CN105577271B - 对偏振复用信号的带内噪声和/或频谱变形测量 - Google Patents

Abstract

提供了一种将在偏振复用信号上的NLE引起的信号变形与ASE噪声区分开来的方法，以便在NLE条件下测量OSNR和/或表征NLE引起的信号变形。根据一个方面，该方法基于当(承载数据的)光通信信号部分地或完全地消失(仅ASE噪声)时以及当光通信信号运载时对光谱曲线的获取。对以不同的条件和/或在不同的日期所获取的多条曲线进行比较允许对SUT上的信号成分、ASE噪声成分和NLE引起的变形进行区分。

Description

对偏振复用信号的带内噪声和/或频谱变形测量

技术领域

本发明涉及基于对信号的功率频谱密度的分析来确定表征光通信信号的质量参数。更具体地，本发明涉及对在光纤中传播的偏振复用光信号的表征。

背景技术

为了最大化在规定的频谱带宽上所传输的信息内容，偏振复用(也称为“双偏振”)正被越来越多地与新的传输格式一起使用。基本思想是：可以通过采用共享相同的光信号带宽的两个正交偏振的承载数据的信号成分来高效地使频谱密度(方便地以比特/赫兹(bit/Hz)为单位来进行测量)加倍。通常，以大致相同的密度来传输这两个正交偏振的成分，使得如从具有显著低于偏振复用信号的符号速率的电子检测带宽的测试和测量仪器(如光谱分析仪(OSA)通常就是这种情况)中所见的那样高效地对总合成光进行非偏振。

光信噪比(OSNR)是由光电信链路承载的信号的质量的常规可测量特征。在正常和适当的操作条件下，光通信链路的OSNR通常较高，经常超过15dB或20dB或甚至更大。光通信链路中的噪声的主导分量通常是非偏振的放大自发发射(ASE)噪声，这是由链路中的光放大器造成的频谱宽带噪声源。

加里皮(Gariepy)等人提出了一种使用信号的所获取的光谱曲线对偏振复用信号上的噪声水平进行测量的方法(参见美国专利申请公开US 2012/0201533 A1，由本申请人共同拥有并且通过引用结合于此)。此方法基于由参考信号所提供的承载数据的信号成分的频谱整形的知识。基于此知识，以其他方式表现为在光谱曲线上合并到一起的承载数据的信号成分和ASE噪声成分可以在数学上彼此区别开来。可以从例如在沿着相同的光通信链路通常上游的不同的点处的参考信号的获取中导出信号成分的频谱整形的知识(即参考信号源自相同的光发射器)，其中，OSNR是已知的，或其中，可以认为信号没有ASE噪声。此方法假设在光信号带宽内信号的频谱整形沿着该通信链路没有显著改变。因此，这种参考信号的信号成分在频谱上代表受测信号的信号成分。

然而，主要由非线性效应(NLE)引起的频谱变形在使用偏振复用的新部署的情况下已经变得更频繁，因为误码率(BER)的最佳性能是通过将在光纤内传播的功率增大到非线性效应不再可以被忽略的程度而获得的。加里皮等人(在上述引文中)所提出的方法受到经受NLE引起的频谱变形的信号的影响。因此，在BER方面的总体系统性能不仅受到ASE噪声水平的影响而且还受到这种非线性效应的影响(参见瓦肯迪奥(Vacondio)等人，“Onnonlinear distorsions of highly dispersive optical coherent systems”(关于高度分散的光学相干系统的非线性失真)，《光学快报》20卷，第2期，1022-1032页(2012))因此，不能仅基于常规测量的ASE噪声水平来评估信号质量，因为适当的性能指标也应该为NLE引起的失真负责。

加里皮等人提出了一种在存在NLE引起的信号变形的情况下测量在偏振复用信号上的噪声水平的方法(参见美国专利申请公开US 2014/0328586 A1，由本申请人共同拥有并且通过引用结合于此)。该方法基于对受测信号(SUT)的功率频谱密度的分析并且在不存在显著噪声或频谱变形的情况下根据信号的频谱整形的知识来进行预测。同样，此知识由参考光谱曲线提供。基于此知识并且假设ASE噪声水平在给定的频谱范围上在波长上是大致恒定的(即，与信号成分变化相比，ASE噪声变化是可以忽略的)，可以使用对SUT的光谱曲线的光谱变化与参考光谱曲线的光谱变化的比较来估计SUT的信号成分的频谱变形。

然而，已经发现，这种方法在由光分/插复用器结合宽光谱光通信信号(诸如多种RZ格式和脉冲整形的信号)导致的狭窄滤波的一些情况下(即，当光通信信号的光信号带宽与ROADM的带宽相比要宽时)具有受限的性能。在此类情况下，分插滤波导致光通信信号沿着通信链路的不可忽略的频谱变形(通常在信号的“两翼”中)，这使得难以将ASE噪声与NLE引起的频谱变形区别开来。

因此，需要一种对经受NLE引起的和/或分插滤波引起的信号变形的偏振复用信号进行表征的方法。

发明内容

提供了一种将在偏振复用信号上的NLE引起的信号变形与ASE噪声区分开来的方法，以便在NLE条件下测量OSNR和/或表征NLE引起的信号变形，该方法适用于在光纤中传播的狭窄滤波的光通信信号。

提供了一种将在偏振复用信号上的NLE引起的信号变形与ASE噪声区分开来的方法，以便在NLE条件下测量OSNR和/或表征NLE引起的信号变形。根据一个方面，该方法基于当(承载数据的)光通信信号部分地或完全地消失(仅ASE噪声)时以及当光通信信号运载时对光谱曲线的获取。对在不同的条件下和/或在不同的日期所获取的多条曲线进行比较允许对SUT上的信号成分、ASE噪声成分和NLE引起的变形进行区分。

根据一个方面，所提出的方法基于在对受测光通信链路进行调试时的光谱曲线的获取。在一个实施例中，在接收器端(或ASE噪声和/或NLE引起的变形有待在其中进行评估的任何其他测试点)和发射器端均获取多条调试参考曲线，而在另一个实施例中，仅在接收器端(或以上测试点)获取多条调试参考曲线。将多条调试曲线与在某个稍后日期在接收器端的SUT上所获取的多条曲线进行比较允许对SUT上的信号成分、ASE噪声成分和NLE引起的变形进行区分。

仅在接收器端获取调试参考曲线的一些实施例可以提供对NLE引起的信号变形在时间上的演进的测量(以指示随着时间的推移那些NLE是否已经改变，初始的NLE条件是未知的)以及对ASE噪声的测量。

在发射器端和接收器端均获取调试参考曲线的实施例(到合理的测量不确定性内)除了对绝对ASE噪声的测量之外还可以提供对绝对NLE引起的信号变形的测量(通过与相对测量形成对照，即，在时间上的演进)。

所提出的方法的一些实施例提供了一种用于对光通信链路进行调试、维护、监测和故障排除的“多合一”(并且互相关的)解决方案。

因此，根据一个方面，提供了一种用于对由偏振复用光信号在光通信链路上的传播产生的受测光信号(SUT)进行表征的方法，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射(ASE)噪声成分。在所述光通信链路上的测试点处并且在第一时间，当所述光通信链路上的该偏振复用光信号在所述光信号带宽内运载时，获取所述偏振复用光信号的第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)，所述第一光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸。在所述光通信链路上的所述测试点处并且在第二时间，获取所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸。至少从所获取的测试光谱曲线P_SUT(λ)和第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)在所述频谱范围内估计以下各项中的至少一项：所述ASE噪声成分、该ASE噪声成分在所述第一时间的所述光信号与在所述第二时间的所述受测信号之间的变化△N_ASE和/或该承载数据的信号成分在所述第一时间的所述光信号与在所述第二时间的所述受测信号之间的相对信号变形△K_NL(λ)。

根据另一个方面，提供了一种在其上存储有计算机可读指令的非瞬态计算机可读存储介质，这些指令当由计算机执行时使得该计算机执行一种用于对由偏振复用光信号在光通信链路上的传播产生的受测光信号(SUT)进行表征的方法，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射(ASE)噪声成分。该方法包括：i)获得在所述光通信链路上的测试点处并且在第一时间所获取的第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)，其中，所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)在当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上运载时被获取并且在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；ii)获得在所述光通信链路上的所述测试点处并且在第二时间所获取的所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，其中，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸；以及iii)至少从所获取的测试光谱曲线P_SUT(λ)和第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)在所述频谱范围内估计以下各项中的至少一项：所述ASE噪声成分、该ASE噪声成分在所述第一时间的所述光信号与在所述第二时间的所述受测信号之间的变化△N_ASE以及该承载数据的信号成分在所述第一时间的所述光信号与在所述第二时间的所述受测信号之间的相对信号变形△K_NL(λ)。

根据另一个方面，提供了一种用于对由偏振复用光信号在光通信链路上的传播产生的受测光信号(SUT)进行监测的方法。在所述光通信链路上的测试点处并且在第一时间，当所述光通信链路上的该偏振复用光信号在所述光信号带宽内运载时，获取所述偏振复用光信号的第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)，所述第一光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸，该偏振复用光信号至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射(ASE)噪声成分。在所述光通信链路上的所述测试点处并且在第二时间，获取所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸，所述SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和ASE噪声成分。至少从所获取的测试光谱曲线P_SUT(λ)和第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)在所述频谱范围内估计该ASE噪声成分在所述第一时间的所述光信号与在所述第二时间的所述受测信号之间的变化△N_ASE和/或该承载数据的信号成分在所述第一时间的所述光信号与在所述第二时间的所述受测信号之间的相对信号变形△K_NL(λ)。

另外，如果已知或先前(例如在调试时)已经表征了在发射器端与接收器端之间的SUT上的由分插滤波所引起的信号变形K_F(λ)，那么在以后的任一日期，可以使用在发射器端和接收器端所获取的多条运载光谱曲线来确定SUT上的ASE噪声和NLE引起的信号变形△K_{NL_SUT}(λ)中的任一项或两项。

因此，根据另一个方面，提供了一种用于对由偏振复用光信号在光通信链路上的传播产生的受测光信号(SUT)进行表征的方法，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射(ASE)噪声成分。在沿着所述光通信链路的源点处，当所述光通信链路上的该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上运载时，获取第一调试光谱曲线P_{Tx_t_L}(λ)，所述第一光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸。在所述光通信链路上的所述源点下游的测试点处，获取所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸。至少使用所述第一光谱曲线P_{Tx_t_L}(λ)、所述测试光谱曲线P_SUT(λ)以及对在所述源点与所述测试点之间的所述SUT上的滤波引起的信号变形k_F(λ)的估计在所述频谱范围内至少对以下各项中的至少一项进行估计：所述ASE噪声成分以及在所述第二时间在所述源点与所述测试点之间的所述SUT上的由非线性效应引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)。

根据一个实施例，在所述光通信链路上的所述源点处并且在所述第一时间，当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上部分地消失时，获取第一调试光谱曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)，所述第一调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；在所述光通信链路上的所述测试点处并且在所述第一时间，当在所述光通信链路上的偏振复用光信号在所述光信号带宽内部分地消失时，获取第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_PE}(λ)，所述第二调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸；以及通过将所述第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_PE}(λ)与所述第一调试光谱曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)进行比较来估计所述源点与所述测试点之间的所述SUT上的所述滤波引起的信号变形k_F(λ)。

可以通过以下方式来估计频谱变形k_{NL_SUT}(λ)：至少从所述第一光谱曲线P_{Tx_t_L}(λ)在所述频谱范围内估计所述承载数据的偏振复用光信号在所述第一时间并且在所述源点处的第一频谱整形曲线S_{Tx_t}(λ)；通过将所述第一光谱曲线S_{Tx_t}(λ)与所述滤波引起的信号变形k_F(λ)相乘在所述频谱范围内计算参考频谱整形曲线S_Ref(λ)；以及使用所述参考频谱整形曲线S_Ref(λ)将所述信号变形k_{NL_SUT}(λ)与所述测试光谱曲线PSUT(λ)上的所述ASE噪声成分N_{ASE_SUT}和所述承载数据的信号成分S_SUT(λ)区分开来。

