CN106797269A

CN106797269A - 使用可变带宽噪声的光线路负载

Info

Publication number: CN106797269A
Application number: CN201580047304.6A
Authority: CN
Inventors: D·巴特勒
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: US10419147B2; KR20170038892A; CN106797269B; EP3189603B1; JP2017532843A; US20160094304A1; EP3189603A1; JP2019146192A; WO2016036850A1

Abstract

提供了一种包括光噪声生成器和噪声组合器的装置。噪声生成器被配置为产生具有噪声信道的光信号。噪声组合器被配置为将光数据信道与在一个或多个添加端口处接收的噪声信道组合以产生光输出信号。控制器被配置为操作噪声生成器和噪声组合器以提供与光数据信道组合的添加的噪声的可变带宽。

Description

使用可变带宽噪声的光线路负载

相关申请的交叉引用

本申请要求保护于2014年09月03日提交的美国临时申请序列号62/045,249的权益，该美国临时申请与本申请共同转让并通过引用并入本文。

技术领域

本公开整体上但是非排他性地涉及光通信，例如与光传输路径的负载相关的装置、系统和方法。

背景技术

本节介绍可以帮助促进更好地理解本发明的方面。因此，本节的陈述应从这个角度来理解，并且不应被理解为关于承认什么是现有技术或什么不是现有技术。

一些安装的光通信系统(特别是水下系统)使用以恒定功率模式运行的放大器。这些系统通常需要不管所部署的信道的数目如何，以恒定的总功率呈现光路径或光线路。为了实现这一点，有时引入附加的光信号以将线路负载维持在期望的水平。这些源的振幅可以根据需要被调整以获得光路径的期望的恒定功率负载。

发明内容

以下呈现所公开主题的简化的发明内容，以提供对所公开主题的一些方面的理解。本发明内容不是所公开主题的详尽概述，并且不旨在标识所公开主题的关键或重要元素，或描绘所公开主题的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念，作为稍后讨论的更详细描述的前序。

一个实施例提供了一种包括光噪声生成器和噪声组合器的装置。噪声生成器被配置为产生具有噪声信道的光信号。噪声组合器被配置为将光数据信道与在一个或多个添加端口处接收的噪声信道组合以产生光输出信号。控制器被配置为操作噪声生成器或噪声组合器以提供与光数据信道组合的所添加的噪声的可变带宽。

在一些实施例中，噪声组合器包括光分插复用器(OADM)。在一些实施例中，OADM具有多个添加端口，并且光噪声生成器提供对应的多个噪声输出，每个添加端口被配置为提供不同的滤波器响应。控制器被配置为选择性地使能每个添加端口，从而产生所添加的噪声的噪声包络。在一些实施例中，OADM是可重配置的OADM(ROADM)。ROADM可以被配置为在灵活栅格光通信系统中操作

噪声组合器可以具有多个添加端口。在一些实施例中，光噪声生成器具有对应的多个噪声源，每个噪声源被配置为具有不同的噪声频谱。控制器被配置为选择性地使能每个噪声源，从而产生所添加的噪声的噪声包络。在一些实施例中，噪声生成器还包括多个噪声源，每个噪声源被连接到噪声添加端口中的对应的一个噪声添加端口。噪声源中的至少一个噪声源可以被配置为产生可控的可变噪声频谱。

在一些实施例中，噪声生成器和噪声组合器被配置为进行协作以添加噪声，该噪声包括在添加端口中的第一个添加端口处的第一噪声频谱和在添加端口中的第二个添加端口处的第二噪声频谱。第一噪声频谱和第二噪声频谱可以部分重叠。

一些实施例还包括分离器/组合器，分离器/组合器被配置为组合来自噪声生成器的两个噪声源的噪声频谱，并将组合的频谱提供给噪声组合器的单个添加端口。在一些实施例中，噪声组合器位于海底光通信跨度中。在一些实施例中，噪声生成器是可控的，以维持在噪声组合器输出处产生的光信号的大致恒定光功率。在一些实施例中，噪声生成器切换多个部分重叠或不重叠的固定的频谱噪声源以产生复合噪声频谱。

