CN107135035B - 使用光接收器的光功率监控方法及光模块 - Google Patents

使用光接收器的光功率监控方法及光模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用光接收器的光功率监控方法及光模块，该光模块包括光发射器、光纤和光接收器，光接收器中设有分光装置、监控光电二极管、光学放大器、光解复用器、和n个光电二极管；在信号光进入放大器之前通过分光装置分一部分光到监控光电二极管，用于监控入射光总功率，再根据光学放大器增益光谱的一致性受入射光总功率影响不大的性质，通过校正得到当入射光总功率为典型值时光电二极管的响应度，再通过公式计算得到每个通道的虚拟光功率，进而得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率的比值，从而计算出每个通道的入射光功率。

Description

使用光接收器的光功率监控方法及光模块
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种使用光接收器的光功率监控方法及光模块。
背景技术
为了应对大容量网络带宽需求，高速率的波分复用技术和前置光学放大器成为解决方案。在发射端通过光波分复用波器将不同波长的光信号合并在一起在单根光纤传输，接收端光信号先通过光学放大器放大，再通过光波分复用器将多个波长的信号光分成不同通道进入光电二极管探测。
在光模块的应用场景中，用户需要知道每个通道的入射光功率，在传统的无光学放大器时，由于光路中没有通道间的串扰，可直接通过光电二极管探测每个通道的光电流进而校正为每个通道的光功率。然而，当存在光学放大器时，光电二极管反馈的是放大后的光功率，在不知道每个通道的光学增益时，也就无法得知每个通道的入射光功率。
发明内容
本发明的目的在于提供能简单测得每个通道入射光功率的使用光接收器的光功率监控方法及光模块。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光接收器，通过主光纤通路与光发射器连接，用以接收光发射器的入射光信号，所述光接收器包括分光装置、监控光电二极管、光学放大器、光解复用器和n个光电二极管，所述分光装置通过第一分支光纤通路与监控光电二极管连接，所述分光装置通过第二分支光纤通路与光学放大器连接、光解复用器和每个光电二极管依次串接；所述入射光信号经主光纤通路进入分光装置并由分光装置将所述入射光信号分为第一分光信号和第二分光信号，然后第一分光信号经所述第一分支光纤通路传输至监控光电二极管，所述第二分光信号经所述第二分支光纤通路传输至光学放大器。
进一步的：n个所述光电二极管并联，且与所述光解复用器串连。
进一步的：所述分光装置为自由空间光学装置或平面光波导装置。
进一步的：所述光学放大器为掺铒光纤放大器或半导体光学放大器。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光模块，包括光发射器上述的光接收器。
进一步的：所述光发射器设有光复用器和n个激光器，n个所述激光器并联，且与所述光复用器串连，所述光复用器与所述主光纤通路连接。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光功率监控方法，采用上述的光接收器，所述光解复用器与每个光电二极管之间形成通道，所述监控方法包括以下步骤：
S1、通过校正获得监控光电二极管的响应度R0；
S2、将入射光总功率设为典型值，并通过校正每个光电二极管得到经过光学放大器后的每个光电二极管的响应度R1、R2、…、R10；
S3、由分光装置将入射光信号分成第一分光信号和第二分光信号；
S4、监控二极管接收第一分光信号，根据其电路模拟数字S0和响应度R0获取实际入射光总功率P0；
S5、被放大后的第一分光信号首先输入至所述光解复用器进而进入至每个光电二极管，根据每个光电二极管的电路模拟信号S1、S2、…、Sn和响应度R1、R2、…、Rn获取经光学放大器放大前的每个通道的虚拟光功率P1、P2、…、Pn；
S6、通过放大前的每个通道的虚拟光功率P1、P2、…、Pn可得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率P0的比值K1、K2、…、Kn；
