CN107204802B - 一种基于光子灯笼的模式交换节点及其在线监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光子灯笼的模式交换节点，包括光纤级的第一光矩阵开关、模式级的第二光矩阵开关和2个6模光子灯笼复用器/解复用器组成，通过光学设计软件可对光纤级和模式级的2个光开关矩阵的通道连接进行配置。本发明还公开了一种基于光子灯笼的模式交换的在线监控方法，采用本地计算机对第二光矩阵开关的控制，可以提供对7根输入FMF中的42个模式中任意模式的实时在线监控。本发明结构简单、操作方便、成本低廉，为实现一种基于光子灯笼的模式交换节点及其在线监控方法提供了一个可调的直观的模型。

Description

一种基于光子灯笼的模式交换节点及其在线监控方法

技术领域

本发明涉及光纤中模式交换领域，特别是一种基于光子灯笼的模式交换节点及其在线监控方法。

背景技术

为了满足逐年指数倍增加的带宽需求，超高速、大容量的超级信道逐渐成为未来光网络发展的主要方向。随着系统传输速率和信道容量的提高，传输损伤容限急剧降低，光纤的非线性、色散（CD）、光信噪比（OSNR）、偏振模式色散（PMD）等损伤因子对系统的影响更为显著。为了精确且有效地对超级信道实施在线管理，必须对超级信道光网络的光性能进行监测，从而为信道的优化提供理论依据。

MG-OXC在超级信道光网络中扮演重要角色，用来连接N个输入端口与N个输出端口，每个端口中都包含多个粒度的光信号。MG-OXC支持网络的重新配置，在光层有效地管理模式和波长。

在实际的实验环境搭建中，会有一定的困难，光学通道要穿过多个链路、每一个节点处的损耗、色散和非线性会随着光纤链路、全光开关和路由交换设备的增加而不断增加，并且更易受到串扰的影响。路径中的各级复用器/解复用器调节失当导致级联复用器/解复用器的带宽会越来越窄，会对系统性能造成很大的影响，对激光器的波长稳定性和准确性要求很高。

在处理不同光学信道的信号功率和信噪比变化时，要穿过不同数目的节点，并且具有不同的通道长度，这就需要分别的均衡每一个节点处的每一信道的功率。当光学信道被取消、建立或者失效时，都需要快速的动态均衡放大器的增益，从而补偿光功率的波动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于光子灯笼的模式交换节点及其在线监控方法，可以实现7×7的光纤交换、7×7的模式交换功能和交换节点中的任一工作模式的监控。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于光子灯笼的模式交换节点，包括第一光矩阵开关、第二光矩阵开关、光子灯笼模式复用器和光子灯笼模式解复用器；其中，

第一光矩阵开关，用于将输入的多模式光信号输出至光子灯笼模式解复用器；

光子灯笼模式解复用器，用于将接收的多模式光信号解复用后输出至第二光矩阵开关；

第二光矩阵开关，用于将解复用后的多模式光信号输出至光子灯笼模式复用器；

光子灯笼模式复用器，用于对解复用后的多模式光信号复用，输出复用后的光信号至第一光矩阵开关后输出，从而实现模式的复用与解复用。

作为本发明所述的一种基于光子灯笼的模式交换节点进一步优化方案，第一光矩阵开关、第二光矩阵开关均为8×8的光矩阵开关。

作为本发明所述的一种基于光子灯笼的模式交换节点进一步优化方案，第一光矩阵开关包括第一至八光纤级输入端口和第一至八光纤级输出端口，第二光矩阵开关包括第一至八模式级输入端口和第一至八模式级输出端口；其中，

第一光矩阵开关的第一至第七光纤级输入端口中的任意端口与第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口连接，第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口与光子灯笼模式解复用器的输入端口连接，光子灯笼模式解复用器的第一至第六输出端分别与第二光矩阵开关的第一至六模式级输入端口一一对应连接，第二光矩阵开关的第一至六模式级输出端口分别与光子灯笼模式复用器的第一至六输入端一一对应连接，光子灯笼模式复用器的输出端与第一光矩阵开关的第八光纤级输入端口连接，第一光矩阵开关的第八光纤级输入端口与第一光矩阵开关的第一至七光纤级输出端口中的任意端口连接，第二光矩阵开关的第八模式级输出端口与第二光矩阵开关的任意一个或者多个模式级输入端口连接。

基于一种基于光子灯笼的模式交换节点的在线监控方法，包括以下步骤：

步骤一、将第一光矩阵开关的任意光信号输入端口与第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口连接，光信号由第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口输出，经过光子灯笼解复用后进入第二光矩阵开关；其中，第一光矩阵开关、第二光矩阵开关均为8×8的光矩阵开关；

步骤二、根据步骤一得到的解复用后的光信号所对应的模式级端口与第二光矩阵开关的第八模式级输出端口连接，从而输出光纤模式信号。

作为本发明所述的一种基于光子灯笼的模式交换节点的在线监控方法进一步优化方案，包括以下步骤：

步骤一、将第二光矩阵开关的任意一个或者两个输入端口与第二光矩阵开关的第八模式级输出端口连接，用于监测模式数目、模间色散或模间非线性参数；

步骤二、调整模间的衰耗因子，实现模间的功率均衡。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）将第二光矩阵开关的模式级输入端口的任意一个或者两个端口与第二光矩阵开关的模式级输出端口Mo8连接，监测模式数目、模间色散、模间非线性等参数；

（2）本发明除了能够实现模式监测外，还能够借助LightLEADER3424型光交换矩阵对不同模式调节不同衰耗，可以实现不同模式的均衡。此外，该节点还具备光纤级、波带级和波长级的简单的业务会聚功能。

