CN107579777A - 一种全光再生器自适应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全光再生器自适应装置，由带宽可调滤波单元、自动增益控制(AGC)光放大单元、信号处理/控制单元和光整形单元组成；在信号处理/控制单元的控制下，通过带宽可调滤波单元自动完成对输入劣化信号光功率的测量，并将带宽可调滤波器的工作带宽固定在优化位置；信号处理/控制单元通过其内部的光电检测器测得外部输入的时钟泵浦功率确定光整形器的最佳工作点，进而根据输入劣化信号的特性控制AGC增益光放大器的放大倍数，使全光再生器总是工作在与输入信号匹配的最佳状态。

Description

一种全光再生器自适应装置
技术领域
本发明属于信号处理领域，更为具体地讲，涉及一种全光再生器自适应装置。
背景技术
光纤通信朝着长距离、高速率、大容量方向发展，在光纤通信传输过程中，随着EDFA(erbium-doped fiber amplifier，掺铒光纤放大器)等光学器件的级联会引入放大的自发射噪声ASE，使信号劣化。为了延长传输距离，需要全光再生技术改善信号质量。
在诸多全光再生方案中，基于四波混频FWM光纤非线性效应的再生方案最为灵活，可采用劣化数据信号、连续光或时钟信号等多种泵浦方式实现。全光再生器的工作状态主要取决于光学非线性效应的阈值或非线性单元的最佳工作点。可见，输入劣化信号特性与最佳工作点的匹配至关重要。
目前的做法是，需要根据输入信号中受ASE噪声劣化的程度不同，不断地手动调节光放大器的增益，才能使输入信号的电平大小与非线性单元的最佳工作点匹配。有时还需要调节泵浦光功率的大小，改变最佳工作点位置以获得不同的再生性能。在实际应用中，由于劣化信号往往是不确定的，这种手调工作方式全光再生器难以与输入劣化信号保持动态地匹配，需要针对具体的应用场景进行设计，因此，不能适应光纤通信网络中设备的即插即用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全光再生器自适应装置，能够根据输入信号中ASE噪声的劣化特性自动调节到最佳工作状态，在光网络中具有即插即用的优点。
为实现上述发明目的，本发明一种全光再生器自适应装置，其特征在于，包括：带宽可调滤波单元、自动增益控制(AGC)光放大单元、信号处理/控制单元和光整形单元；
其中，所述的带宽可调滤波单元包括带宽可调滤波器OTF、驱动电路1和分光器1；
所述的AGC光放大单元包括AGC光放大器及外围驱动电路2；
所述的信号处理/控制单元包括数字信号处理模块、光电检测器、带宽控制信号产生模块、AGC控制信号产生模块、以及A/D转换器和D/A转换器；
所述的光整形单元包括分光器2、高非线性光纤、复用器和解复用器；
劣化光信号输入至带宽可调滤波单元后，先经过OTF滤波，再由分光器1分出一束光信号并输入至光电检测器1，光电检测器1实时测量劣化光信号功率，并利用A/D转换器1对劣化光信号进行模数转换，再输入至数字信号处理模块；数字信号处理模块根据当前劣化光信号功率不断产生用于控制带宽控制信号产生模块的数字信号，通过加载该数字信号，使带宽控制信号产生模块生成带宽控制信号，再通过D/A转换器1转换成模拟信号，并加载到驱动电路1，通过驱动电路1输出的驱动信号来改变OTF的带宽，最终使光电检测器1测得出劣化光信号的输出功率与带宽之间的依赖曲线，并以此计算出劣化光信号的功率和最优带宽，再将OTF的工作带宽固定在优化带宽处；