而且，根据进一步的方面，不需要调试获取。在这种情况下，在SUT有待被表征的任何时间t，在接收器端获取两条光谱曲线，一条具有部分消失(即，低功率)的光通信信号，并且一条具有完全(即，“正常”)的运载信号功率(即，SUT)。这两条曲线允许对在SUT上的ASE噪声的表征并且假设部分消失的光通信信号不受NLE引起的变形的影响或受到可忽略的NLE引起的变形影响，这两条相同的曲线也允许对NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)进行表征。

因此，根据进一步的方面，提供了一种用于对由偏振复用光信号在光通信链路上的传播产生的受测光信号(SUT)进行表征的方法，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射(ASE)噪声成分。在所述光通信链路上的测试点处，当所述光通信链路上的偏振复用光信号在所述光信号带宽内部分消失时，获取低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)，所述低功率光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸。仍然在所述光通信链路上的测试点处，获取所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸。至少从所获取的测试光谱曲线P_SUT(λ)和低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)，在所述频谱范围内对所述ASE噪声成分以及所述SUT的所述承载数据的信号成分上的由非线性效应(NLE)所引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)中的至少一项进行估计。

根据一个实施例，使用所述低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)和所述测试光谱曲线P_SUT(λ₁)来对SUT和低功率光谱曲线中至少一项的所述承载数据的信号成分的参考频频谱整形状曲线S_ref(λ)进行估计；并且通过使用所述参考频谱整形曲线S_ref(λ)将所述ASE噪声成分N_{ASE_SUT}与测试光谱曲线P_SUT(λ)和低功率光谱曲线中的至少一项上的所述承载数据的信号成分S_SUT(λ)区分开来估计所述SUT上的所述ASE噪声成分和由非线性效应(NLE)所引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)中的所述至少一项。

根据进一步的实施例，通过对所述低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)和所述测试光谱曲线P_SUT(λ)进行互减来估计所述参考光谱曲线S_ref(λ)。

所述SUT上的由非线性效应所引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)可以被估计并且通过沿着所述光通信链路在偏振复用光信号的源点与所述测试点之间传播来代表在所述SUT上的绝对NLE引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)。

可以使用沿着所述光通信链路靠近在所述SUT的起源处的发射器所插入的衰减设备来得到对所述光信号的部分消失。

可以从由在所述SUT的所述承载数据的信号成分上的NLE所引起的所述信号变形k_{NL_SUT}(λ)确定表征所述SUT的NLE引起的信号变形因子。

根据另一个方面，提供了一种用于对由偏振复用光信号在光通信链路上的传播产生的受测光信号(SUT)进行表征的测试系统，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射(ASE)噪声成分。该测试系统包括：

-衰减设备，该衰减设备有待连接到所述光通信链路上的偏振复用光信号的源点处以便使所述偏振复用光信号临时地并且部分地消失；

-光谱分析仪设备，该光谱分析仪设备有待连接到所述光通信链路上的测试点，以便：

o获取所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；并且

o当使用所述衰减设备使所述光通信链路上的偏振复用光信号部分地消失时，获取低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)，所述第一光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围延伸；以及

-处理模块，该处理模块被配置为用于至少从所获取的测试光谱曲线P_SUT(λ)和低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)中在所述频谱范围内对所述ASE噪声分成分以及所述SUT上的由非线性效应(NLE)引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)中的至少一项进行估计。

在本说明书中，为了易于理解和标记，经常将光通信链路的“接收器端”(Rx侧)称为沿着链路的SUT正在被测量和表征的位置。然而，应当理解，可以在沿着光通信链路的任何位置处对SUT进行测量和评估(例如，通过监测端口获得)，并且在此说明书中对“接收器端”的任何引用可以由沿着光通信链路的任何“测试点”所代替。

在本说明书中，为了易于理解和标记，经常将光通信链路的“发射器端”(Tx端)称为沿着链路在测试点“上游”的位置，并且在该位置中可以将所测量的信号(例如，通过监测端口评估出的)用作参考，从而使得将以一种差分方式相对于此“源点”对在SUT上的任何滤波引起的信号变形和NLE引起的信号变形进行评估。为了使所评估的滤波引起的信号变形被认为是绝对的(与两点之间的差分值形成对比)，此“源点”应该沿着所述光通信链路被定位在SUT的起源处的发射器与沿着光通信链路的任何频谱滤波部件之间。此外，为了使所评估的NLE引起的信号变形被认为是绝对的，此“源点”应该沿着所述光通信链路被定位为充分地接近发射器从而使得该光通信信号将不会受到任何显著的NLE的影响。应当理解的是，在本说明书中，对“接收器端”的任何引用都可以由沿着光通信链路的任何“源点”所代替。

在本说明书中，表述“曲线”不可被限制性地解释为以图形方式显示的数据，而是旨在包含不是以图形方式显示但仍然用于任何合适目的的数据。“光谱曲线”指的是频谱分解的光功率或如通过使用例如光谱分析仪(OSA)的获取所获得的或从任何适当的记录数据或以数字方式生成的数据中所获得的信号的电场的频谱分解的幅值。

在本说明书中，表述“光信号带宽”意指光通信信号的如由它的符号速率和调制类型(例如RZvs.NRZ等)标称定义的光谱带宽，并且可能通过由于例如分插滤波而导致的信号沿着光链路所经受的光滤波而被缩小。

在本说明书中，除非以其他方式提及，否则对实施例的一个或多个特征的条件或关系特性进行修饰的词语修饰语(如“基本上”和“大约”)应被理解成意指该条件或特性被限定在针对其预期的应用的上下文内的那个实施例的正确操作的可接受的公差内。

附图说明

从以下详细描述中并结合附图，本发明的进一步的特征和示例性优点对普通技术人员将变得明显，在附图中：

图1是曲线图，展示了示例性受测光信号的光谱，连同其噪声成分及其信号成分的光谱；

图2是示意图，展示了示例通用网络方案，其中，可以使用本文所描述的那些方法来表征受测光信号；

图3是流程图，展示了一种用于表征偏振复用受测光信号(SUT)的方法，其中，在发射器端和接收器端均获取消失的和运载的信号光谱曲线；

图4是流程图，更详细地示出了对图3中的SUT上相对NLE引起的变形进行估计的图3中的步骤318。

图5是流程图，示出了执行图3中的将在SUT中的ASE噪声成分与信号成分区分开来的步骤318所需的步骤。

图6是流程图，展示了一种用于表征偏振复用SUT的方法，其中，仅在接收器端获取消失的和运载的信号光谱曲线；

图7是流程图，展示了一种用于表征偏振复用SUT的方法，其中，在发射器端和接收器端均获取消失的和运载的信号光谱曲线；

图8是流程图，展示了一种用于表征偏振复用SUT的方法，其中，在发射器端所获取的曲线以及所估计的滤波引起的信号变形函数k_F(λ)被用来生成参考频谱整形曲线S_ref(λ)；

图9是流程图，展示了一种用于表征偏振复用SUT的方法，其中，在发射器端所获取的曲线以及所估计的滤波引起的信号变形函数k_F(λ)被用来生成参考频谱整形曲线S_ref(λ)，并且其中，在发射器端和接收器端均获取部分消失的信号光谱曲线以及可选地运载的信号光谱曲线以便估计滤波引起的信号变形函数k_F(λ)；

图10是流程图，展示了一种用于表征偏振复用SUT的方法，其中，没有获取调试曲线，并且其中，在接收器端获取部分消失的信号光谱曲线和运载的信号光谱曲线；以及

图11是框图，展示了一种适用于实现图10的方法的测试系统。

图12展示了图10的方法和图11的测试系统在受测光通信链路上的一些可能的应用。

将要注意的是，贯穿整个附图，相同的特征用相同的参考标号标识。

在所附流程图中，以虚线示出的框用于表示在一些情况下或对于一些实施例可以是可选的步骤或特征。

还应当理解的是，当将附图表示为示意图，附图的元件不一定按比例绘制。为了不过度妨碍附图，也可以省略一些机械的或其他的物理部件。

具体实施方式

现在参考图1，本文所描述的方法和系统涉及对受测光信号(SUT)p的表征，该受测光信号在光电信中用来在密集波分复用(DWDM)光信道上传输数据。贯穿本描述，该光信号p与那些DWDM光信道之一相对应。在感兴趣的光信道带宽内，该光信号p包括两个分量，也就是从承载数据的信号中所产生的信号成分s以及包括光通道内的光功率的所有其他源的ASE噪声成分n_ASE。在偏振复用通信的情况下，信号成分包括具有彼此正交的偏振状态的两个不同的分量。噪声成分n主要是从光传输系统中的那些光放大器的放大自发发射(ASE)中产生的。图1示出了示例性光信号p的光谱p(λ)连同其承载数据的信号成分s(λ)的光谱以及其ASE噪声成分n_ASE(λ)的光谱，从而使得：

p(λ)＝s(λ)+n_ASE(λ) (1)

光信号p的光谱曲线可以通过光谱分析仪(OSA)而获取并且表示与OSA h_OSA(λ)的滤波器频谱响应进行卷积的输入光信号p。从而，光谱曲线P(λ)表示光信号p的频谱分解的光功率。光谱曲线P(λ)还包括承载数据的信号成分S(λ)和噪声成分N_ASE(λ)，这些成分合并到一起并且表现为光谱曲线P(λ)。

为了评估SUT的表示例如在传输期间所发生的SUT的信号成分S(λ)的频谱变形的多个质量参数，用本文所描述的方法和系统将该SUT光谱曲线P(λ)中的信号成分S(λ)与ASE噪声成分N_ASE(λ)区别开来。在所获取的光谱曲线P(λ)上的与检测系统(也就是该OSA)自身相关联的仪器噪声被认为对有待表征的那些光参数的影响可以忽略。

一旦已经估计了信号成分和/或ASE噪声成分的NLE引起的频谱变形，可以确定表征偏振复用SUT的一个或多个质量参数(如与NLE引起的信号变形等效的光信噪比(OSNR_SD)、仅ASE的光信噪比(OSNR_ASE)或信号变形因子(SDF)(下文所定义的))。

图1展示了单个DWDM信道，但是应该注意，当采用波分复用时，多个DWDM信道(未示出)出现在光通信频谱上。从而，应该牢记，通常存在其他光信号，这些光信号在频谱上分布于该光信号p的两侧。同样，在偏振复用网络的情况下，每一个DWDM信道包括多个正交偏振的信号，这些信号在由OSA所获取的光谱曲线P(λ)上将表现为结合的并且不可区分的单个非偏振信号。

本文所描述的一些用于表征光SUT的方法基于在对受测光通信链路进行调试时的光谱曲线的获取。尽管将理解的是，可以在SUT的获取之前的任何其他日期获取先前的曲线，为了不过度妨碍说明书，仅引用调试的时间。当(承载数据的)光通信信号消失(仅ASE噪声)或部分消失(低功率)时，以及当光通信信号运载时，可以获取调试光谱曲线。将多条调试曲线与在某个稍后日期在接收器端的SUT上所获取的多条曲线进行比较允许对信号成分和ASE噪声成分进行区分以及对SUT上的NLE引起的变形进行表征。