在一些实施例中，噪声被量化为有限频谱带，并且量化噪声带的包络被调整以维持在噪声组合器输出端口处产生的光信号的恒定光功率。噪声生成器可以包括被配置为在噪声信道上产生光信号的超发光二极管。

实施例可以包括光复用器，光复用器被配置为组合多个光应答器的输出并且引导组合的多个朝向噪声组合器数据输入端口。在一些情况下，应答器的信道带宽是大约12.5GHz的整数倍。在一些实施例中，应答器的信道带宽从由大约25GHz、大约37.5GHz、大约50GHz和大约62.5GHz组成的组中选择。

另一个实施例提供了例如配置光学装置方法。该方法包括配置光噪声生成器以产生具有噪声信道的光信号。噪声组合器被配置为将在输入端口处接收的光数据信道与在一个或多个添加端口处接收的噪声组合以产生光输出信号。控制器被配置为控制由噪声信道与光数据信道组合的添加的噪声的可变带宽。

该方法的其他实施例可以包括配置如上所述的一个或多个实施例中所描述的装置。

本发明的其他方面将部分在以下详细描述、附图和任何权利要求中阐述，以及部分将从详细描述中导出，或者可以通过本发明的实践而习得。应当理解，前面的整体描述和下面的详细描述都仅是示例和说明性的，并且不限制所公开的本发明。

附图说明

当结合附图时，通过参考以下详细描述，可以获得对本发明的更完整的理解，在附图中相同的特征由相同的附图标记表示，其中：

图1图示了使用CW光源负载光纤以维持恒定强度的常规方法；

图2图示了示出噪声组合器的使用以使用可变带宽噪声生成器来负载光纤的装置的一个实施例，可变带宽噪声生成器被连接到噪声组合器的一个或多个添加输入；以及

图3A和图3B图示了可以在各种实施例中使用的光学器件的实施例，例如以实现图2的装置中的噪声组合器。

图4图示了如在图2的装置的各种实施例中应用的噪声源频谱的方面。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述各种示例实施例，注意，本文公开的具体结构和功能的细节仅仅是为了描述示例实施例的目的的代表。示例实施例可以以许多备选形式实施，并且不应被解释为仅限于本文所阐述的实施例。

将理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语限制，因为这样的术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。此外，第一元件和第二元件可以由能够提供单独的第一元件和第二元件的必要功能的单个元件来实现。

如本文描述中所使用的，术语“和”以连接和分离的含义使用，并且包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本文中使用时，术语“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应注意，在一些备选实现中，所述的功能/动作可以不按照附图中所示的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个附图实际上可以基本上同时执行或者有时可以以相反的顺序执行。

实施例提供了用于负载光传输线路的装置、系统和方法。在一些常规系统中，代替光信道而使用连续波(CW)激光器。多个CW负载线路与业务信道一起复用，以维持对线路的恒定功率。这些CW线路通常具有比业务信道功率高大约10dB的最大功率，使得单个负载线路对该线路贡献与两个或多个业务信道相同的光功率。随着系统上业务信道数量的增长，负载线路中的功率逐渐降低。这样的系统可能遭受各种缺陷。例如，负载信号可以通过非线性效应与共传播数据业务交互。

与这种常规系统相反，本文所述的实施例通过在一个或多个信道中引入噪声来提供多信道光通信系统中的负载。但是，不是调整噪声信号的振幅以在光线路上维持恒定的功率，而是调整受影响的一个或多个信道中的噪声信号的带宽。相对于常规线路负载技术，所期望的益处包括噪声信号和业务信号之间的更低的非线性交互，以及相对更简单的实现，由于在复用器(ROADM)和线路负载信号生成器之间不需要物理控制环路。因此，现有的地面装备可以以相对低的成本用本文所述的实施例改装。

图1图示了系统100，系统100示例了使用CW光源负载光纤以维持恒定强度的常规方法。光复用器(MUX)110接收来自光应答器120的信道信号输出以及提供光负载信号135的光负载源130。MUX 110的输出还可以经由MUX 140与来自例如水下设备(plant)监视信令装备150的控制信号进一步光学复用。复用的输出信号可以用于波分复用光通信网络中。放大器160可以放大由MUX 140输出的光信号，用于经由光纤170传输。光负载信号135可以用于提供光纤170的近似恒定的功率负载。