附图说明

图1是本发明的设计流程图。

图2是一种本发明的交换节点监控结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明中第八光纤级输入端口也称光纤复用端口Fi8，第八光纤级输出端口也称光纤解复用端口Fo8，第八模式级输出端口也称模式监测端口。

高速大容量光纤传输系统一般由光发射机模块、光纤链路和光接收机模块三个部分组成，本发明中，一般以光发射机作为系统的发射端。MG-OXC由商用LightLEADER3424型光交换矩阵和Phoenix Photonics光子灯笼（Photonic Lantern）模式复用/解复用器、少模光纤LP₁₁模式抑制器和一些跳线构成。

本发明中的光子灯笼基于熔融/锥形技术，是FMF的模式复用/解复用装置。与传统的的替代方法不同，光子灯笼是作为光纤传输装置，结构紧凑，性能良好，提供了低损耗的从光纤输入（3端或6端）到波导模式输出的功能。LightLEADER3424型光交换矩阵，基于光波导热光效应，通过温度调节波导的折射率从而实现链路的开关功能。

如图1是本发明的设计流程图，一种基于光子灯笼的模式交换节点的在线监控方法，包括以下步骤：

步骤一、将模式级输入端口的任意一个或者两个端口与Mo8模式级输出端口连接，监测光纤的模式数目，模间色散，模间非线性等参数；

步骤二、通过本地控制计算机调节LightLEADER3424型光交换矩阵对不同模式调节衰减，均衡不同模式的性能参数以及通过本地计算机调整模间的衰耗因子，实现模间的功率均衡。

如图2所示是一种基于光子灯笼的模式交换节点的设计图，模式输出端口Mo8是固定的模式监测端口，光纤输出端口Fo8是固定的光纤解复用端口，光纤输入端口Fi8是固定的光纤复用端口。

本发明主要举例设计以下两种情况：

a、监测第一根少模光纤中的第一个模式；包括以下步骤：

步骤一、将第一光矩阵开关的Fi1到Fo8连接，第一根光纤中的光信号通过Fo8输出；

步骤二、经过光子灯笼解复用后，进入第二光矩阵开关，通过本地计算机的图形用户界面的配置，将Mi1与Mo8连接，将第一根光纤中的第一个模式从模式监测口Mo8输出；

步骤三：通过本地计算机的图形用户界面的配置，将Mi1到Mo8连接，将第一根光纤中的第一个模式从模式监测口Mo8输出，通过Mo8的模式鉴别和监控，可以得到该模式的一系列性能参数，以此类推，可以对任何一个模式监控。

b、将输入端口Mi1至Mi6中的任意两个端口同时接到Mo8端口，监测该光纤中的模式数目，模间色散，模间非线性等参数。通过调整模间的衰耗因子，实现模间的功率均衡；以监测基模和LP₁₁模的模间色散为例，包括以下步骤：

步骤一、将Fi1连接到F08，通过光子灯笼解复用，再将Mi1和Mi2都连接到模式监测口Mo8；

步骤二、通过对Mo8的模式鉴别和监控，利用联合模式监测模块可以得到该模式的一系列性能参数；

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于光子灯笼的模式交换节点，其特征在于，包括第一光矩阵开关、第二光矩阵开关、光子灯笼模式复用器和光子灯笼模式解复用器；其中，

第一光矩阵开关，用于将输入的多模式光信号输出至光子灯笼模式解复用器；

光子灯笼模式解复用器，用于将接收的多模式光信号解复用后输出至第二光矩阵开关；

第二光矩阵开关，用于将解复用后的多模式光信号输出至光子灯笼模式复用器；

光子灯笼模式复用器，用于对解复用后的多模式光信号复用，输出复用后的光信号至第一光矩阵开关后输出，从而实现模式的复用与解复用；

第一光矩阵开关包括第一至八光纤级输入端口和第一至八光纤级输出端口，第二光矩阵开关包括第一至八模式级输入端口和第一至八模式级输出端口；其中，

第一光矩阵开关的第一至第七光纤级输入端口中的任意端口与第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口连接，第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口与光子灯笼模式解复用器的输入端口连接，光子灯笼模式解复用器的第一至第六输出端分别与第二光矩阵开关的第一至六模式级输入端口一一对应连接，第二光矩阵开关的第一至六模式级输出端口分别与光子灯笼模式复用器的第一至六输入端一一对应连接，光子灯笼模式复用器的输出端与第一光矩阵开关的第八光纤级输入端口连接，第一光矩阵开关的第八光纤级输入端口与第一光矩阵开关的第一至七光纤级输出端口中的任意端口连接，第二光矩阵开关的第八模式级输出端口与第二光矩阵开关的任意一个或者多个模式级输入端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的模式交换节点，其特征在于，第一光矩阵开关、第二光矩阵开关均为8×8的光矩阵开关。

3.基于权利要求1所述的一种基于光子灯笼的模式交换节点的在线监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将第一光矩阵开关的任意光信号输入端口与第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口连接，光信号由第一光矩阵开关的第八光纤级输出端口输出，经过光子灯笼解复用后进入第二光矩阵开关；其中，第一光矩阵开关、第二光矩阵开关均为8×8的光矩阵开关；

步骤二、根据步骤一得到的解复用后的光信号所对应的模式级端口与第二光矩阵开关的第八模式级输出端口连接，从而输出光纤模式信号。

4.基于权利要求3所述的一种基于光子灯笼的模式交换节点的在线监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将第二光矩阵开关的任意一个或者两个输入端口与第二光矩阵开关的第八模式级输出端口连接，用于监测模式数目、模间色散或模间非线性参数；

步骤二、调整模间的衰耗因子，实现模间的功率均衡。