图2示出了通用网络方案的示例，其中，可以使用本文所描述的这些方法来表征光SUT。提供了图2的网络方案以展示对下文所描述的那些方法的应用。当然，将理解的是，本文所描述的这些方法并不限于如图2所示的双向光通信链路。同样应该理解的是，此类方法还可以适用于其他网络方案或不相关的上下文。图2的说明性网络采用偏振复用正交相移键控(PM-QPSK)调制方案以例如40Gbit/s或100Gbit/s(经常更简单地表示为40G和100G)的标称“有效载荷”比特率来传输数据，并且包括通过网络连接到一起的多个PM-QPSK发射器10、12以及PM-QPSK接收器14、16以便在被布置于对应多个不同的位置A、B、C处的多个节点之间传输数据。图2中所示出的网络包括在位置C处的发射器10与在位置A处的接收器14之间的第一光通信链路100以及在位置A处的发射器12与在位置B处的接收器16之间的第二光通信链路200。通信链路100包括光纤110、112、多个光分插滤波器114、116、118(如可重构的光分插复用器(ROADM))以及沿着通信链路分布的多个光放大器120、122。类似地，通信链路200包括光纤210、212、多个光分插复用器214、216、218(如ROADM)以及沿着通信链路分布的多个光放大器220、222。在网络系统上通常可用的监测抽头端口(例如95/5分光器的5％端口)沿着通信链路100(抽头1、抽头2、抽头3、抽头4、抽头5)并且沿着通信链路200(抽头6、抽头7、抽头8)被布置，以便使用本文所描述的这些方法在光信号沿着通信链路传播时监测这些光信号。

本文所描述的一些方法结合先前所获取的多条调试光谱曲线提供了对表征沿着例如通信链路100和200的任何地方所测量的SUT的多个质量参数的确定。例如，有待表征的SUT可以是如可以在抽头2、抽头3、抽头4、抽头5、抽头7或抽头8处所获取的光信号。

通常用能够区分SUT的光带宽内所包含的多个光频率的测量仪器来获得SUT的光谱曲线。通常使用标准的基于光栅的OSA来获取此类测量，如例如在授予何等人的美国专利6，636，306(由本申请人共同拥有)中所描述的OSA或者作为EXFO股份有限公司制造和销售的FTB-5240系列的OSA而可商购的。可替代地，本文所描述的这些方法也可以用例如外差OSA或傅里叶变换OSA(FFT OSA)或用于获得该光谱曲线的任何其他合适的装置来实现。如上文所提及的，在本说明书中，“光谱曲线”指的是频谱分解的光功率或如通过使用OSA进行的获取所获得的或从任何适当的记录数据或以数字方式生成的数据中所获得的信号的电场的频谱分解的幅值。

在沿着光通信链路的任何两个位置处的SUT上所获取的(例如，在发射器端和接收器端附近的监测端口处所获取的)光谱曲线可以被表达为：

P₁(λ)＝S₁(λ)+N_ASE1(λ) (2.1a)

P₂(λ)＝S₂(λ)+N_ASE2(λ) (2.1b)

其中，S₁(λ)和S₂(λ)分别表示在位置1和2处所获取的光谱曲线的承载数据的信号成分，并且其中，N_ASE1(λ)和N_ASE2(λ)分别表示在位置1和2处所获取的光谱曲线的ASE噪声成分。在一个实施例中，位置1对应于发射器端并且位置2对应于接收器端，但是将理解的是，可以将以下一般化到任何两个不同的位置，其中，位置1(本文也被称为“源点”)在用于例如表征噪声中的相对变化以及沿着光通信链路的两点之间的频谱变形的位置2(本文也被称为“测试点”)的“上游”。

在存在NLE引起的信号变形和分插滤波引起的信号变形的情况下，位置2处的信号成分S₂(λ)呈现了当与位置1处的信号成分S₁(λ)相比较时的频谱变形，该频谱变形可以被表达为频谱变形函数k(λ)：

S₂(λ)＝k(λ)·S₁(λ) (2.2a)

k(λ)＝k₀·k_NL(λ)·k_F(λ) (2.2b)

其中，k(λ)是位置1与位置2之间的频谱变形函数。可以按照变形的不同起源来表示频谱变形函数k(λ)，即，表示由在位置1与位置2之间的光通信信号上的NLE所造成的变形的NLE引起的信号变形函数k_NL(λ)、表示由对在位置1与位置2之间的光通信信号造成影响的光分插滤波所引起的变形的分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)以及(恒定的)增益/损耗因子k₀。注意，分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)被期望为对于给定光通信链路随着时间的推移基本上稳定(即，展现为不多于一个微小的波长漂移)，而在NLE引起的信号变形函数k_NL(λ)中的变化可能存在并且然后可以被表征。

注意，在SUT的光信号带宽内可能出现某种水平的信道间串扰，但是这种信道间串扰在感兴趣的光谱区域通常将是可忽略的并且可以因此不予置理。在存在由可以被插入到发射器与接收器之间的光分/插复用器引起的狭窄滤波的情况下，情况更是如此。

参照图3，现在对第一示例性测试方法300进行描述，在该方法中，在接近于发射器端(例如，图2中的位置A)以及接近于接收器端两处或ASE噪声和/或NLE引起的变形有待在其中被评估的任何其他位置(例如，图2中的位置B、Y或R)处获取调试参考曲线。再次，在本示例中，引用发射器端和接收器端，但是将理解的是，本示例可以被一般化到沿着光通信链路的任何两个不同的位置。

在步骤302、304、306和308，首先在时间t₁(更确切地，在开始于时间t₁通常在一天上延伸的一个时间段上)进行获取。在接近于发射器端和接收器端获取调试光谱曲线，两者均具有在所考虑的光信号带宽内的消失的光通信信号和运载的光通信信号。更确切地，在步骤302中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内消失(即，源被关闭、断开或阻塞)时，在发射器端获取第一调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)。在步骤304中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内是运载的时，在发射器处获取第二调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)。在步骤306中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内消失时，在接收器端获取第三调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)。在步骤308，当通信链路上的光信号在光信号带宽内是运载的时，在接收器端获取第四调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)。

因为需要使光通信信号消失以进行这些测量，在对光通信链路进行调试时进行这些测量是合适的(从而有“调试光谱曲线”以及“调试时间”的表示)。这避免了为了执行方法300的步骤302、304、306、308而在以后的日期中断通信的需要。然而，如果需要并且适合于具体的应用，可以在任何其他以后的日期进行这些测量。

在步骤310中，对发射器端与接收器端之间的滤波引起的信号变形(本文表示为滤波引起的信号变形函数k_F(λ))进行估计。

假设在接收器端所获取的消失的信号的光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)与在调试时间t₁的ASE噪声相对应：

P_{Rx_t1_E}(λ)＝N_{ASE_Rx_t1}(λ) (3.1)

将理解的是，此假设通常对于以下情况是成立的：在大量的信道(例如，>10至16)上承载光通信信号的波长复用光通信链路，以及为了执行步骤302以及306仅使一个信道或较小数量的信道消失。

可以使用在接收器端的ASE噪声的频谱整形来估计在发射器端与接收器端之间的分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)，该函数可在光通信信号λ_pk的中心波长λ_pk处被归一化：

k_F(λ)＝N_{ASE_Rx_t1}(λ)/N_{ASE_Rx_t1}(λ_pk)＝P_{Rx_t1_E}(λ)/P_{Rx_t1_E}(λ_pk) (3.2a)

在一个实施例中，可以针对在发射器与接收器之间内插级联分插滤波器的情况通过从在接收器端N处的ASE噪声N_{ASE_Rx_t1}(λ)中移除在经受最后的分插滤波之后被添加到光通信信号上的任何剩余ASE噪声N_{ASE_res}来可选地改善对分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)的估计。通过再次可选地在中心波长λ_pk处进行归一化，我们得出：

k_F(λ)＝(P_{Rx_t1_E}(λ)-N_{ASE_res})/(P_{Rx_t1_E}(λ_pk)-N_{ASE_res}) (3.2b)

其中，可以从远离中心波长λ_pk(即在光信号带宽的极限处)所测量到的ASE噪声水平对N_{ASE_res}进行估计。当然，在实际条件可能适合时，可以采用对分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)的估计的附加改善。

在步骤312，对在调试时间t₁在发射器端与接收器端之间的承载数据的信号成分的总信号变形(此处表示为总信号变形函数k_t1(λ))进行估计：

通过运载信号，分别在发射器端获取的光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)和在接收器端获取的光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)都包含信号成分S_{Tx_t1}(λ)、S_{Rx_t1}(λ)和ASE噪声成分，后者被假设为与通过消失的信号所测量的光谱曲线(即，N_{ASE_Tx_t1}(λ)，N_{ASE_Rx_t1}(λ))等效。可以从中检索信号成分如下：

S_{Tx_t1}(λ)＝P_{Tx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Tx_t1}(λ)＝P_{Tx_t1_L}(λ)-P_{Tx_t1_E}(λ) (3.3a)

S_{Rx_t1}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Rx_t1}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-P_{Rx_t1_E}(λ) (3.3b)

注意，在已知在发射器侧所获取的运载信号调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)上没有显著的ASE噪声的特定情况下，可以省略对消失的调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)的获取(步骤302)，并且可以直接从运载信号测量P_{Tx_t1_L}(λ)＝S_{Tx_t1}(λ)中发现信号成分S_{Tx_t1}(λ)。

然后通过将频谱整形曲线S_{Tx_t1}(λ)与频谱整形曲线S_{Rx_t1}(λ)(即在本示例中，通过计算两条曲线的比值)来发现总信号变形函数k_t1(λ)：

k_t1(λ)＝S_{Rx_t1}(λ)/S_{Tx_t1}(λ) (3.4)

在步骤314中，也可以对在调试时间的NLE引起的信号变形函数k_{NL_t1}(λ)进行评估：

k_{NL_t1}(λ)＝k_t1(λ)/(k_F(λ)·k₀) (3.5)

其中，在步骤312中确定k_F(λ)，并且其中，k₀被选择为使得例如，k₀＝S_{Rx_t1}(λ_pk)/S_{Tx_t1}(λ_pk)，并且其中，λ_pk是光通信信号的中心波长。

可以记录在调试时的NLE引起的信号变形函数k_{NL_t1}(λ)以及分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)以供以后使用。

然后，在调试之后的任何其他时间t₂(t₂≠t₁)(即在调试之后的任何其他天)并且通常是当光通信链路是活跃的并且处于正常使用时，可以根据ASE噪声和NLE引起的频谱变形来对在接收器端的光通信信号进行表征如下：

在步骤316中，在时间t₂获取SUT(即，在本示例中的接收器端处)的光谱曲线P_SUT(λ)。

在步骤318中(在图4中进行更加详细的表述)，在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)上将信号成分S_SUT(λ)与ASE噪声N_{ASE_SUT}(λ)区分开来，并且估计相对信号变形函数△k_NL(λ)——这表示在接收器端在时间t₂与调试时间t₁之间的NLE引起的信号变形函数中的变化。

现在参照图4，更详细地解释步骤318。

在步骤402中，在接收器端的调试信号成分S_{Rx_t1}(λ)将被用作参考频谱整形曲线S_ref(λ)以便在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)上将ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)与信号成分S_SUT(λ)区分开来。相应地，使用在接收器端所获取的调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)、P_{Rx_t1_E}(λ)来对在时间t₁并且在接收器端处的承载数据的信号成分的频谱整形曲线进行估计，即，在本示例中，通过从运载的信号测量P_{Rx_t1_L}(λ)中减去消失的信号测量P_{Rx_t1_E}(λ)：

S_ref(λ)＝S_{Rx_t1}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-P_{Rx_t1_E}(λ) (3.6)

如上文所解释，该SUT包含信号成分S_SUT(λ)和ASE噪音成分N_{ASE_SUT}(λ)：

P_SUT(λ)＝S_SUT(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (3.7a)

P_SUT(λ)＝△k_NL(λ)·S_ref(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (3.7b)

P_SUT(λ)＝k₀·k_{NL_SUT}(λ)·k_F(λ)·S_{Tx_t1}(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (3.7c)

其中，△k_NL(λ)是(尚未知的)相对信号变形函数，该函数表示在接收器端处在时间t₂与调试时间t₁之间的NLE引起的信号变形函数的变化，即：

△k_NL(λ)＝k_{NL_SUT}(λ)/k_{NL_t1}(λ) (3.8)

