口5和激光器9被相对地设置以允许输入信号7和参考信号11在相对的方向上被输入到OCM 1。另外，输入信号7和参考信号11被与混合输出信号的输出方向基本上垂直地输入。这个配置允许简单、紧凑的设计，其是便携式的并且便于在不同的网络点处分接到光学网络中。

现在将参考图1至4描述混频模块13的操作。如将被描述的，混频模块13的总体操作是把输入和参考信号划分成相应的第一和第二正交偏振分量，并且把这些正交分量混合在一起。特别地，混频模块13混合第一正交信号偏振分量与第二正交参考偏振分量，并且混合第二正交信号偏振分量与第一正交参考偏振分量。

相干检测中的最近发展在美国专利申请公开2001/0019994中被描述，其标题为“High bandwidth demodulator system and method”，属于Frisken并转让给Finisar公司（在下文为“Frisken”），公开了能够解码光学信号的复杂电场向量以得出编码在该信号中的相位和偏振信息的解调器。本发明的发明人已确认在Frisken中所描述的原理可应用到通道监控技术。然而，相干接收器通常花费大约数万美元，而OCM通常便宜的多。本OCM和混频模块13考虑成本和紧凑性而进行设计，并且把相干接收原理扩展到OCM但被适配为不依赖相干检测。

尽管相干接收器需要比正被检测的数据率更大的带宽，但OCM测量平均光学功率，并且不需要这样的高带宽。相应地，混频模块13被适配为把在显著较低带宽处的信号处理成典型相干接收器的信号，以减少OCM的总体成本和大小。如图1中所示的，光混频模块13包括用于把输入信号7空间地分离成第一和第二正交信号偏振分量41和43的第一偏振光束分离器39。光束分离器39在横截面中基本上是长方形，并且包括两个玻璃材料的楔形元件45和47，其定义了中心角界面49。界面49包括介电涂层，其允许一个偏振分量穿过同时反射正交分量。

在替代实施例中，元件45和47被定形使得界面49以布鲁斯特（Brewster）角形成角度，其由                                                给出，其中n1是元件45的折射率，并且n2是元件47的折射率。在布鲁斯特角，在表面法线的平面中具有电场的偏振分量（图1中的分量43）将穿过界面49，而具有与表面法线垂直的电场的偏振分量（图1中的分量41）将被完全反射。

输入信号7通过第一楔形元件45传播并且入射到界面49上，其中第一偏振分量41（在图1中作为竖直分量被示出）被反射，并且第二正交偏振分量43（在图1中作为进入/外出页面的分量被示出）被传送。

反射的偏振分量41穿过采用四分之一波片51以及反射镜53的形式的第一偏振操控或转换元件。第一信号偏振分量41穿过四分之一波片51，被反射离开反射镜53，并且再次穿过四分之一波片51。在第二次经过四分之一波片51之后，分量41旋转90o到正交定向（在图1中是竖直的）上。

然后分量41向回穿过光束分离器39，其中它由于其现在的正交偏振定向而直接穿过界面49。在穿过光束分离器39之后，分量41穿过采用第二四分之一波片55形式的第二偏振操控元件。在分量41到达采用走离晶体57形式的偏振分离元件之前，四分之一波片55操控分量41进入到圆偏振状态（被图示为45o的分量）中。如果波片55由处于22.5o角的半波片取代，则可以实现相同效果。在那种情形下，分量41将以45o进行线性偏振，而不是圆形。

走离晶体57把分量41空间地分离成两个组分正交偏振子分量59和61。晶体57的厚度被选择成使得子分量59和61由预先确定的距离分离，并且在晶体57的输出处，子分量均入射到两个相应的相邻光电二极管17和19上。

仍参考图1，偏振分量43的路径现在将被描述。

在通过光束分离器39的界面49传送之后，分量43未受阻止并且未被修改地穿越第二楔形元件47，并且穿过半波片63。波片63操控分量43返回正交偏振定向（在图1中进入/外出页面）。然后，分量43传递到第二偏振光束分离器65，其包括具有不同折射率的两个楔形元件67和69。光束分离器65在操作中等同于以上所描述的光束分离器39，但被相对地定向。在一些实施例中，光束分离器39和65以及半波片63被连接以形成整体部件。

分量43穿过楔形元件67，并且被反射离开元件67和69之间的连接处的界面71。分量43被向上引导通过元件67，并且穿越通过四分之一波片55，在波片55它被操控成圆偏振。然后，分量43穿过走离晶体57，在走离晶体57处它被空间地分离成两个正交偏振子分量73和75，正交偏振子分量73和75具有与子分量59和61相同的相应偏振定向。分量73和75从晶体57形成，并且由接收器模块15中的相应光电二极管21和23接收。