泵浦信号通过分光器2后分别输入至光电检测器2和复用器，光电检测器2实时测量泵浦信号功率，并利用A/D转换器2对泵浦信号进行模数转换，再输入至数字信号处理模块；数字信号处理模块根据当前泵浦信号功率，读取存储在数字信号处理模块内泵浦信号的最佳工作点，同时根据测量的光信号功率产生用于控制AGC控制信号产生模块的数字信号，通过加载该数字信号，使AGC控制信号产生模块生成AGC控制信号，再通过D/A转换器2转换成模拟信号，并加载到驱动电路2，通过驱动电路2输出的驱动信号来改变光放大器的增益，使劣化光信号和最佳工作点匹配，从而输出匹配后的劣化光信号；劣化光信号和泵浦信号通过复用器后耦合为一路光信号，在高非线性光纤中进行全光再生，再通过解复用器解复用后得到再生后的光信号。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明一种全光再生器自适应装置，由带宽可调滤波单元、自动增益控制(AGC)光放大单元、信号处理/控制单元和光整形单元组成；在信号处理/控制单元的控制下，通过带宽可调滤波单元自动完成对输入劣化信号光功率的测量，并将带宽可调滤波器的工作带宽固定在优化位置；信号处理/控制单元通过其内部的光电检测器测得外部输入的时钟泵浦功率确定光整形器的最佳工作点，进而根据输入劣化信号的特性控制AGC增益光放大器的放大倍数，使全光再生器总是工作在与输入信号匹配的最佳状态。
附图说明
图1是本发明一种全光再生器自适应装置原理图；
图2是Q因子增益曲线；
图3是全光再生器自适应装置的工作点对泵浦信号的依赖曲线；
图4是劣化信号输出功率与带宽关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明一种全光再生器自适应装置原理图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种全光再生器自适应装置，包括：带宽可调滤波单元1、自动增益控制(AGC)光放大单元2、信号处理/控制单元3和光整形单元4；
其中，带宽可调滤波单元1包括带宽可调滤波器OTF 101、驱动电路102和分光器103；
AGC光放大单元2包括AGC光放大器201及外围驱动电路202；
信号处理/控制单元3包括数字信号处理模块301、光电检测器302/303、带宽控制信号产生模块304、AGC控制信号产生模块305、以及A/D转换器306/307和D/A转换器308/309；
光整形单元4包括分光器401、高非线性光纤402、复用器403和解复用器404；
在本实施例中，选用1/99的光分器，再设定全光再生器自适应装置相关参数：设全光再生器自适应装置的信号速率为10Gb/s，输入的劣化信号和泵浦均用dBm单位表示，光整形单元中高非线性光纤长度为500m，零色散波长点1550nm处的色散斜率为0.016ps/nm2/km，非线性系数为12.1W-1/km，该装置能够根据输入信号中ASE噪声的劣化特性自动调节到最佳工作状态。
下面针对上述参数，对全光再生器自适应装置的工作流程进行详细描述，具体为：
劣化光信号输入至带宽可调滤波单元1后，先经过OTF 101滤波，再由分光器103分出一束光信号并输入至光电检测器302，光电检测器302实时测量劣化光信号功率，并利用A/D转换器306对劣化光信号进行模数转换，再输入至数字信号处理模块301；
数字信号处理模块301根据当前劣化光信号功率不断产生用于控制带宽控制信号产生模块304的数字信号，通过加载该数字信号，使带宽控制信号产生模块304生成带宽控制信号，再通过D/A转换器308转换成模拟信号，并加载到驱动电路102，通过驱动电路102输出的驱动信号来改变OTF 101的带宽，最终使光电检测器302测得出劣化光信号的输出功率与带宽之间的依赖曲线，并以此计算出劣化光信号的功率和最优带宽，再将OTF 101的工作带宽固定在优化带宽处；
在本实施例中，输入劣化光信号经过1/99的分光器103分光后被数字信号处理模块301连接的光电检测器检测302，并得到劣化光信号的输出光功率与带宽之间的依赖曲线，如图4所示，据此经数字信号处理模块301数据处理后计算出光信号功率为6.08dBm，由此可以确定OTF的优化带宽为30GHz(此部分的顺序是不断检测功率，然后改变带宽，最终才得到了测得的功率随带宽的依赖曲线)；