在步骤404中，从等式(3.7b)中以及先前所估计和记录的参考信号频谱S_ref(λ)中，通过实施授予加里皮等人在美国专利申请公开US 2014/0328586A1(由本申请人共同拥有并且通过引用结合于此)中提出的方法之一，可以将信号成分S_SUT(λ)与ASE噪声N_{ASE_SUT}(λ)区分开来。使用这些方法中的一种方法，通过使用信号成分S_SUT(λ)的性质以及ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)的性质在测试光谱曲线P_SUT(λ)上将两者区分开来，基于SUT的功率频谱密度以及参考信号频谱S_ref(λ)的功率频谱密度来对相对信号变形函数△k_NL(λ)进行估计。在不存在显著噪声或频谱变形的情况下根据信号的频谱整形的知识来对这些方法进行预测。在当前步骤404中，此知识由在调试时所获得的参考光谱曲线S_ref(λ)提供。基于此知识并且假设ASE噪声水平在给定的用于处理的频谱范围上在波长上通常是均匀的(或，更精确地，与信号成分变化相比，ASE噪声成分变化是可以忽略的，即△N_ASE(λ)<<△S(λ))，可以使用对SUT的光谱曲线的频谱变化(例如，被量化为频谱整形的导数)与参考光谱曲线S_ref(λ)的频谱变化的比较来对SUT的信号成分的频谱变形进行估计。下文参照图5对步骤404的示例性实施方式的细节进行描述。

在步骤406中，可以从在步骤404中发现的信号成分和ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)对相对信号变形函数△k_NL(λ)进行估计如下：

△k_NL(λ)＝(P_SUT(λ)-N_{ASE_SUT}(λ))/S_ref(λ) (3.9)

并且，在步骤408中，可以对SUT中的信号成分S_SUT(λ)进行计算：

S_SUT(λ)＝P_SUT(λ)-N_{ASE_SUT}(λ) (3.10a)

或者

S_SUT(λ)＝Δk_NL(λ)·S_ref(λ) (3.10b)

回到图3，在步骤302中，一旦已经这样确定了相对信号变形函数△k_NL(λ)，可以对在测试时间t₂在发射器端与接收器端之间的实际NLE引起的信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)进行计算如下：

k_{NL_SUT}(λ)＝k_{NL_t1}(λ)·Δk_NL(λ) (3.11)

在步骤322中，使用所估计的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)或所估计的绝对或相对信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)、Δk_NL(λ)来直接或间接地确定表征SUT的一个或多个质量参数。这些质量参数可以采用仅ASE的OSNR(OSNR_ASE)、信号变形OSNR(OSNR_SD)、信号变形因子或可以用于表征NLE引起的频谱变形或ASE噪声的其他任何参数的形式。可以确定的各种质量参数定义如下：

由此确定的该一个或多个质量参数被输出用于例如DWDM光系统的监测、维护或故障排除。例如，该一个或多个噪声参数可以通过图形显示、通过印刷、通过生成电信号或通过将其存储到存储器中供以后检索而输出。还可以显示其他参数或以其他方式以图形或数字的形式输出。

应该认识到，在步骤302、304、306、308以及316中，可以使用单个测试仪器(即，在发射器端与接收器端之间所承载的便携式OSA)来获取光谱曲线。如本领域中已知的，这种便携式测试系统通常将包括光谱分析仪设备(执行对光信号的光谱分析所必需的测试硬件)、处理模块和存储器。在这种情况下，在步骤302、304、306、308、310、312、314、318、320和/或322中，可以将调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)、P_{Tx_t1_L}(λ)、P_{Rx_t1_E}(λ)、P_{Rx_t1_L}(λ)和/或从这些曲线中获得的参数和曲线记录到测试仪器的存储器中以供以后使用来执行步骤310、312、314、318和/或320。另外，在这种情况下，处理模块可以被配置为用于执行处理步骤，例如，步骤310、312、314、318、320和322。OSA仪器的一般功能(例如用于控制目的或对所获取的光谱曲线的预处理)也可以在此相同的处理模块上实现。替代性地，光谱曲线可以使用多台测试仪器来获取，如例如在抽头耦合器1和5处的永久地安装在光通信链路(例如100(参考图2))上的监测OSA。这些变化同样等效地适用于本文所描述的其他方法。

在另一个实施例中，测试系统包括第一监测仪器、第二监测仪器以及可选地外部计算机(其中此外部计算机的全部或部分可以是基于云)。在步骤302以及304，使用第一监测仪器(或第一光谱分析仪设备)来获取光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)和P_{Tx_t1_L}(λ)，并且在步骤306、308、310，使用第二监测仪器(或第一光谱分析仪设备)来获取光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)、P_{Rx_t1_L}(λ)和P_SUT(λ)。当然，在这种情况下，需要在监测仪器之间或与外部计算机交换数据。在这种情况下，位于外部计算机中的处理模块可以被配置为用于执行步骤310、312、314、318、320和322。处理模块还可以在这些监测仪器以及(如果采用的话)外部计算机之间进行分布，从而使得一些步骤在第一监测模块上执行，一些在该第二监测模块上执行并且可选地一些在该外部计算机上执行。当然，虽然可能不是很实用，可以使用单独的测试仪器来进行每一次获取。

同样可以理解，在方法300(以及本文所描述的其他方法)中可以采用附加的数值处理，而不背离所描述的方法。例如，可以使用某种取平均值以减少测量噪声，或者可以将平滑函数应用于所测量的光谱曲线中。还可以将光频率的变换应用到所获取的光谱曲线中的任何一条光谱曲线，接着是重新采样，以便校正随着时间的推移光通信信号的波长漂移或校正由使用不同测试仪器进行的测量导致的波长移位。当然，本领域的技术人员将认识到，除了本文所提到的预处理之外或者与其相结合地，可以使用其他预处理。

图5展示了上文所描述的方法400的步骤404的适合的实现方式的一个实施例。图5的方法500给出了一种具体的实现方式算法，该算法可能适用于处理测试曲线P_SUT(λ)和参考曲线S_ref(λ)＝S_{Rx_t1}(λ)以便对与参考曲线S_ref(λ)相比SUT的信号成分的频谱变形进行估计，其相当于在图3的方法300的情况下在接收器端的调试信号成分S_{Rx_t1}(λ)。这里针对100GPM-QPSK信号的具体情况展示了图5的方法500。

图5的方法500基于使用根据波长的测试光谱曲线的导数相对于根据波长的参考光谱曲线的导数的比值Rdev(λ)的以下方式。

首先，定义SUT的(仍未知的)信号成分S_SUT(λ)与参考曲线S_ref(λ)的比值k(λ)。

k(λ)＝S_SUT(λ)/S_ref(λ) (5.1)

在图3的方法300的情况下，此比值k(λ)对应于相对NLE引起的信号变形函数△k_NL(λ)乘以增益/损耗因子k₀(即，k(λ)＝k_0·△k_NL(λ))。然而，应注意，对于下文所描述的并且参考曲线不同的图8的方法800和图9的方法900，比值k(λ)对应于绝对NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)乘以增益/损耗因子k₀(即，k(λ)＝k₀·k_{NL_SUT}(λ))。同样注意，增益/损耗因子k₀被选择为使得△k_NL(λ_pk)＝1并且k_{NL_SUT}(λ_pk)＝1。

定义Rdev(λ)如下：

通过导出Rdev(λ)并且忽略合并k(λ)的二阶导数的项，我们得出：

其结果是：

如果包括S_ref(λ)的二阶导数的项非常小并且因而同样可以被忽略，则k(λ)的表达式可以进一步被简化：

注意，由于为导出对k(λ)的以上估计而做出的那些假设，其仅在ASE噪声成分的波长相关的变化与信号成分的相应变化相比是可忽略的SUT的频谱范围内有效。此假设在光信号带宽内大多是成立的，但是在接近SUT的峰值处(即，信号成分的变化可能较小)通常无效。在典型的100G PM-QPSK信号的情况下，发现对此k(λ)的估计通常至少在与功率频谱密度大约低于SUT的峰值功率频谱密度1db至3dB的区域相对应的光谱区域中是成立的。例如，可以在与100G PM-QPSK信号的峰值波长偏移5GHz至10GHz上发现此类情况。

还应该理解，尽管忽略结合S_ref(λ)的二阶导数的项以导出k(λ)的等式(5.5)，还可以保留此项以针对k(λ)产生不同的等式，该等式将提供基本上与等式(5.5)的结果等效的结果并且可以因此在方法500中被等效地使用。

在步骤502中，得到有待表征的SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)。该测试曲线P_SUT(λ)包括在该SUT的光信号带宽内的承载数据的信号成分S_SUT(λ)和ASE噪声成分N_ASE(λ)。

在步骤504中，获得根据图4的步骤402的参考光谱曲线S_ref(λ)＝S_{Rx_t1}(λ)。

在步骤506中，可以将某种信号预处理应用于光谱曲线P_SUT(λ)和S_ref(λ)。例如，可以将平滑函数应用于曲线P_SUT(λ)和S_ref(λ)来平滑任何获取噪声。尤其是考虑到计算曲线P_SUT(λ)和S_ref(λ)的导数(对噪声的高频波长相关的功率变化非常敏感的过程)，这可以是有用的。

为了在波长上使曲线P_SUT(λ)和S_ref(λ)彼此对准，其他预处理可能是必要的。例如，如果光通信信号已经在调试时间t₁与测试时间t₂之间在波长上发生漂移或要校正由使用不同光谱分析仪器进行的测量引起的波长迁移，可能这种需要做法。当然，本领域的技术人员将认识到，除了本文所提到的预处理之外或者与其相结合地，可以使用其他预处理。

现在，在步骤508、510、512、514和516中，对SUT的信号变形S_SUT(λ)相比参考曲线S_ref(λ)的相对NLE引起的频谱变形进行估计。

在步骤508中，根据波长的测试曲线P_SUT(λ)的导数相对于参考曲线S_ref(λ)的相应的导数的比值计算如下：

在步骤510中，还计算了作为波长的函数的比值Rdev(λ)的导数：

在步骤512中，使用等式(5.5)在发现用于导出此等式的那些假设是成立的第一频谱范围SR₁上计算比值k(λ)的第一估计k_e1(λ)(对应于在图3的方法300的情况下的相对NLE引起的信号变形函数△k_NL(λ))。如上文所提及的，在典型的100G PM-QPSK信号的情况下，发现对k(λ)的此估计在与峰值波长偏移5GHz至10GHz相对应的光谱区域中是成立的。

在步骤514中，在已经在此第一频谱范围SR₁上计算了比值k_e1(λ)的情况下，可以在此同样的范围上将ASE噪声成分N_ASE(λ)计算为：

N_ASE(λ)＝P_SUT(λ)-k_e1(λ)·S_ref(λ) (5.8)

因为假设ASE噪声在波长上是基本上恒定的，将所估计的ASE噪声水平N_ASE计算为在第一频谱范围上的结果N_ASE(λ)的平均值。

N_{ASE_SUT}＝N_ASE＝<N_ASE(λ)> (5.9)

在步骤516中，在知道ASE噪声水平的情况下，在第二较大频谱范围上重新计算比值k(λ)，该第二频谱范围与SUT的光信号带宽或与光信号带宽的相当大的部分(例如，在100G PM-QPSK信号的情况下)大致对应，频谱范围在关于SUT的峰值波长的-10GHz与+10GHz之间延伸：

对于图3的方法300的情况下，比值k(λ)提供对相对NLE引起的信号变形函数的估计。k(λ)＝k_0·△k_NL(λ)。

然后，在图4的步骤408中，如果有待评估的质量参数需要则可以计算SUT的信号成分S_SUT(λ)。

S_SUT(λ)＝P_SUT(λ)-N_{ASE_SUT} (5.11a)

或者

S_SUT(λ)＝k_0·△k_NL(λ)·S_ref(λ) (5.11b)

现在参照图6，现在对另一种示例性测试方法600进行描述，在该方法中，仅在接收器端或ASE噪声和/或NLE引起的变形有待在其中被评估的任何其他位置处(例如，图2中的位置B、Y或R)获取调试参考曲线。在本实施例中，在接近源点处没有获取到调试曲线。