S7、通过实际入射光总功率P0和每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率P0的比值K1、K2、…、Kn获得每个通道的入射光功率。
进一步的：步骤S2中，所述典型值为监控光电二极管光功率监控范围的中间值。
本发明的有益效果在于：本发明通过设置一个监控光电二极管，在信号光进入放大器之前通过分光装置分一部分光到监控光电二极管，用于监控入射光总功率，再根据光学放大器增益光谱的一致性受入射光总功率影响不大的性质，通过校正得到当入射光总功率为典型值时光电二极管的响应度，再通过公式计算得到每个通道的虚拟光功率，进而得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率的比值，从而计算出每个通道的入射光功率。故，所述使用光接收器的光功率监控方法及光模块具有能简单测得每个通道入射光功率的特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一实施例所示的光模块结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明一实施例所示的光模块包括光发射器10、主光纤通路30和光接收器11，光发射器10通过主光纤通路30与光接收器11相连接。光接收器11包括分光装置3、监控光电二极管4、光学放大器5、光解复用器6和n个光电二极管7。本实施例中，分光装置3为平面光波导装置，诚然，该分光装置3还可为自由空间光学装置；光学放大器5为掺铒光纤放大器，诚然，该光学放大器5还可以为半导体光学放大器。所述分光装置3通过第一分支光纤通路31与监控光电二极管4连接，所述分光装置3通过第二分支光纤通路32与光学放大器5连接、光解复用器6和每个光电二极管7依次串接，其中n个光电二极管7并联。所述光发射器10设有光复用器2和n个激光器1，在本实施例中，n＝10，在其他实施方式中，该光电二极管7和激光器1的数量可根据实际需求设置。激光器1与光复用器2串接，光复用器2与主光纤通路30连接，其中10个激光器1并联。入射光信号经主光纤通路30进入分光装置3并由其将上述入射光信号分为第一分光信号和第二分光信号，然后第一分光信号经第一分支光纤通路31传输至监控光电二极管4，第二分光信号经第二分支光纤通路32传输至光学放大器5。
请结合图1，本发明一实施例所示的光功率监控方法采用上述的光接收器11，所述光解复用器6与每个光电二极管7之间形成通道。所述监控方法包括以下步骤：
S1、通过校正获得监控光电二极管4的响应度R0；
S2、将入射光总功率设为典型值(一般为监控光电二极管光功率监控范围的中间值)，并通过校正每个光电二极管7得到经过光学放大器5后的每个光电二极管7的响应度R1、R2、…、R10；
S3、由分光装置3将入射光信号分成第一分光信号和第二分光信号；
S4、监控二极管4接收第一分光信号，根据其电路模拟数字S0和响应度R0通过公式光功率＝响应度×电路模拟数字得到实际入射光总功率P0；
S5、被放大后的第一分光信号首先输入至所述光解复用器6进而进入至每个光电二极管7，根据每个光电二极管7的电路模拟数字S1、S2、…、S10和响应度R1、R2、…、R10根据公式光功率＝响应度×电路模拟数字得到经光学放大器5放大前的每个通道的虚拟光功率P1、P2、…、P10；
S6、通过放大前的每个通道虚拟光功率P1、P2、…、P10得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率P0的比值K1、K2、…、K10，其中Ki＝Pi/(P1+P2+…+P10)；
S7、通过实际入射光总功率P0和每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率P0的比值K1、K2、…、K10得到每个通道的入射光功率。
该监控方法通过设置一个监控光电二极管，在入射光进入光学放大器之前通过分光装置将部分光分到监控光电二极管中，用于监控实际的入射光总功率，再利用光学放大器增益光谱的一致性受入射光总功率影响不大的特性，通过校正得到当入射光总功率为典型值时光电二极管的响应度，再通过公式计算每个通道的虚拟光功率，进而得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率的比值，从而计算出每个通道的入射光功率,其计算得到入射光功率误差较小，较为精准。