系统100的示例是许多现有技术系统的典型示例，其中光纤170的光功率负载经由光负载源130保持近似恒定。来自应答器120的信号预期会受到光负载信号135的存在的不利影响，例如，归因于信道信号和负载信号135之间的非线性交互的信道交叉调制。

图2图示了系统200的一个示例实施例，其中MUX 210接收从应答器220输出的光信道信号。噪声组合器230在输入端口处经由未标记的光链路接收由MUX 210输出的复用光信号。噪声生成器240被连接到噪声组合器230的一个或多个添加端口(示例性地是两个添加端口230a、230b)。噪声生成器240包括分别连接到添加端口230a、230b的一个或多个噪声源(示例性地是噪声源240a、240b)。备选地，分离器/组合器可以被用于组合噪声源240a、240b的输出，其中组合的信号被连接到添加端口230a、230b中的单个端口。下面进一步描述噪声源240a、240b的功能。噪声组合器230将MUX 210的输出与来自噪声生成器240的分别对应于添加端口230a、230b的一个或多个信号复用，并在输出端口处提供输出信号265。然后，信号265可以经由未标记的光链路传播到其目的地。噪声组合器230可以位于地面或海底光学跨度中。

噪声组合器可以是执行将来自添加端口230a、230b的噪声添加到接收的信号260的功能的光学器件的任何组合。图3A和图3B图示了两个示例性实施例。图3A示出了多端口耦合器/组合器310，其包括数据输入端口320和多个添加端口330。光信号(例如，来自噪声源240a、240b的噪声信号)可以与在输入端口320处接收的光数据信道组合。图3B图示了OADM 350，其包括数据信道输入360和多个添加端口370。光学领域的技术人员将理解，图3B中图示的OADM350可以呈现简化配置，该简化配置表示可以适用于各种实施例中的噪声组合器230的OADM的简化配置。例如，OADM 350可以是可重新配置的OADM(ROADM)，并且可以是双向的。

再次参考图2，添加端口230a、230b可以是噪声组合器230的“备用”端口，因为这些端口没有以其他方式在系统200中被分配以将数据添加到信号260。噪声源240a、240b可以是或包括例如高功率宽带噪声源(诸如超发光二极管(SLD))。在其他实施例中，噪声源240a、240b可以是或包括掺铒光纤放大器(EDFA)放大的自发发射(ASE)源或能够产生宽带光噪声的任何其他器件。

图4A-图4D图示了噪声源240a、240b中的每一个的频谱的方面。这些噪声源中的每一个具有噪声频谱，在噪声频谱内限制了该特定噪声源的大部分能量。特定噪声频谱的上限和下限频率边界可以是噪声信号的功率相对于噪声频谱的峰值功率下降大约3dB的那些频率。例如，参考图4A，所图示的噪声频谱在λ_L和λ_H处具有-3dB点。因此，λ_L和λ_H之间的间隔是所图示频谱的噪声带宽。在一些实施例中，噪声源240a、240b具有非重叠的噪声频谱，意味着噪声源240a的高波长限制低于噪声源240b的低波长限制。在一些其他实施例中，噪声源240a、240b的频谱至少部分地重叠，意味着噪声源240a的高波长限制高于噪声源240b的低波长限制，而噪声源240a的低波长限制低于噪声源240b的低波长限制。

图4B和图4C分别示出了部分重叠和非重叠的噪声源的示意图。图4B中的重叠频谱的组合带宽可以被认为是较低波长频谱的低波长限制和较高波长频谱的高波长限制之间的波长间隔。在一些情况下，噪声源240a、240b可以具有大约相同的噪声频谱，意味着低波长和高波长限制大约相等，并且由此产生的频谱的形状定性地相似。

图4D图示出了噪声频谱，噪声频谱可以由噪声组合器230对从源240a、240b接收的噪声频谱的操作产生。可以如前所述调整量化噪声带的包络，以维持在ROADM输出端口处产生的光信号的恒定光功率。