在本实施例中，在调试时间的NLE引起的信号变形函数k_{NL_t1}(λ)是未知的，并且不能检索上面在步骤320中所发现的实际NLE引起的信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)。只有从调试日期到后续测量日期的NLE引起的信号变形函数的演进(即，相对NLE引起的信号变形函数△k_NL(λ))可以被检索。此测量在初始NLE条件未知的情况下提供了关于NLE是否已经随着时间的推移发生变化的指示。在许多监测、维护以及故障排除应用中，这种相对表征可以是有用的。注意，滤波引起的信号变形函数k_F(λ)也无法从这种测试方法中检索出来。

除了所省略的那些步骤，图6的测试方法600与图3的测试方法300相类似，并且将不再重复描述相似的特征。

在步骤602和604中，在时间t₁首先进行获取。在稍后将要在其中评估SUT的测试点处获取调试光谱曲线，两者均具有在所考虑的光信号带宽内的消失的光通信信号和运载的光通信信号。更确切地，在步骤602中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内消失(例如，源被关闭、断开或阻塞)时，在测试点处获取第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)。在步骤604中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内是运载的时，在接收器端获取第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)。将理解的是，调试曲线P_{Rx_t1_E}(λ)提供对调试曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上的ASE噪声水平的估计。

注意，步骤602可被视为是可选的，因为，其可以由检索对在调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上的ASE噪声的先前所得到的估计的步骤所替代。可以从例如在调试时在测试点处所进行的OSNR测量中检索ASE噪声水平估计。

然后，在调试之后的任何其他时间t₂(t₂≠t₁)并且通常是当光通信链路是活跃的并且处于正常使用时，可以根据ASE噪声和相对NLE引起的频谱变形中的任一项或两项来对在接收器端的光通信信号进行表征如下：

在步骤606中，在时间t₂获取SUT(即，在本示例中的接收器端处)的光谱曲线P_SUT(λ)。

在步骤608中，对相对NLE引起的信号变形函数△k_NL(λ)进行估计——这表示在接收器端处的NLE引起的信号变形函数在时间t₂与调试时间t₁之间的变化——和/或在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)上将信号成分S_SUT(λ)与ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)区分开来。在一个实施例中，如上文参照图4所描述的那样执行步骤608，即，使用调试曲线P_{Rx_t1_L}(λ)以及对其ASE噪声水平的如从例如P_{Rx_t1_E}(λ)所提供的或作为系统的输入值的估计来对接收器端处的调试信号成分S_{Rx_t1}(λ)进行估计。然后，将调试信号成分S_{Rx_t1}(λ)用作参考频谱整形曲线S_ref(λ)以便在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)上将ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)与信号成分S_SUT(λ)区分开来。在步骤514中发现ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)＝N_{ASE_SUT}。

在调试曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上没有可用的ASE噪声水平的估计的另一个实施例中(省略步骤602，并且不提供输入值)，可以将调试曲线P_{Rx_t1_L}(λ)直接用作如参照图5所描述的方法中的参考频谱整形曲线S_ref(λ)来执行步骤608。然而，在这种情况下，在步骤514中所计算的ASE噪声水平N_ASE对应于ASE噪声成分在调试时间t₁的光信号与时间t₂的SUT之间的变化△N_ASE，从而使得：

其中，OSNR_{ASE_SUT}表示SUT的仅ASE的OSNR(见下面的定义)，OSNR_{ASE_t1_L}表示调试曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上的仅ASE的OSNR，并且OSNR_{ASE_Δ}表示差分仅ASE的OSNR，该差分仅ASE的OSNR与在步骤514中所计算的ASE噪声成分变化△N_ASE相对应。接着，可以从对调试曲线P_{Rx_t1_L}(λ)(例如，如果其在稍后变得可用的话)上的ASE噪声成分的估计以及ASE噪声成分的变化△N_ASE中检索SUT上的ASE噪声。

在步骤610中，使用所估计的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)或所估计的相对信号变形函数△k_NL(λ)来直接或间接地确定表征SUT的一个或多个质量参数。

质量参数

可以确定的质量参数的示例是仅ASE的OSNR，其可以以dB为单位(被归一化到等效于与0.1-nm分辨率带宽相对应的)进行定义如下：

其中，CBW是信道带宽，并且NBW是在其上有待对ASE噪声进行估计的带宽。

贯穿本说明书，已经在概念上将SUT的光谱曲线P_SUT(λ)分成信号成分S_SUT(λ)和ASE噪音成分N_{ASE_SUT}(λ：

P_SUT(λ)＝S_SUT(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (6.4)

然而，也可以将测试曲线P_SUT(λ)视为对三个单独的成分的比较，即，非NLE变形的信号成分S'_SUT(λ)(其表示如在不存在任何NLE的情况下在理论上将出现在SUT的测试点处的发射器端处的信号成分)、NLE引起的频谱变形噪声成分N_{NL_SUT}(λ)以及ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)：

P_SUT(λ)＝S’_SUT(λ)+N_{NL_SUT}(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (6.5)

其中

S’_SUT(λ)＝k₀·k_F(λ)·S_{Tx_t1}(λ) (6.6)

N_{NL_SUT}(λ)被定义为：

N_{NL_SUT}(λ)＝k₀·k_F(λ)·S_{Tx_t1}(λ)·(k_{NL_SUT}(λ)-1) (6.7)

然后，质量参数的另一个示例是NLE引起的信号变形等效OSNR(OSNR_SD)(被归一化到等效于与0.1-nm分辨率带宽相对应的OSNR)，其可以以dB为单位进行定义如下：

质量参数的又另一个示例是信号变形因子SDF，该信号变形因子可以被定义为：

其中，括号<f(λ)>以符号来表示在给定的频谱范围上的函数f(λ)的平均值，并且括号|f(λ)|以符号来表示f(λ)上的绝对值运算。

替代性地，可以将不同的信号变形因子(SDF')定义为k(λ)的二阶系数：

k(λ)＝a+b(λ-λ_pk)+SDF’(λ-λ_pk)² (6.10)

这通过将二阶多项式拟合到所估计的信号变形函数k_e(λ)而获得。

质量参数的又另一个示例是延伸的OSNR(OSNR_E)(被归一化到等效于与0.1-nm分辨率带宽相对应的OSNR)，其既考虑到ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)又考虑到NLE引起的频谱变形噪声N_{NL_SUT}(λ)，并且可以被定义为：

其中

N_E(λ)＝N_{NL_SUT}(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (6.12)

N_E(λ)＝P_SUT(λ)-S’_SUT(λ) (6.13)

并且其中，带宽NBW可以与例如信号带宽CBW相对应。

当然，同样可以定义其他有用的质量参数，如，例如在先前所引用的专利申请公开US 2014/0328586中所描述的质量参数。将理解的是，本文所描述的质量参数仅仅是一些示例，并且同样可以定义本文没有定义的其他质量参数，并且对指定的质量参数的定义也可能变化。

现在参照图7，获取带有部分消失(即，低功率)的信号而不是完全消失的信号以及带有完全的运载信号功率的调试曲线的又另一个示例性测试方法700。这种方法可能特别适合于一些不可能在调试时使光通信信号消失的应用(例如，因为网络配置为使得空信道被阻塞)。在这种情况下，在调试时间t₁，反而使用部分消失(或低功率)的信号来执行获取带有消失的光通信信号的光谱曲线的步骤。例如，可以使在光通信链路上的运载信号的功率衰减3dB左右，从而使得NLE可以被假设为是可忽略的。

除了由于在调试时信号仅部分消失而需要的附加步骤以及修改，图7的测试方法700与图3的测试方法300类似，并且同样将不再重复描述相似的特征。

在步骤702、704、706和708中，首先在时间t₁进行获取。在接近于发射器端和接收器端获取调试光谱曲线，两者均具有在所考虑的光信号带宽内的部分消失的光通信信号和运载的光通信信号。更确切地，在步骤702中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内部分消失(即减少源的功率，例如被部分衰减)时，在发射器端获取第一调试光谱曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)(本文其他地方也被称为P_{Rx_t1_E}(λ))。在仅仅ASE噪声和/或相对NLE引起的信号变形函数Δk_NL(λ)有待估计的实施例中，包括所有的WDM信道的全局信号功率的大约1db至3dB的部分消失通常是足够的，而对于NLE有待估计的实施例，已经发现，2db至3dB的部分消失通常足够确保NLE可以被假设为是可忽略的同时仍然维持活跃的通信信道。在某些情况下，一些光通信网络甚至可以耐受多达大约4dB的部分消失。当然，对于具体的光信号和受测网络，应该确切地确定精确的测试条件。在步骤704中，当在通信链路上的光信号在光信号带宽内达到完全运载的信号功率时，在发射器端获取第二调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)。在步骤706中，当如在步骤702中那样在通信链路上的光信号在光信号带宽内部分消失时，在接收器端获取第三调试光谱曲线P_{Rx_t1_PE}(λ)(本文其他地方也被称为P_{Rx_t1_E}(λ))。在步骤708中，当在通信链路上的光信号在光信号带宽内达到完全运载的信号功率时，在接收器端获取第四调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)。

在步骤710中，信号成分和ASE噪声成分在运载的信号测量P_{Rx_t1_L}(λ)和P_{Tx_t1_L}(λ)中相互区分。与图3的测试方法300的消失的信号的测量形成对照，在通常情况下，低功率测量P_{Rx_t1_PE}(λ)、P_{Tx_t1_PE}(λ)均包括信号成分和ASE噪声成分。

P_{Rx_t1_L}(λ)＝S_{Rx_t1_L}(λ)+N_{ASE_Rx_t1}(λ) (7.1a)

P_{Rx_t1_PE}(λ)＝S_{Rx_t1_PE}(λ)+N_{ASE_Rx_t1}(λ) (7.1b)

P_{Tx_t1_L}(λ)＝S_{Tx_t1_L}(λ)+N_{ASE_Tx_t1}(λ) (7.1c)

P_{Tx_t1_PE}(λ)＝S_{Tx_t1_PE}(λ)+N_{ASE_Tx_t1}(λ) (7.1d)

其中，可以假设ASE噪声成分对于运载信号的光谱曲线和低功率的光谱曲线基本上是相同的。

为了估计在调试时间t₁在发射器端与接收器端之间的承载数据的信号成分的总的信号变形(表达为总的信号变形函数k_t1(λ)，其与在完全运载的信号功率上的信号变形相对应)，需要在运载信号的光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)和P_{Tx_t1_L}(λ)中将信号成分与ASE噪声成分区别开来。在这种情况下，没有直接从部分消失的曲线中发现ASE噪声成分。然而，假设ASE噪声成分在运载信号的光谱曲线和低功率的光谱曲线上基本上是相同的，光谱曲线上的噪声成分可以通过从一个中减去另一个来产生免除ASE噪声的参考频谱整形曲线，即：

S_{ref_Rx}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-P_{Rx_t1_PE}(λ)＝S_{Rx_t1_L}(λ)-S_{Rx_t1_PE}(λ) (7.2a)

在接收器，或

S_{ref_Tx}(λ)＝P_{Tx_t1_L}(λ)-P_{Tx_t1_PE}(λ)＝S_{Tx_t1_L}(λ)-S_{Tx_t1_PE}(λ) (7.2b)

在发射器端。

因为ASE噪声成分抵消，如此获得的参考光谱整形曲线S_{ref_Rx}(λ)、S_{ref_Tx}(λ)免除了ASE噪声。然而，在接收器的情况下，参考曲线S_{ref_Rx}(λ)既不表示带有NLE引起的信号变形的光通信信号的频谱整形也不表示不带有NLE引起的信号变形的光通信信号的频谱整形，而是表示两者的混合体。然而，参考频谱整形曲线S_{ref_Rx}(λ)确实考虑滤波引起的信号变形。话虽如此，可以采用参考光谱整形曲线S_{ref_Rx}(λ)来在运载信号的光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)和低功率光谱曲线P_{Rx_t1_PE}(λ)两者上将ASE噪声与信号成分区分开来。

然后，可以采用参照图5所描述的方法，通过分别定义以下等式而分别使用等式(7.2a)和等式(7.2b)的参考频谱整形曲线S_{ref_Rx}(λ)和S_{ref_Tx}(λ)来对运载信号的测量P_{Rx_t1_L}(λ)、P_{Tx_t1_L}(λ)以及部分消失的测量P_{Rx_t1_PE}(λ)、P_{Tx_t1_PE}(λ)进行彼此区分。