现在参考图2，参考信号11的路径被图示。参考信号11与输入信号7同时通过OCM 1传播。OCM 1以与上面关于输入信号7描述的那样的相似方式处理参考信号11。从透镜35的准直之后，参考信号11穿过光束分离器65，其中第一参考偏振分量77被反射，并且初始地以及在反射离开反射镜53之后再次穿过四分之一波片51。正交第二参考偏振分量79穿过光束分离器65。

在从反射镜53的返回路径上，分量77再次穿过光束分离器65并且被四分之一波片55操控成圆偏振。在替代实施例中，四分之一波片55被具有快轴的半波片取代，所述快轴相对光束方向形成大约22.5o角度。四分之一波片或等效的成角度的半波片起作用以反射偏振的轴，从而导致偏振从线性改变到圆形，或反之亦然。在光束分离器65之后，分量77的路径与信号分量43的路径基本上对齐，并且在穿过晶体57的过程中，分量77被空间地分离成两个正交偏振子分量81和83，正交偏振子分量81和83具有与图1中图示的子分量73和75相同的定向。子分量81和83沿着与子分量73和75基本上相同的路径通过晶体57，并且被相应的光电二极管21和23接收。

在传播通过光束分离器65之后，分量79穿过半波片63，并且被操控为有效旋转90o。分量79然后被反射离开光束分离器39的界面49，并且与输入信号分量41对齐地传播。分量79穿越四分之一波片（或半波片）55，被操控成圆偏振（或线性45o偏振），并且然后由晶体57分离成正交偏振子分量85和87。子分量85和87沿着与子分量59和61基本上相同的路径通过晶体57，并且被相应的光电二极管17和19接收。

在以上的方式中，混频模块13混合第一信号偏振分量41与第二参考偏振分量79，并且混合第二信号偏振分量43与第一参考偏振分量77。被混合在一起的相应信号和参考分量在偏振中是正交的。混合的偏振子分量59、85、61、87、73、81、75和83表示混合的输出信号。这个外差类型的操作用作光谱滤波器，因为仅处于或非常接近于参考信号11的频率的输入信号7的波长分量将穿过模拟信号链并留下。所有其它的信号分量将落在接收器的电子带宽外面，并且被拒绝。结果是在接收器模块15处的以参考波长λ_r为中心的陡峭滤波器通带。

如在图3中所图示的，OCM 1分离输入信号7的正交偏振分量以用于个体分析。这允许对输入信号7的偏振信息的测量和对本地光学网络的偏振性质的测量。根据信号偏振信息，网络性能（诸如，PMD和PDL）可以通过与其它网络点处的OCM测量相比较而被测量。正交偏振测量的校准考虑到存在在时间上波动的偏振状态的情形下的精确偏振独立功率测量。对于单个偏振信号，可以根据正交偏振测量估计偏振状态的波长依赖性，并且这对应于系统的偏振模式延迟。对于偏振复用系统，通过在针对正交偏振状态的每个通道处测量的入射功率的统计量来估计系统的PDL。

现在参考图7，其图示了依据第二实施例的OCM 89。OCM 89中的OCM 1的对应特征被指定有相同的参考标记。

OCM 89包括信号选择模块91，用于从通过端口5的多个光学信号选择单个输入光学信号7。在图示的实施例中，6个信号通过端口5被输入到OCM 89。然而，将被认识到的是：在其它实施例中，OCM 89被适配为接收和监控更多或更少的输入信号。

信号选择模块91包括微机电反射镜（MEMS）93，其被安装到基底25，并且可响应于电控制信号以多个预定义角度倾斜。信号选择模块91还包括微透镜阵列95和聚焦透镜97，用于基于光束的输入位置以不同的角度把多个光束有角度地聚焦到MEMS 93上。为了把所述信号投射到MEMS 93上，成角度的反射器99定位于MEMS 93上方。反射器99包括：用于把信号向下引导到MEMS 93上的第一成角度表面；以及用于引导信号通过透镜37的第二成角度表面。尽管MEMS 93被图示为可关于与基底25垂直的轴倾斜，但在优选的实施例中，MEMS 93被设置为与基底25的平面平行。在这些随后的实施例中，反射器99被设置在MEMS 93上方，并且把信号竖直向下引导到MEMS 93上。