再次参考图2，输出功率控制器270可以操作噪声生成器240和/或噪声组合器230以维持信号265处的总功率，该总功率大约是由例如光电检测器(未示出)确定的常数。优选地，总功率被控制在±15％内、更优选地±10％内、并且更优选地±5％内。控制器270和反馈路径可以适当地以常规或新颖的硬件和软件的任何组合来实现。

关于噪声生成器240，放大器控制器270可以操作噪声源240a、240b，使得噪声生成器240产生具有可控的可变噪声带宽的噪声。在一些实施例中，这样的控制可以通过例如控制噪声源240a、240b中的一个或两个的噪声频谱来提供，使得它们具有可控的组合的带宽。在其他实施例中，控制器270可以通过切换多个部分重叠或非重叠的固定频谱噪声源以产生期望的复合噪声频谱来影响噪声带宽控制。

关于噪声组合器230，控制器270可以操作以调整添加端口230a和230b的输入带宽，使得信号265处的总功率大约恒定。例如，当噪声组合器230被实现为ROADM时，ROADM添加端口可以被预配置为提供不同的滤波器响应，从而不同地对来自源240a、240b的光噪声进行滤波。控制器270可以配置噪声组合器230(例如，ROADM)以选择那些预配置的输入，预配置的输入组合地提供被添加到数据信号的噪声信号的期望的噪声包络。这样的实施例可以是有利的，因为可以快速地(例如，在几百微秒中或更快地)选择ROADM输入，提供了快速重新配置添加到数据信号的噪声签名的能力。备选地，可以动态地重新配置噪声组合器(例如，ROADM)230，使得添加端口提供不同的滤波器响应。然而，这种重新配置可能需要长达500毫秒，这在一些应用中可能是不利的。备选地或组合地，噪声生成器240中的滤波器元件(未示出)可以被配置为在噪声生成器240的输出处提供不同的噪声频谱。同样，这些频谱可以被预配置或者被动态地调整为适合于具体的实现。然后，控制器270可以选择性地使能由噪声源240a、240b生成的量化噪声频谱的特定部分，以向噪声组合器提供适合于特定应用的噪声包络。因此，显然，通过控制噪声源240a、240b的输出带宽、通过控制添加端口230a、230b的输入带宽或控制这两者，来控制添加到信号265的噪声的带宽。这些技术中的单个技术或这些技术的组合可以被用于有效地控制信号265的总功率。预期在一些操作条件下，借助于调整用于光信号260中数据传输信道的不同配置的噪声带宽的能力，添加到信号260的噪声的可变带宽将提供系统200的优异的总体数据传输特性。

系统200可以在“灵活栅格”光网络架构中操作。光学领域的技术人员理解，灵活栅格光网络提供使用频谱“间隙”来配置用于多个光信道的频谱分配以形成频谱“切片”的能力。关于灵活栅格系统的附加信息可以在例如国际电信联盟(ITU)文档G.694.1，“Spectralgrids for WDM applications：DWDM frequency grid”(02/2012)中找到，其整体通过引用并入本文。例如，但不限于，这样的系统中的频谱间隙可以是大约12.5GHz，从中可以配置具有大约12.5GHz的整数倍(例如，分别使用2、3、4、5和8个间隙为25GHz、37.5GHz、50GHz、67.5GHz和100GHz)的带宽的信道。在此上下文中，大约意味着标称频率值的±1GHz。在一些实施例中，应答器220中每一个的信道带宽可以对应于这些值中的一个。当然，其他信道宽度可以是可能的并且是清楚地预期的。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是该描述并不旨在仅以所示实施例的限制意义来解释。

除非另有明确说明，否则每个数值和范围应当被解释为是近似的，如同词“大约”在该值或范围的值之前。

将进一步理解，为了解释本发明的性质，已经描述和示出的部件的细节、材料和布置中的各种改变可以由本领域技术人员进行而不偏离由所附权利要求书中表述的本发明的范围。

在权利要求中使用附图标号和/或附图标记旨在标识所要求保护的主题的一个或多个可能的实施例，以助于对权利要求的解释。这样的使用不应被解释为必然地将那些权利要求的范围限制到相应的附图中所示的实施例。

尽管以下方法权利要求(如果有的话)以具有相应标记的特定顺序记载步骤，但是除非权利要求记载以其他方式暗示用于实现这些步骤中的一些或全部的特定顺序，那么这些步骤不一定旨在被限制于以该特定顺序实现。