P_{Rx_t1_L}(λ)＝k_Rx(λ)·S_{ref_Rx}(λ)+N_{ASE_Rx_t1}(λ) (7.3a)

P_{Tx_t1_L}(λ)＝k_Tx(λ)·S_{ref_Tx}(λ)+N_{ASE_Tx_t1}(λ) (7.3b)

在图7的方法700的情况下，比值k_Rx(λ)和k_Tx(λ)不与NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)或相对NLE引起的变形Δk_NL’(λ)相对应。然而，仍然可以从所区分的ASE噪声成分中对运载信号光谱曲线的信号成分和低功率光谱曲线的信号成分进行如下检索：

S_{Rx_t1_L}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Rx_t1}(λ) (7.4a)

S_{Rx_t1_PE}(λ)＝P_{Rx_t1_PE}(λ)-N_{ASE_Rx_t1}(λ) (7.4b)

S_{Tx_t1_L}(λ)＝P_{Tx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Tx_t1}(λ) (7.4c)

S_{Tx_t1_PE}(λ)＝P_{Tx_t1_PE}(λ)-N_{ASE_Tx_t1}(λ) (7.4d)

注意，在已知在发射器侧所获取的运载信号调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)上没有显著的ASE噪声的特定情况下，可以省略对部分消失的调试光谱曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)的获取(步骤702)，并且可以直接从运载信号测量P_{Tx_t1_L}(λ)＝S_{Tx_t1_L}(λ)中发现信号成分S_{Tx_t1_L}(λ)。

在步骤712中，使用在步骤710中所发现的信号成分S_{Tx_t1_L}(λ)、S_{Rx_t1_PE}(λ)来对发射器端与接收器端之间的滤波引起的信号变形(本文表示为滤波引起的信号变形函数k_F(λ))进行估计，从而使得：

k_F(λ)＝S_{Rx_t1_PE}(λ)/S_{Tx_t1_L}(λ)·S_{Tx_t1_L}(λ_pk)/S_{Rx_t1_PE}(λ_pk) (7.5a)

注意，在其他实施例中，可以反而使用在步骤710中所发现的信号成分S_{Tx_t1_PE}(λ)、S_{Rx_t1_PE}(λ)来估计滤波引起的信号变形函数k_F(λ)，从而使得：

k_F(λ)＝S_{Rx_t1_PE}(λ)/S_{Tx_t1_PE}(λ)·S_{Tx_t1_PE}(λ_pk)/S_{Rx_t1_PE}(λ_pk) (7.5b)

此外，在又另一个实施例中，可以直接从部分消失的调试曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)和P_{Rx_t1_PE}(λ)中估计滤波引起的信号变形函数k_F(λ)，从而使得：

k_F(λ)＝P_{Rx_t1_PE}(λ)/P_{Tx_t1_PE}(λ)·P_{Tx_t1_PE}(λ_pk)/P_{Rx_t1_PE}(λ_pk) (7.5c)

一旦发现信号成分S_{Tx_t1}(λ)、S_{Rx_t1}(λ)，可以直接应用图3的方法300的步骤312、314、316、318、320和322(上文所描述的)来确定表征SUT的一个或多个质量参数。

将理解的是，如在图6的方法600中，可以容易地针对仅在接收器端获取调试参考曲线(即，在靠近发射器端没有获取调试曲线)的测试情况对图7的方法700进行修改。然后，忽略步骤702、704、710、312、314和320以估计NLE引起的信号变形函数从调试时间t₁到随后的测试时间t₂的演进(即，相对NLE引起的信号变形函数Δk_NL(λ))。

现在参照图8，现在对另一种示例性测试方法800进行描述，在该方法中，从在发射器端所获取的调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)和所估计的分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)中计算出用于将SUT上的噪声与信号成分区分开来的参考频谱整形曲线S_ref(λ)。

除了正在被修改或省略的步骤，图8的测试方法800与图3的测试方法300类似，并且因此将不再重复描述相似的特征。

在步骤802中，提供了对分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)的估计，其表示由影响在发射器端与接收器端之间的光通信信号的光分插滤波所引起的变形。在一个实施例中，先前已经使用本文所描述的这些方法中的任何方法(例如图3的步骤310或图7的步骤712)对滤波引起的信号变形函数k_F(λ)进行了估计和记录以供以后使用。

然后，通常是当光通信链路是活跃的并且处于正常使用时，可以根据ASE噪声和NLE引起的频谱变形中的任一项或两项来对在接收器端的光通信信号进行表征如下：

在步骤804中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内是运载的时，在时间t首先在发射器端获取光谱曲线P_{Tx_t_L}(λ)。

在步骤806中，同样在时间t(或在另一个时间t’，在该时间可以假设与所获取的曲线P_{Tx_t_L}(λ)相比在发射器端的光谱没有显著变化)并且在给定的测试点处，获取SUT(即，在本示例中在接收器端处)的光谱曲线P_SUT(λ)。

在步骤808中，从调试曲线P_{Tx_t_L}(λ)的信号S_{Tx_t1}(λ)和滤波引起的信号变形函数k_F(λ)中计算参考频谱整形曲线S_ref(λ)：

S_ref(λ)＝S_{Tx_t}(λ)·k_F(λ) (8.1)

其中，在ASE噪声成分在曲线P_{Tx_t_L}(λ)上可忽略的实施例中，从调试曲线P_{Tx_t_L}(λ)中直接获取信号成分S_{Tx_t}(λ)，从而使得：

S_{Tx_t}(λ)≈P_{Tx_t_L}(λ) (8.2)并且

S_ref(λ)＝P_{Tx_t_L}(λ)·k_F(λ) (8.3)

当然，在其他实施例中，可能需要如本文其他地方所描述的来对ASE噪声成分N_{ASE_Tx_t}(λ)进行表征，例如，通过在发射器端获取带有完全或部分消失的信号的调试曲线。

由此所得到的参考频谱整形曲线S_ref(λ)表示如在发射器端与接收器端之间没有NLE引起的信号变形的情况下将要在接收器端处呈现的光通信信号的频谱整形。尽管如此，参考频谱整形曲线S_ref(λ)确实考虑滤波引起的信号变形。

在步骤810中，通过使用参考频谱整形曲线S_ref(λ)将在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)中的信号成分S_SUT(λ)与ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)彼此区分开以估计NLE引起的信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)，假设：

P_SUT(λ)＝k₀·k_{NL_SUT}(λ)·S_ref(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (8.4)

如上文参照5所描述的那样执行步骤810以发现SUT的信号成分S_SUT(λ)与参考曲线S_ref(λ)的比值：

k(λ)＝S_SUT(λ)/S_ref(λ) (8.5)

在图8的方法800的情况下，该比值k(λ)直接对应于绝对NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)乘以增益/损耗因子k₀(k₀·k_{NL_SUT}(λ))，在步骤514中发现ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)＝N_{ASE_SUT}。

在步骤812中，使用所估计的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)或所估计的绝对信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)来直接或间接地确定表征SUT的一个或多个质量参数。

现在参照图9，现在正在对另一种示例性测试方法900进行描述，该方法是图8的测试方法800的一个应用。在本实施例中，在发射器端和接收器端或有待在其中评估ASE噪声和/或NLE引起的变形的位置任何其他处获取调试曲线。如在图8的测试方法800中，在本实施例中，从在发射器端所获取的光谱曲线P_{Tx_t2_L}(λ)以及所估计的分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)中计算用于将SUT上的噪声成分与信号成分区分开来的参考频谱整形曲线S_ref(λ)。在图9的方法900的情况下，从所获取的带有部分消失的光通信信号的调试曲线中估计滤波引起的信号变形函数k_F(λ)。

除了已经修改或省略的那些步骤，图9的测试方法900与图7的测试方法700类似，并且因此将不再重复描述相似的特征。

在步骤702和步骤706中，在时间t₁首先进行获取。分别在接近于发射器端和接收器端获取调试光谱曲线，两者均具有在所考虑的光信号带宽内的部分消失的光通信信号。更确切地，在步骤702中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内部分消失(即减小源的功率，例如，被部分衰减)时，在发射器端获取第一调试光谱曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)。在步骤706中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内部分消失时，在接收器端获取第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_PE}(λ)。

在步骤910中，对发射器端与接收器端之间的滤波引起的信号变形(本文表示为滤波引起的信号变形函数k_F(λ))进行估计。

在部分消失的情况下，在发射器所获得的光谱曲线P_{Tx_t1_PE}(λ)以及在接收器端所获得的光谱曲线P_{Rx_t1_PE}(λ)都包括信号成分，从而使得：

P_{Tx_t1_PE}(λ)＝S_{Tx_t1_PE}(λ)+N_{ASE_Tx_t1}(λ) (9.1)

P_{Rx_t1_PE}(λ)＝S_{Rx_t1_PE}(λ)+N_{ASE_Rx_t1}(λ) (9.2)

假设NLE在部分消失的测量上是可忽略的并且忽略ASE噪声成分的影响，分插滤波引起的信号变形函数k_F(λ)可以近似为如下：

k_F(λ)＝S_{Rx_t1_PE}(λ)/S_{Tx_t1_PE}(λ)·S_{Tx_t1_PE}(λ_pk)/S_{Rx_t1_PE}(λ_pk)

≈P_{Rx_t1_PE}(λ)/P_{Tx_t1_PE}(λ)·P_{Tx_t1_PE}(λ_pk)/P_{Rx_t1_PE}(λ_pk) (9.3)

当然，可选地，如果进一步在可选步骤704和步骤706获取带有运载信号调试光谱曲线并且在可选步骤710将在运载信号光谱曲线上的信号成分与噪声成分彼此区分开来(上文参照图7所描述的)，可以将对滤波引起的信号变形函数k_F(λ)的估计进一步细化为上文在步骤712中所描述的那样。

然后，在调试之后的任何其他时间t₂(t₂≠t₁)并且通常是当光通信链路是活跃的并且处于正常使用时，可以根据ASE噪声和相对NLE引起的频谱变形中的任一项或两项来对在接收器端的光通信信号进行表征如下：

在步骤804中，当通信链路上的光信号在光信号带宽内是运载的时，首先在发射器端获取光谱曲线P_{Tx_t2_L}(λ)。

在步骤806中，在给定测试点获取SUT(即，在本示例中的接收器端处)的光谱曲线P_SUT(λ)。

在步骤914中，从光谱曲线P_{Tx_t2_L}(λ)的信号成分S_{Tx_t2}(λ)以及滤波引起的信号变形函数k_F(λ)中计算参考频谱整形曲线S_ref(λ)：

S_ref(λ)＝S_{Tx_t2}(λ)·k_F(λ) (9.4)

其中，在ASE噪声成分在曲线P_{Tx_t2_L}(λ)上可忽略的实施例中，从调试曲线P_{Tx_t2_L}(λ)中直接获取信号成分S_{Tx_t2}(λ)：

S_{Tx_t1}(λ)≈P_{Tx_t2_L}(λ) (9.5)

并且

S_ref(λ)＝P_{Tx_t2_L}(λ)·k_F(λ) (9.6)

可选地，可以在步骤712中表征ASE噪声成分(即，如参照图7所描述的那样)以便找到信号成分S_{Tx_t2}(λ)。

由此所得到的参考频谱整形曲线S_ref(λ)表示如在发射器端与接收器端之间没有NLE引起的信号变形的情况下将要在接收器端处呈现的光通信信号的频谱整形。尽管如此，参考频谱整形曲线S_ref(λ)确实考虑滤波引起的信号变形。

在步骤918中，通过使用参考频谱整形曲线S_ref(λ)将在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)中的信号成分S_SUT(λ)与ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)彼此区分开以估计NLE引起的信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)，通过定义：

P_SUT(λ)＝k₀·k_{NL_SUT}(λ)·S_ref(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (9.7)