MEMS 93的倾斜角度定义特定的光学信号，该光学信号将穿过滤波狭缝101到达OCM 89并且随后被监控。留下的信号不耦合通过狭缝101并且被衰减。

通过周期性地倾斜MEMS 93，并且扫描参考频率λ_r，来自多个不同光学信号的多个波长通道可以被周期性地监控。

在此描述的高分辨率光学通道监控器的另一个功能是：在一时段上连续或周期性地监控光学信号的单个频率的能力。这被称为操作的“凝视模式”，并且可用于获得与波长通道的光学信号与噪声比（OSNR）以及节点起源相关的信息。示例性凝视模式OCM操作在属于Frisken的美国专利申请14/306,502中被描述，其在2014年6月17日被提交并且标题为“Optical Channel Monitor with High Resolution Capability”。这个文件的内容通过交叉引用的方式被合并到本文中。

在另一个实施例中，光混频模块13被扩展以便也通过混合输入信号与其自身的延迟版本来提供输入信号的相位信息。在这个实施例中，混频模块13包括附加部件，诸如，另外的光束分离器、光学延迟元件和附加的光电二极管。

在另一个实施例中，如以上所描述的OCM被适配为在用于光学网络的反馈系统中提供监控。这种反馈系统在图8中被示意性地图示。示例性光学网络103包括多个节点105、107、109和111，其中光学通道被添加和撤销。所述节点通过传送光纤（例如，113）的长度互连。在每个节点内是光学补偿器，其包括用于校正、补偿并且修改光学信号的各种元件，诸如，色散补偿器和放大器。如以上所描述的OCM 117、119、121和123在某些点处被分接到网络中，并且在那些相应的点处监控光学网络中的光学通道。由OCM测量的通道信息包括通道功率、通道频率、偏振信息、色散等。OCM 117、119、121和123通过电气管脚33连接到系统控制器125，系统控制器125把反馈控制信号127、129、131和133提供到横跨网络103的节点内的相应的补偿器以便相应地适配系统。以示例的方式，如果OCM 123测量通道功率低于特定阈值水平，则控制器125向节点111内的光学放大器发送控制信号133，以增加增益并且因此增加通道功率。附加OCM能够在网络中其它点处被插入以提供另外的反馈。

在利用图8的反馈架构的一个示例性应用中，对通道的精确高分辨率监控考虑到如美国专利申请公开20120328291中所描述的通道内传递函数的控制和补偿，该美国专利申请属于Frisken等，标题为“Optical Wavelength Selective Switch Calibration System”，并被转让给Finisar公司。US 20120328291的内容以交叉引用的方式合并在本文中。

高分辨率通道监控为系统控制器提供输入来得出校准算法（在相邻的节点内被施加）以便在网络中的特定点处修改通道传递函数。光学通道监控可以在网络中的每个节点处被执行，并且相应节点被配置成从系统控制器接收校准算法控制以校准相应的通道传递函数。

相邻信道的高频率精确性和高拒斥性允许OCM精确地测量在每个节点的每个信号或通道的光谱，并且把其反馈到系统控制器用于校准。通过比较沿着信号路径的多个点处（例如，在每个节点处）每个通道信号的测量，系统控制器可以通过修改（优化）源激光器波长和/或节点中的任何光学切换或滤波元件（诸如，波长选择开关或可编程复用器/解复用器）的中心波长来优化通道性能。这允许防护频带的松弛，所述防护频带被设置成考虑到部件（包括波长选择开关和传送器）的老化和温度漂移。以上所描述的OCM反馈还通过松弛容差以及移除不必要的频率阻止元件（诸如，激光器中的标准具）来提供光学系统的增强的光谱效率并且减少了部件的成本。