当给定输入泵浦时，同时改变劣化光信号的光功率并调节ASE噪声功率使输入劣化光信号的劣化程度恒定即Q值不发生改变，记录再生信号的Q值增益对信号光功率的依赖曲线ΔQ(PS)，如图2所示，确定给定输入泵浦对应的最佳工作点。
改变输入泵浦功率并重复以上操作，得到再生工作点对输入泵浦功率的依赖曲线如图3所示。通过上面分析可知，最佳工作点依赖于外部输入的时钟泵浦功率，它们之间的对应关系存储在信号处理/控制单元中。
泵浦信号通过分光器401后分别输入至光电检测器303和复用器403，光电检测器303实时测量泵浦信号功率，并利用A/D转换器307对泵浦信号进行模数转换，再输入至数字信号处理模块301；
在本实施例中，当泵浦光信号进入光整形单元4后，经过1/99的分光器401后进入信号处理/控制单元3，其内部的数字信号处理模块301连接的光电检测器303测得外部输入的时钟泵浦功率为16.9dBm，然后读取光整形器最佳工作点为7.72dBm。
数字信号处理模块301根据当前泵浦信号功率，读取存储在数字信号处理模块301内泵浦信号的最佳工作点，同时根据测量的光信号功率产生用于控制AGC控制信号产生模块305的数字信号，通过加载该数字信号，使AGC控制信号产生模块305生成AGC控制信号，再通过D/A转换器309转换成模拟信号，并加载到驱动电路202，通过驱动电路202输出的驱动信号来改变AGC光放大器201的增益，此时的增益为1.63dB，从而使劣化光信号和最佳工作点匹配，从而输出匹配后的劣化光信号；劣化光信号和泵浦信号通过复用器403后耦合为一路光信号，在高非线性光纤402中进行全光再生，再通过解复用器404解复用后得到再生后的光信号。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种全光再生器自适应装置，其特征在于，包括：带宽可调滤波单元、自动增益控制(AGC)光放大单元、信号处理/控制单元和光整形单元；
其中，所述的带宽可调滤波单元包括带宽可调滤波器OTF、驱动电路1和分光器1；
所述的AGC光放大单元包括AGC光放大器及外围驱动电路2；
所述的信号处理/控制单元包括数字信号处理模块、光电检测器、带宽控制信号产生模块、AGC控制信号产生模块、以及A/D转换器和D/A转换器；
所述的光整形单元包括分光器2、高非线性光纤、复用器和解复用器；
劣化光信号输入至带宽可调滤波单元后，先经过OTF滤波，再由分光器1分出一束光信号并输入至光电检测器1，光电检测器1实时测量劣化光信号功率，并利用A/D转换器1对劣化光信号进行模数转换，再输入至数字信号处理模块；数字信号处理模块根据当前劣化光信号功率不断产生用于控制带宽控制信号产生模块的数字信号，通过加载该数字信号，使带宽控制信号产生模块生成带宽控制信号，再通过D/A转换器1转换成拟信号，并加载到驱动电路1，通过驱动电路1输出的驱动信号来改变OTF的带宽，最终使光电检测器1测得出劣化光信号的输出功率与带宽之间的依赖曲线，并以此计算出劣化光信号的功率和最优带宽，再将OTF的工作带宽固定在优化带宽处；
泵浦信号通过分光器2后分别输入至光电检测器2和复用器，光电检测器2实时测量泵浦信号功率，并利用A/D转换器2对泵浦信号进行模数转换，再输入至数字信号处理模块；数字信号处理模块根据当前泵浦信号功率，读取存储在数字信号处理模块内泵浦信号的最佳工作点，同时根据测量的光信号功率产生用于控制AGC控制信号产生模块的数字信号，通过加载该数字信号，使AGC控制信号产生模块生成AGC控制信号，再通过D/A转换器2转换成模拟信号，并加载到驱动电路2，通过驱动电路2输出的驱动信号来改变光放大器的增益，使劣化光信号和最佳最佳工作点匹配，从而输出匹配后的劣化光信号；劣化光信号和泵浦信号通过复用器后耦合为一路光信号，在高非线性光纤中进行全光再生，再通过解复用器解复用后得到再生后的光信号。
2.根据权利要求1所述的一种全光再生器自适应装置，其特征在于，所述的分光器1、2均采用1/99的光分器。
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