如上文参照5所描述的那样执行步骤918以发现SUT的信号成分S_SUT(λ)与参考曲线S_ref(λ)的比值：

k(λ)＝S_SUT(λ)/S_ref(λ) (9.8)

如在图8的方法800中，该比值k(λ)直接对应于绝对NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)乘以增益/损耗因子k₀(k₀·k_{NL_SUT}(λ))。

在步骤920中，使用所估计的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)或所估计的绝对信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)来直接或间接地确定表征SUT的一个或多个质量参数。

现在参照图10，现在正在对另一个示例性测试方法1000进行描述，该方法在调试时不需要进行获取。在SUT有待被表征的任何时间t，在接收器端(或SUT有待表征的其他任何点)获取两条光谱曲线，一条带有部分地消失的光通信信号，一条带有完全运载的信号功率(即该SUT)。这两条曲线允许对在SUT上的ASE噪声的表征并且假设部分消失的光通信信号不受NLE引起的变形的影响或受到可忽略的NLE引起的变形影响，这相同的两条曲线也允许对NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)进行表征。

注意，为了使部分消失的光通信信号不受或受到可忽略的NLE引起的变形的影响，应该将部分消失应用到一个以上的WDM信道上。仅使与SUT相对应的信道部分消失通常不足以基本上消除NLE引起的变形。如上所述，已经发现2db至3dB的部分消失对有待假设为可忽略的NLE通常是足够的同时仍然维护活跃的通信信道。在某些情况下，一些光通信网络甚至可以耐受多达大约4dB的部分消失。当然，对于具体的光信号和受测网络，应该确切地确定精确的测试条件。

在步骤1002和步骤1004中，通常在任何相同的时间t(即，在给定时间段或通常在有待表征光通信信号的同一天上)进行获取。这些获取也在沿着光通信链路的相同的给定测试点(例如，接近接收器端)处进行。更确切地，在步骤1002中，当通信链路上的光信号部分消失时，在测试点处获取低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)。这可以或者通过直接在发射器处控制源的发射功率或者通过部分地衰减接近发射器端的光信号(例如通过引起光信号的损耗)来执行。在步骤1004中，当光通信链路是活跃的并且处于正常使用中时(即，达到完全运载的信号功率)，获取SUT的光谱曲线P_SUT(λ)。当然，低信号光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)和测试光谱曲线P_SUT(λ)包括信号成分和ASE噪声成分两者。

P_SUT(λ)＝S_SUT(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (10.1a)

P_{Rx_PE}(λ)＝S_{Rx_PE}(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (10.1b)

因为低信号光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)和测试光谱曲线P_SUT(λ)均在沿着光通信链路的相同测试点处并且在相同时间t被获取，假设ASE噪声成分是基本上相同的。将理解的是，如果包括所有信道的全局光信号功率保持完全运载的信号功率的大约3dB，此假定对于波长复用的光通信链路上任何数目的信道在步骤1002中的部分消失通常是成立的。

可以将低功率光信号与SUT之间的差分NLE引起的信号变形函数Δk_NL’(λ)表达为：

S_SUT(λ)＝k₀·Δk_NL’(λ)·S_{Rx_PE}(λ) (10.2)

其中，增益/损耗因子k₀被选择为使得k₀＝S_SUT(λ_pk)/S_{Rx_PE}(λ_pk)，并且其中，λ_pk是光通信信号的中心波长。

在步骤1006中，从测试光谱曲线P_SUT(λ)和低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)中计算参考频谱整形曲线S_ref(λ)：

S_ref(λ)＝P_SUT(λ)-P_{Rx_PE}(λ)＝S_SUT(λ)-S_{Rx_PE}(λ) (10.3)

因为ASE噪声成分抵消，如此所获得的参考频谱整形曲线S_ref(λ)免于ASE噪声，但是既不表示带有NLE引起的信号变形的光通信信号的频谱整形也不表示不带有NLE引起的信号变形的光通信信号的频谱整形，而是表示两者的混合体。然而，参考频谱整形曲线S_ref(λ)确实考虑滤波引起的信号变形。话虽如此，可以采用参考光谱曲线S_ref(λ)来在测试光谱曲线P_SUT(λ)和低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)两者上将ASE噪声与信号成分区分开来。

在步骤1008中，通过如下定义，使用参考频谱整形曲线S_ref(λ)在SUT的光谱曲线P_SUT(λ)中将信号成分S_SUT(λ)与ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)彼此区分开来：

P_SUT(λ)＝k(λ)·S_ref(λ)+N_{ASE_SUT}(λ) (10.4)

可以如上文参照图5所描述的那样执行步骤1008以在步骤514中发现ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)＝N_{ASE_SUT}。

在图10的方法1000的情况下，比值k(λ)不与NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)或相对NLE引起的变形△k_NL’(λ)相对应。然而，测试光谱曲线P_SUT(λ)的信号成分和低功率光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)的信号成分两者均可以从所区分的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)＝N_{ASE_SUT’}中检索：

S_SUT(λ)＝P_SUT(λ)-N_{ASE_SUT}(λ) (10.5a)

S_{Rx_PE}(λ)＝P_{Rx_PE}(λ)-N_{ASE_SUT}(λ) (10.5b)

在步骤1010中，可以从所区分的信号成分中发现差分NLE引起的信号变形函数△k_NL’(λ)：

k₀·Δk_NL’(λ)＝S_SUT(λ)/S_{Rx_PE}(λ)

＝(P_SUT(λ)-N_{ASE_SUT})/(P_{Rx_PE}(λ)-N_{ASE_SUT}) (10.6)

现在，假设部分消失的光通信信号不受或受到可忽略的NLE引起的变形的影响，该差分NLE引起的信号变形函数△k_NL’(λ)实际上与SUT上绝对NLE引起的变形k_{NL_SUT}(λ)相对应：

k₀·k_NL’(λ)＝S_SUT(λ)/S_{Rx_PE}(λ)

＝(P_SUT(λ)-N_{ASE_SUT})/(P_{Rx_PE}(λ)-N_{ASE_SUT}) (10.7)

在步骤1012中，使用所估计的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)或所估计的差分NLE引起的信号变形函数△k_NL’(λ)或绝对信号变形函数k_{NL_SUT}(λ)来直接或间接地确定表征SUT的一个或多个质量参数。

图11示出了适用于执行图10的方法1000的测试系统1100的示例。可以在发射器1112与接收器1114之间的光通信链路1110上采用该测试系统。测试系统1100包括光谱分析仪设备1102(即，执行对光信号的光谱分析所必需的测试硬件)、衰减设备1104和处理模块1106。为了执行步骤1002，衰减设备1104有待被连接到偏振复用光信号的源点处(即，靠近发射器1112)的光通信链路1110上以便使偏振复用光信号临时地并且部分地消失。例如，为该目的可以采用基于光纤弯曲的装置，如在授予何的美国专利7，710，552(由本申请人共同拥有并且通过引用结合于此)中所描述的可变衰减设备。当然，同样可以采用其他衰减设备，或在其他实施例中，通过直接控制发射器处的所发射的功率来调整偏振复用光信号的功率。OSA设备1102有待被连接到光通信链路上的测试点处(即，在接收器端处或有待评估ASE噪声和/或NLE引起的变形的任何其他测试点处)。例如，其可以通过抽头耦合器进行连接。可以采用OSA设备1102来进行步骤1002和步骤1004的获取。处理模块1106可以被配置成用于执行处理步骤，例如步骤1006、1008、1010和1012。通常在包括多条计算机可读指令的软件中实现处理模块1106，这些计算机指令将由通用计算机来执行。可以将执行处理模块软件的一台或多台通用计算机与OSA分析仪设备1102集成、部分地集成或物理上分离。

应该认识到，在步骤1002和步骤1004，可以使用单个测试仪器(例如，被连接到沿着光通信链路的测试点处的便携或永久性安装的监测仪器)来获取光谱曲线。如本领域中已知的，这种测试仪器通常包括OSA设备以及包含存储器的计算机。在这种情况下，在步骤1002、1004、1006、1008、1010和/或1012中，可以将所获取的光谱曲线P_{Rx_PE}(λ)和P_SUT(λ)和/或从这些曲线中所获得的参数和曲线记录到测试仪器的存储器中供以后使用以执行步骤1006、1008、1010和/或1012。如果OSA设备1102和处理模块1106一起被集成在测试仪器中，OSA设备1102的总控功能和处理功能(例如用于控制目的或对所获取的光谱曲线的预处理)以及处理模块1106可以在相同的计算机上实现。将理解的是，替代性地，执行步骤1006、1008、1010和/或1012所采用的处理模块1106可以驻留在与OSA设备1102相分离的外部计算机上。同样，可以采用分离的测试仪器进行每一次获取。

如上文所解释的，同样将理解的是，在方法1000中也可以采用附加的数值处理(如取平均值、平滑、频率变换和/或重新采样)而不背离所描述的方法。

如上所述，用图10的方法1000对SUT上绝对NLE引起的变形的表征通常需要将部分消失施加到一个以上的信道上(以便使部分消失的光通信信号不受或受可忽略的NLE引起的变形的影响)。相反，可以通过仅使与SUT相对应的光信道部分消失来很好地表征ASE噪声。然而，在这种情况下，在部分消失的光通信信号上NLE引起的变形通常是不可忽略的，并且接下来无法可靠地估计NLE引起的变形。

图12展示了图10的方法1000和图11的测试系统在受测光通信链路1210上的一些可能的应用，其包括沿着通信链路1210分布的多个光分插滤波器1218和多个光放大器1218以及多个监测抽头端口(抽头1、抽头2、抽头3)。使用波分复用器(MUX)1214在光通信链路1210上对来自多个发射器1212的信号进行复用。所展示的应用采用参照图11所描述的测试系统1100，该测试系统包括衰减设备1104以及这种情况下的一个或多个测试仪器1102。

如在图12中所展示的，可以在与SUT的光信道(例如，图12的信道n)相对应的发射器和MUX 1214之间的光纤区段1224上或在沿着光通信链路1210的MUX1214与第一光分插滤波器1218之间的光纤区段1226上引入衰减设备1104。

如果引入到光纤部分1226(即，在复用之后)上，可以将部分消失施加到所有的信道上，从而使得如果引入合适的衰减则部分消失的光通信SUT不受或受到可忽略的NLE引起的变形的影响。然后，可以采用图10的方法1000来对沿着光通信链路1210的抽头2、抽头3或任何其他测试点处的SUT上的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)和/或NLE引起的变形进行估计。

然而，在衰减设备1104被引入到光纤部分1224(即，在复用之前)上的实施例中，仅被施加到与SUT相对应的信道的部分消失通常没有将NLE降低到可以忽略它们对信号变形的影响的情况。虽然这种实施例可能不允许对在例如抽头2或抽头3处所获得的SUT的绝对NLE引起的信号变形进行表征，但是其可以非常好地被用于通过应用图10的方法1000的步骤1002、1004、1006、1008和1012(在这种情况下没有应用步骤1010)来对在例如抽头1、抽头2和/或抽头3所获得的SUT上的ASE噪声进行表征。

将理解的是，本文所描述的方法发现了在维护、监测和/或故障排除中的应用。

虽然以上描述指的是便携式测试仪器(如便携式OSA)，应该提及，本文所描述的一些信号表征方法在采用固定的(与便携式形成对照)测试仪器的监测应用的情况下是特别有用的。参照图2，在这种情况下，应该将包括OSA的监测仪器放置于在沿着光通信链路的至少一个物理位置处(本文中称为测试点(或接收器端))。例如，可以将第一监测仪器安装在抽头1处以提供源点，在该源点处执行例如步骤302和步骤304的获取，并且将第二监测仪器安装在抽头2、抽头3、抽头4或抽头5处以提供测试点，在该测试点处进行例如步骤306、308和316的获取。当然，可以沿着光通信链路100(即，在抽头1、抽头2、抽头3、抽头4和抽头5处)安装多个监测仪器，由此允许在沿着光通信链路100的不同点处对传播的光信号进行表征。例如，在故障排除中，从点到点的质量参数的演进然后可以允许容易地标识光通信链路100上的有问题的分段。