结论

将被认识到的是：以上所描述的各种实施例提供了紧凑的高分辨率光学通道监控器。

通过实现进入通道监控器的输入信号与参考信号的混合，设想了高效通道监控可以利用可在20dB的总功率动态范围上实现的高于20dB的通道与通道隔离来执行。

以上所描述的OCM的设计为实现与非光纤耦合可调谐激光器共同封装的OCM提供了紧凑、成本有效的解决方案。

与在此所描述的实施例相关联的各种优点包括：

非常高的固有光学分辨率以改进光谱分析性能。　　

减少每个通道边缘处的防护频带。   

识别以光学正交频分调制方案发送的超级通道中的子通道的能力。　　

“凝视”能力——位于固定的频率并且监控输出信号的能力。这可用于相干和超级通道系统中的光学信号与噪声比的测量。　　

主要归因于很少或没有移动部分的高可靠性。将被监控的波长通过对半导体激光器中的参考波长的电子调谐来选择。　　

由可调谐半导体激光器提供的快速调谐和重新配置的灵活性。　　

适合于部署在光学网络中的各种位置处的小紧凑尺寸。　　

混频模块从相反的方向被接入以把集成简化成传统的蝴蝶类型设备封装。　　

不需要激光器的光纤耦合。

解释

贯穿这个说明书，术语“元件”的使用旨在表示单个单式部件或组合来执行特定功能或目的的部件的集合。

贯穿这个说明书，术语“正交”的使用被用于当以琼斯（Jones）向量格式或以笛卡尔（Cartesian）坐标系表达时，指代定向上的90o的差别。相似地，提及的90o旋转被解释成表示旋转成正交状态。

贯穿这个说明书，提及的“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”表示关于该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因此，贯穿这个说明书的各个位置出现的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”未必全部指代相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以按对于本领域的普通技术人员根据这个公开将是显而易见的任何适合方式进行组合。

如在此所使用的，除非另外指定，否则使用的描述通用对象的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等仅指示同样对象的不同实例正在被指代，并且不旨在暗示如此描述的对象必须在时间上、空间上、排列上或以任何其它方式处于给定的顺序。

在下面的权利要求以及此处的描述中，术语“包含”、“由......组成”、或“其包含”中的任何一个是开放式术语，其表示至少包括接下来的元素/特征，但不排除其它。因此，术语“包含”（当用于权利要求中时）不应被解释为限制于其后面所列出的装置或元素或步骤。例如，表达“设备包含A和B”的范围不应被限制到仅由元素A和B构成的设备。如在此所使用的术语“包括”或“其包括”或“那包括”中的任何一个也是开放式术语，其也表示至少包括该术语后面的元素/特征，但不排除其它。因此，包括与包含意思相同并且表示包含。

应被认识到的是：在本公开的示例性实施例的以上描述中，本公开的各个特征有时被一起分组在单个实施例、图或其描述中，以用于如下目的：使本公开合理化并且帮助理解各个发明方面中的一个或多个。然而，这个公开的方法不被解释为反映如下意图：权利要求比在每个权利要求中明确叙述的需要更多的特征。相反地，如接下来的权利要求反映的，发明的方面在于比单个之前公开的实施例的所有特征少。因此，该详细描述后面的权利要求因此被明确地合并到这个详细的描述中，其中每个权利要求独立作为这个公开的单独的实施例。

此外，尽管在此所描述的一些实施例包括一些特征，该特征不包括在其它实施例中，但不同实施例的特征的组合意图在公开的范围内，并且形成不同的实施例，如将由本领域的技术人员理解的那样。例如，在接下来的权利要求中，任何请求保护的实施例可以被用在任何组合中。

在此所提供的描述中，众多的特定细节被阐述。然而，要理解的是：本公开的实施例可以在没有这些特定细节的情形下被实践。在其它实例中，众所周知的方法、结构和技术未被详细地示出以便不模糊这个描述的理解。

相似地，将被注意到的是：术语“耦合”（当在权利要求中被使用时）不应被解释为限制于仅直接连接。术语“耦合”和“连接”连同其派生词可以被使用。应理解这些术语不意图作为针对彼此的同义词。因此，表达“设备A耦合到设备B”的范围不应被限制到其中设备A的输出直接被连接到设备B的输入的设备或系统。它表示在A的输出和B的输入之间存在路径，该路径可以是包括其它设备或装置的路径。“耦合”可以表示两个或更多的元件处于直接的物理、电气或光学接触，或两个或更多的元件不与彼此直接接触，而是仍再与彼此合作或交互。

因此，尽管其已描述了什么将被认为是本公开的优选实施例，但本领域的技术人员将认识到在不背离本公开的精神的情形下，可以对其做出其它和进一步的修改，并且旨在把所有这种改变和修改主张为落入到公开的范围内。例如，以上给出的任何公式仅表示可以被使用的过程。功能可以被添加或从框图中被删除，并且操作可以在功能块之间被互换。步骤可以被添加到在本公开的范围内描述的方法或者被删除。

Claims (20)