本文对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的各个位置中出现短语“在一个实施例中”不一定全部指代相同的实施例，也不是单独的或备选的实施例必然与其他实施例相互排斥。这同样适用于术语“实现”。

同样为了本描述的目的，术语“耦合”、“耦合的”、“被耦合”、“连接”、“连接的”或“被连接”是指本领域中已知的或稍后开发的任何方式，其中允许在两个或多个元件之间转移能量，并且预期插入一个或多个附加元件，但是不是必需的。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示不存在这样的附加元件。

描述和附图仅图示了本发明的原理。因此，应当理解，本领域的普通技术人员将能够设计出尽管在本文中没有明确描述或示出、但体现了本发明的原理并且包括在其精神和范围内的各种布置。此外，本文所记载的所有示例主要旨在明确地仅用于教学目的，以帮助读者理解本发明的原理和由发明人为促进本领域而贡献的概念，并且应被解释为不限于这样的具体记载的示例和条件。此外，本文记载本发明的原理、方面和实施例以及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其等同物。

Claims

1.一种装置，包括：

光噪声生成器，被配置为产生具有噪声信道的光信号；

噪声组合器，被配置为将光数据信道与在一个或多个添加端口处接收的所述噪声信道组合以产生光输出信号；以及

控制器，被配置为控制所述噪声生成器或所述噪声组合器，以提供与所述光数据信道组合的所添加的噪声的可变带宽。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述噪声组合器包括具有多个添加端口的光分插复用器(OADM)，并且所述光噪声生成器提供对应的多个噪声输出，每个添加端口被配置为提供不同的滤波器响应；并且

所述控制器被配置为选择性地使能每个添加端口，从而产生所添加的所述噪声的噪声包络。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述噪声组合器具有多个添加端口，并且所述光噪声生成器具有对应的多个噪声源，每个噪声源被配置为具有不同的噪声频谱，并且所述控制器被配置为选择性地使能每个噪声源，从而产生所添加的所述噪声的噪声包络。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述噪声组合器具有多个噪声添加端口，并且所述噪声生成器还包括多个噪声源，每个噪声源被连接到所述噪声添加端口中的对应噪声添加端口，并且其中所述噪声源中的至少一个噪声源被配置为产生可控的可变的噪声频谱。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述噪声生成器和所述噪声组合器被配置为进行协作以添加噪声，所述噪声包括在所述添加端口中的第一添加端口处的第一噪声频谱、以及在所述添加端口中的第二添加端口处的第二噪声频谱，以使得所述第一噪声频谱和所述第二噪声频谱部分重叠。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括分离器/组合器，所述分离器/组合器被配置为组合来自两个噪声源的噪声频谱，所述两个噪声源来自所述噪声生成器，并且所述分离器/组合器被配置为将组合的所述频谱提供给所述噪声组合器的单个添加端口。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述噪声生成器是可控的，以维持在所述噪声组合器输出处产生的光信号的大约恒定光功率。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述噪声生成器被配置为切换多个部分重叠或非重叠的固定频谱噪声源以产生复合噪声频谱。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被配置为控制所述噪声生成器或所述噪声组合器以使得所添加的所述噪声被量化为有限频谱带，并且调整量化的所述噪声带的包络以维持在所述噪声组合器输出端口处产生的光信号的大约恒定光功率。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括光复用器，所述光复用器被配置为组合多个光应答器的输出并且引导所组合的所述多个朝向噪声组合器数据输入端口，并且从由约25GHz、约37.5GHz、约50GHz和约62.5GHz组成的组中选择所述应答器的信道带宽。

11.一种方法，包括：

配置光噪声生成器以产生具有噪声信道的光信号；

配置噪声组合器以将在输入端口处接收的光数据信道与在一个或多个添加端口处接收的所述噪声组合以产生光输出信号；以及

配置控制器以控制通过所述噪声信道与所述光数据信道组合的所添加的噪声的可变带宽。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述噪声生成器包括多个噪声源，每个噪声源被连接到所述添加端口中的对应添加端口，并且所述方法还包括配置所述噪声源以产生可控的可变的噪声频谱。