注意，在这种情况下，不是所有的获取都使用相同的测试仪器获取，并且这些监测仪器可能需要或者互相通信或者与外部计算机进行通信。在这方面，可以通过受测网络自身或任何其他可用的有线网络或无线网络(例如，3G、WiMax、4G/LTE蜂窝网络等)来完成在监测仪器之间的数据交换或到外部计算机的数据交换。一旦通过监测仪器获取到光谱曲线，可以将这些曲线发送到例如基于云的应用来根据本文所描述的表征方法进行处理。

此外，在不是所有的曲线都是使用相同的测试仪器获取的情况下，可能需要OSA间校准。在例如外差OSA或傅立叶变换OSA(FFT OSA)的情况下，OSA间校准可能被限制在测试点处所获取的曲线关于在源点处所获取的曲线的波长对准。然而，在基于单色仪的OSA(如基于光栅的OSA)的情况下，可能需要在校正信号处理中所获取的光谱曲线以对这些OSA的滤波函数中的任何差值进行补偿。可能需要进行校准以对这些滤波函数或滤波函数差值进行表征。

注意，本文所提供的所有作为波长(表示为λ)的函数的等式可以被适配为表达为光频率(表示为ν)、波数等的函数。相应地，可以容易地对本文所给出的所有等式进行适配以发现它们的作为频率或波数的函数的等效物。类似地，在图5的方法500以及在本文所描述的具体实施例中作为波长的函数计算的测试曲线P_SUT(λ)和参考曲线S_ref(λ)的导出当然可以作为其他参数(如光频率或波数)的函数来执行。

同样，应该认识到，虽然以上示例采用光抽头来测量对应的抽头点处的信号，但是对光谱分解的光功率的测量不限于这种“非侵入式”的方法并且可以通过临时地破坏光路径的连续性(例如通过光开关、或通过物理地断开光连接器)来进行。这种方法对于不承载客户流量(例如，在调试或以后的维护期间)的光信道而言是可以接受的，尤其是如果例如存在许多其他的DWDM信道来将网络中光放大器的加载中的结果变化的影响最小化。

此外，为了估计SUT的信号成分的频谱变形，本文所描述的一些示例方法假设在光信号带宽上ASE噪声成分是均匀的。通常，ASE噪声成分不是完全均匀的，并且因此某种非均匀性的存在通常将导致在对频谱变形的估计上的误差(即，不确定性)。因此，可接受的非均匀性的水平取决于有待表征的那些质量参数上的可接受的误差水平。

应该认识到，以上所描述的这些方法不局限于对具有唯一信号载波波长的光信号进行表征。如果有待表征的SUT的信号部分的变化显著地大于跨光信号带宽的至少一部分的ASE噪声的变化，这种SUT可以包括使用奈奎斯特波分复用(N-WDM)(在科学文献中也被称为“超级信道”)所复用的多个承载数据的信号成分，如例如双载波的PM-16-QAM(目前用于400G传输)或全光学正交频分复用(OFDM)。

以上所描述的这些实施例仅仅是示例性的。因此，本发明的范围旨在仅由所附权利要求书限制。

Claims (14)

1.一种用于对由偏振复用光信号在经受非线性效应即NLE和/或光分/插滤波的光通信链路上的传播产生的受测光信号即SUT进行表征的方法，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射噪声成分即ASE噪声成分N_{ASE_SUT}，该方法包括：

在所述光通信链路上的测试点处并且在第一时间：

当所述光通信链路上的该偏振复用光信号在所述光信号带宽内运载时，获取所述偏振复用光信号的第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)，所述第一调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；

特征在于，所述方法还包括步骤：

在所述光通信链路上的测试点处并且在所述第一时间：

当所述光通信链路上的该偏振复用光信号在所述光信号带宽内消失时，获取第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)，所述第二调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸；

在所述光通信链路上的所述测试点处并且在第二时间：

获取所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸；

从所述第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)导出所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上的第一ASE噪声水平N_{ASE_Rx_t1}(λ)，其中P_{Rx_t1_E}(λ)＝N_{ASE_Rx_t1}(λ)；

至少使用所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)以及所述第一ASE噪声水平N_{ASE_Rx_t1}(λ)使用相当于下面的等式的关系来估计所述偏振复用光信号的所述承载数据的信号成分在所述第一时间并且在所述测试点处的第一频谱整形曲线S_{Rx_t1}(λ)：

S_{Rx_t1}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Rx_t1}(λ)；

使用相当于下面的等式的关系在所述频谱范围内确定在所述第一时间的所述偏振复用光信号与在所述第二时间的所述SUT之间的所述承载数据的信号成分的相对信号变形k(λ)：

其中，d()/dλ表示作为波长λ的函数的相应函数()的导数；以及

使用相当于下面的等式的关系在所述频谱范围内确定所述第二时间的所述受测光信号的至少所述ASE噪声成分N_{ASE_SUT}：

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在沿着所述光通信链路在所述测试点上游的源点处并且在所述第一时间：

当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上运载时，获取第三调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)，所述第三调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸。

3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：

使用相当于下面的等式的关系来确定所述SUT上的滤波引起的信号变形k_F(λ)：

其中，λ_pk表示所述SUT的中心波长以及N_{ASE_res}是从远离该中心波长λ_pk测量到的ASE噪声水平来估计的。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：

使用相当于下面的等式的关系在所述频谱范围内对承载数据的偏振复用光信号在所述第一时间且在所述源点处的第二频谱整形曲线S_{Tx_t1}(λ)进行估计：

S_{Tx_t1}(λ)＝P_{Tx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Tx_t1}(λ)，

其中，N_{ASE_Tx_t1}(λ)表示所述第三调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)上的第二ASE噪声水平；

通过使用相当于下面的等式的关系比较所述第二频谱整形曲线S_{Tx_t1}(λ)与所述第一频谱整形曲线S_{Rx_t1}(λ)来在所述频谱范围内对在所述第一时间在所述源点与所述测试点之间的所述承载数据的偏振复用光信号上的总信号变形k_t1(λ)进行估计：

以及

通过使用相当于下面的等式的关系将该滤波引起的信号变形k_F(λ)从所述总信号变形k_t1(λ)中移除来在所述频谱范围内计算在所述第一时间在所述源点与所述测试点之间的所述承载数据的偏振复用光信号上的NLE引起的信号变形k_{NL_t1}(λ)：

其中，k_o表示增益/损耗因子。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

通过以下操作对由在所述第二时间在所述源点与所述测试点之间的所述SUT上的非线性效应即NLE引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)进行估计：

使用相当于下面的等式的关系将在所述第一时间在所述源点与所述测试点之间的所述承载数据的偏振复用光信号上的所述NLE引起的信号变形k_{NL_t1}(λ)与所述相对信号变形k(λ)相结合以获得由在所述第二时间在所述源点与所述测试点之间的所述SUT上的非线性效应即NLE引起的所述信号变形k_{NL_SUT}(λ)：

k_{NL_SUT}(λ)＝k_{NL_t1}(λ)·Δk_NL(λ)

其中Δk_NL(λ)＝k(λ)/k₀。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括：

在沿着所述光通信链路在所述测试点上游的源点处并且在所述第一时间：

当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上消失时，获取第四调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)，所述第二ASE噪声水平N_{ASE_Tx_t1}(λ)从所述第四调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)获取，其中N_{ASE_Tx_t1}(λ)＝P_{Tx_t1_E}(λ)，所述第四调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的所述部分的频谱范围上延伸。

7.如权利要求5所述的方法，进一步包括：

使用相当于下面的等式的关系从由所述SUT的所述承载数据的信号成分上的NLE引起的所述信号变形k_{NL_SUT}(λ)确定表征所述SUT的NLE引起的信号变形因子：

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

至少从所区分的所述SUT的ASE噪声成分N_{ASE_SUT}(λ)和承载数据的信号成分S_SUT(λ)确定仅ASE光信噪比即OSNR_ASE，所述确定仅ASE光信噪比即OSNR_ASE包括：计算

其中

是范围x内的积分，CBW是信道带宽，NBW是在其上要评估ASE噪声的带宽。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)将所述测试光谱曲线P_SUT(λ)上的该ASE噪声成分的变化△N_ASE与该承载数据的信号成分的所述相对信号变形k(λ)区分开来。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括使用所述相对信号变形k(λ)以及对在所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上的该NLE引起的信号变形k_{NL_t1}(λ)的估计来在所述频谱范围内对所述SUT上的非线性效应即NLE所引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)进行估计。

11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括从所述相对信号变形k(λ)中确定所述SUT在所述测试点处在所述第一时间与所述第二时间之间的NLE引起的相对信号变形因子。

12.一种在其上存储有计算机可读指令的非瞬态计算机可读存储介质，这些指令当由计算机执行时使得该计算机执行一种用于对由偏振复用光信号在经受非线性效应和/或光分/插滤波的光通信链路上的传播产生的受测光信号即SUT进行表征的方法，该SUT至少包括在光信号带宽内的承载数据的信号成分和放大自发发射噪声成分即ASE噪声成分N_{ASE_SUT}，该方法包括：

获得在所述光通信链路上的测试点处并且在第一时间所获取的第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)，其中，所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)在当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上运载时被获取并且在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；

特征在于，所述方法还包括步骤：

获取在所述光通信链路上的所述测试点处并且在所述第一时间获得的第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)；

其中，所述第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)是当所述光通信链路上的该偏振复用光信号在所述光信号带宽内消失时被获取的并且在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；

获得在所述光通信链路上的所述测试点处并且在第二时间所获取的所述SUT的测试光谱曲线P_SUT(λ)，其中，所述测试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；以及

从所述第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)导出所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)上的第一ASE噪声水平N_{ASE_Rx_t1}(λ)，其中P_{Rx_t1_E}(λ)＝N_{ASE_Rx_t1}(λ)；

至少使用所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)以及所述第一ASE噪声水平N_{ASE_Rx_t1}(λ)使用相当于下面的等式的关系来估计所述偏振复用光信号的所述承载数据的信号成分在所述第一时间并且在所述测试点处的第一频谱整形曲线S_{Rx_t1}(λ)：

S_{Rx_t1}(λ)＝P_{Rx_t1_L}(λ)-N_{ASE_Rx_t1}(λ)；

使用相当于下面的等式的关系在所述频谱范围内确定所述第一时间的所述偏振复用光信号与在所述第二时间的所述SUT之间的所述承载数据的信号成分的相对信号变形k(λ)：

其中，d()/dλ表示作为波长λ的函数的相应函数()的导数；以及

使用相当于下面的等式的关系在所述频谱范围内确定所述第二时间的所述受测光信号的至少所述ASE噪声成分N_{ASE_SUT}：

13.如权利要求12所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中，该方法进一步包括：

当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上消失时，获得在沿着所述光通信链路在所述测试点上游的源点处并且在所述第一时间所获取的第三调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)，所述第三调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；

当该偏振复用光信号在所述光信号带宽内在所述光通信链路上运载时，获得在所述源点处并且在所述第一时间所获取的第四调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)，所述第四调试光谱曲线在至少包含所述光信号带宽的一部分的频谱范围上延伸；以及

使用所述第一调试光谱曲线P_{Rx_t1_L}(λ)、所述第二调试光谱曲线P_{Rx_t1_E}(λ)、所述第三调试光谱曲线P_{Tx_t1_E}(λ)和所述第四调试光谱曲线P_{Tx_t1_L}(λ)以及所述测试光谱曲线P_SUT(λ)在所述频谱范围内对由在所述第二时间在所述源点与所述测试点之间的所述SUT上的非线性效应即NLE引起的信号变形k_{NL_SUT}(λ)进行估计。

14.如权利要求12所述的非瞬态计算机可读存储介质，其中，该方法进一步包括：

使用相当于下面的等式的关系来确定所述SUT上的滤波引起的信号变形k_F(λ)：

其中，λ_pk表示所述SUT的中心波长以及N_{ASE_res}是从远离该中心波长λ_pk测量到的ASE噪声水平来估计的。

Images