1.一种光学通道监控器，包括：

保护壳体；

输入端口，被设置在所述壳体中并且被配置用于接收至少一个输入光学信号，所述输入光学信号包括由波长分离的一个或多个光学通道；

波长可配置激光器，位于所述壳体内并且被配置成提供处于第一波长的光学参考信号，所述激光器被适配为横跨覆盖所述一个或多个光学通道的波长范围进行扫描；

光混频模块，被耦合到输入端口和激光器，以用于混合所述至少一个输入光学信号与所述光学参考信号从而产生混合的输出信号；以及

接收器模块，被配置成接收所述混合的输出信号并且提取指示处于第一波长的所述至少一个输入光学信号的至少光学功率的信号信息。

2.根据权利要求1所述的光学通道监控器，其中通过自由空间和一个或多个透镜把所述光学参考信号从所述激光器耦合到所述混频模块。

3.根据权利要求1所述的光学通道监控器，其中所提取的信号信息还指示处于第一波长的至少一个输入光学信号的偏振。

4.根据权利要求1所述的光学通道监控器，包括：信号选择模块，用于从多个光学信号中选择输入光学信号。

5.根据权利要求4所述的光学通道监控器，其中所述信号选择模块包括可按多个预定义角度倾斜的微机电反射镜（MEMS），其中倾斜角度确定将特定光学信号传递到光混频模块。

6.根据权利要求4所述的光学通道监控器，其中所述信号选择模块包括透镜以用于把多个光束成角度地聚焦到MEMS上。

7.根据权利要求1所述的光学通道监控器，其中所述输入光学信号和参考信号与所述混合的输出信号的输出方向基本上垂直地被输入。

8.根据权利要求1所述的光学通道监控器，其中所述波长可配置激光器是可调谐半导体激光器。

9.根据权利要求1所述的光学通道监控器，其中所述接收器模块包括光电二极管阵列。

10.根据权利要求1所述的光学通道监控器，其中所述光混频模块被配置成混合第一信号偏振分量与第二正交参考偏振分量，并且混合第二信号偏振分量与第一正交参考偏振分量。

11.根据权利要求10所述的光学通道监控器，其中所述光混频模块包括第一偏振光束分离器以用于把所述输入信号空间地分离成第一和第二正交信号偏振分量。

12.根据权利要求11所述的光学通道监控器，其中所述光混频模块包括第二偏振光束分离器以用于把所述参考信号空间地分离成第一和第二正交参考偏振分量。

13.根据权利要求12所述的光学通道监控器，其中第一和第二偏振光束分离器是单个单式元件。

14.根据权利要求12所述的光学通道监控器，其中所述光混频模块包括第一偏振操控元件以用于旋转第一信号偏振分量和第一参考偏振分量二者90度。

15.根据权利要求14所述的光学通道监控器，其中所述第一偏振操控元件包括四分之一波片和反射镜。

16.根据权利要求14所述的光学通道监控器，其中所述光混频模块包括第二偏振操控元件以用于把第一和第二信号偏振分量以及第一和第二参考偏振分量中的每一个操控成圆偏振或45°线性偏振。

17.根据权利要求16所述的光学通道监控器，其中所述光混频模块包括偏振分离元件以用于把第一和第二信号偏振分量中的每一个空间地分离成具有正交偏振的信号子分量，以及把第一和第二参考偏振分量空间地分离成具有正交偏振的参考子分量。

18.一种光学通道监控器，包括：

第一本地振荡器源输入；

包括至少一个光学通道的光学通道信号；

第一和第二光束分离器，所述光束分离器中的每一个把输入光学信号分离成基本上正交的第一和第二偏振分量，并且在预先确定的位置输出所述第一和第二偏振分量；以及

一系列偏振转换元件，被围绕所述光束分离器布置以用于把所述第一和第二偏振分量的偏振转换成预先确定的被转换的第一和第二偏振分量；

其中第一本地振荡器源输入的第一偏振分量被与所述光学通道信号的正交第二偏振分量混合以形成第一混合器输出；并且所述第一本地振荡器源的第二正交偏振分量被与所述光学通道信号的所述第一正交偏振分量混合以形成第二混合器输出。

19.根据权利要求18所述的光学通道监控器，还包括：

偏振分离元件，把所述第一混合器输出分离成正交偏振分量并且把所述第二混合器输出分离成正交偏振分量以用于分析。

20.一种用于光学网络的控制系统，所述光学网络具有多个互连节点以及设置在所述节点之间的至少一个补偿模块，所述光学网络被适配为在所述节点之间传送包括一个或多个波长通道的光学信号，所述控制系统包括：

光学通道监控器，被配置成监控所述光学通道一个或多个特性，并且把监控器信号发送到系统控制器；以及

系统控制器，与所述光学通道监控器以及所述至少一个补偿模块二者通信，所述控制器被适配为响应于所述监控器信号而把控制信号发送到所述至少一个补偿模块，以便向所监控的光学通道施加补偿。