所述虚拟光功率是基于每个光电二极管在入射光功率为典型值时的响应度得到的，诚然，实际入射光总功率越接近典型值，所计算得到的每个通道的入射光功率值越准确。但是由于光学放大器增益光谱的一致性受入射光总功率影响不大的特性，在实际入射光总功率与典型值差距较大时，其计算得到的每个通道的入射光功率值也是相对准确的，完全可以满足光模块典型校正误差≤±2dB的要求。
为了表明上述方法所测得的入射光功率误差小、较为精准，分别进行三组实验来进行验证，每组所用光电二极管的响应度不同，实验结果如下：
实验一数据表格
Figure GDA0004101052640000051
实验二数据表格
Figure GDA0004101052640000061
实验三数据表格
Figure GDA0004101052640000062
通过上述三个实验结果可以看出，其相对误差≤±0.71dB，能够完全满足光模块数字诊断监控的要求。
综上所述：本发明通过通过设置一个监控光电二极管，在信号光进入放大器之前通过分光装置分一部分光到监控光电二极管，用于监控入射光总功率，再根据光学放大器增益光谱的一致性受入射光总功率影响不大的性质，通过校正得到当入射光总功率为典型值时光电二极管的响应度，再通过公式计算得到每个通道的虚拟光功率，进而得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率的比值，从而计算出每个通道的入射光功率。故，所述使用光接收器的光功率监控方法及光模块具有能简单测得每个通道入射光功率的特点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种使用光接收器的光功率监控方法，其特征在于，所述监控方法包括以下步骤：
S1、通过校正获得监控光电二极管的响应度R0；
S2、将入射光总功率设为典型值，并通过校正每个光电二极管得到经过光学放大器后的每个光电二极管的响应度R1、R2、…、R10；
S3、由分光装置将入射光信号分成第一分光信号和第二分光信号；
S4、监控二极管接收第一分光信号，根据其电路模拟数字S0和响应度R0获取实际入射光总功率P0；
S5、被放大后的第一分光信号首先输入至光解复用器进而进入至每个光电二极管，根据每个光电二极管的电路模拟信号S1、S2、…、Sn和响应度R1、R2、…、Rn获取经光学放大器放大前的每个通道的虚拟光功率P1、P2、…、Pn；
S6、通过放大前的每个通道的虚拟光功率P1、P2、…、Pn可得到每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率P0的比值K1、K2、…、Kn；
S7、通过实际入射光总功率P0和每个通道的光功率占放大前的实际入射光总功率P0的比值K1、K2、…、Kn获得每个通道的入射光功率；
其中，所述光接收器通过主光纤通路与光发射器连接，用以接收光发射器的入射光信号，所述光接收器包括分光装置、监控光电二极管、光学放大器、光解复用器和n个光电二极管，所述分光装置通过第一分支光纤通路与监控光电二极管连接，所述分光装置通过第二分支光纤通路与光学放大器连接、光解复用器和每个光电二极管依次串接；所述入射光信号经主光纤通路进入分光装置并由分光装置将所述入射光信号分为第一分光信号和第二分光信号，然后第一分光信号经所述第一分支光纤通路传输至监控光电二极，所述第二分光信号经所述第二分支光纤通路传输至光学放大器。
2.如权利要求1所述的使用光接收器的光功率监控方法，其特征在于：n个所述光电二极管并联，且与所述光解复用器串连。
3.如权利要求1所述的使用光接收器的光功率监控方法，其特征在于：所述分光装置为自由空间光学装置或平面光波导装置。
4.如权利要求1所述的使用光接收器的光功率监控方法，其特征在于：所述光学放大器为掺铒光纤放大器或半导体光学放大器。
5.如权利要求1所述的使用光接收器的光功率监控方法，其特征在于，步骤S2中，所述典型值为监控光电二极管光功率监控范围的中间值。
6.一种光模块，其特征在于：包括光发射器和如权利要求1至4项中任意一项所述使用光接收器的光功率监控方法中的光接收器。
7.如权利要求6所述的光模块，其特征在于：所述光发射器设有光复用器和n个激光器，n个所述激光器并联，且与所述光复用器串连，所述光复用器与所述主光纤通路连接。
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