CN111431593B - 一种波长漂移的测量方法和波长漂移的测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波长漂移的测量方法和波长漂移的测量系统，用于测量ONU激光器突发时产生的波长漂移，测量方法包括：将被测ONU激光器的发射光通过可调光滤波器进行衰减，可调光滤波器满足特定的衰减曲线；获取被测ONU激光器在常发光下的光功率P0和波长λ0，以及被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1；计算光功率P1相对于光功率P0的衰减量；根据衰减量和衰减曲线，确定被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算波长λ1和波长λ0之间的差值。在本发明中，利用可调光滤波器的衰减以及滤波作用，将波长漂移量转换为光功率偏移量，通过测量通过可调光滤波器的光功率，来反向推算出波长漂移量。

Description

一种波长漂移的测量方法和波长漂移的测量系统
技术领域
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种波长漂移的测量方法和波长漂移的测量系统。
背景技术
随着信息传输带宽的需求一直在以爆炸的速度增长，在接入网络层面，也必然对网络流量和多业务支持提出了更高要求。目前接入网主要以树形结构的无源光网络(Passive Optical Network，简写为：PON)技术为主，基于时分复用的无源光网络(TimeDivision Multiplexing-Passive Optical Network，简写为：TDM-PON)应用较广泛。以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical Network，简写为：EPON)和吉比特无源光网络(Gigabit-Capable Passive Optical Network，简写为：GPON)技术是当前光纤直接到家庭(Fiber To The Home，简写为：FTTH)网络建设的主要手段，但已经不能适应目前接入网对信息速率的需求，为此下一代PON技术已经被业界所广泛关注。
业界认为NG-PON的技术演进有3个方面：1、单波长提高速率；2、采用波分复用技术；3、采用正交频分复用技术。上述3个方面技术均可有效解决未来市场的带宽瓶颈问题，但也各有其急需解决的难题，如第一种提高单波长速率必将引起更大的线路色散。第三种正交频分复用技术则对数字信号处理(Digital Signal Processing，简写为：DSP)技术提出了新的要求。相对而言，第二种采用波分技术更加容易实现，技术壁垒较低，成本相对较低。基于此，FSAN(Full Service Access Networks，简写为FSAN)峰会最终确定时间和波分复用无源光网络(Time-and Wavelength-Division Multiplexed Passive OpticalNetwork，简写为：TWDM-PON)为下一代PON 产品最终解决方案。
但即使作为TWDM-PON，其同样有亟待解决的技术问题，即ONU (Optical NetworkUnit，简写为ONU)模块发射端需同时具有波分复用和时分复用的功能，这在接入网络中尚属首次，光源突发打开情况下由于芯片温度及折射率的变化，导致了突发打开瞬间激光器工作波长的漂移，由于密集型光波复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简写为： DWDM)系统其波长间隔通常为100GHz，这一波长的漂移会使得该光信号传入相邻的DWDM通道而形成串扰，降低通信质量。
同时，由于ONU突发的时间很短(从开始发光，到稳定发光为止，通常为几十ns到几百ns)，如何在突发时间内准确地测量波长漂移的具体量，成为一个技术难题，如果不能准确测量波长漂移量，判断产品是否合格也就无从谈起。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种波长漂移的测量方法和波长漂移的测量系统，由此解决ONU突发的时间很短(从开始发光，到稳定发光为止，通常为几十ns到几百ns)，如何在突发时间内准确地测量波长漂移的具体量的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种波长漂移的测量方法，所述测量方法用于测量ONU激光器突发时产生的波长漂移，所述测量方法包括：
将被测ONU激光器的发射光通过可调光滤波器进行衰减，其中，所述可调光滤波器满足特定的衰减曲线；
获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0和波长λ0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1；
计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量；
根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算所述波长λ1和所述波长λ0之间的差值，从而确定所述 ONU激光器突发时产生的波长漂移。
优选地，所述衰减曲线反映波长与功率的衰减关系，所述衰减曲线的尖峰波长与所述波长λ0相等，当波长λ小于所述波长λ0时，所述衰减曲线的功率值呈单调递增；
所述根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1具体包括：
以所述尖峰波长对应的尖峰功率为基准，在所述衰减曲线上确定一坐标点，使得所述坐标点对应的功率值相对于所述尖峰功率的衰减与所述衰减量相等；
获取所述坐标点对应的波长值，所述坐标点对应的波长值等于所述波长λ1。
优选地，所述测量方法还包括：
在获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0后，调节所述可调光滤波器的驱动电压，使得所述可调光滤波器的尖峰波长为λ0。
优选地，所述测量方法还包括：
通过波长计获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0。
优选地，所述测量方法还包括：
通过示波器获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0，其中，所述示波器测绘出所述被测ONU激光器从开始发光到处于常发光状态下，时间与功率的变化曲线；
根据所述被测ONU激光器的类型，确定突发时间；
根据所述突发时间，在所述示波器测绘出的变化曲线中，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1。
按照本发明的另一方面，提供了一种波长漂移的测量系统，所述测量系统用于测量ONU激光器突发时产生的波长漂移，所述测量系统包括可调光滤波器和示波器，所述可调光滤波器与被测ONU激光器连接，其中，所述可调光滤波器满足特定的衰减曲线；
所述可调光滤波器用于对所述被测ONU激光器的发射光进行衰减；
所述示波器用于获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1；
其中，计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量，根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算所述波长λ1和所述被测ONU激光器常发光下的波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移。
优选地，所述测量系统还包括波长计，所述波长计用于测量所述被测 ONU激光器常发光下的波长λ0。
优选地，所述测量系统还包括光探头，所述可调光滤波器 与所述示波器通过所述光探头连接。
优选地，所述衰减曲线反映波长与功率的衰减关系，所述衰减曲线的尖峰波长与所述波长λ0相等，当波长λ小于所述波长λ0时，所述衰减曲线的功率值呈单调递增。
优选地，所述示波器的采样率大于1GHz。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：利用可调光滤波器的衰减以及滤波作用，将波长漂移量转换为光功率偏移量，通过测量通过可调光滤波器的光功率，来反向推算出波长漂移量。另一方面，由于可调光滤波器的中心波长调节范围较宽，能够覆盖到整个C波段，适用于TWDM-POM系统中的所有ONU激光器；可调光滤波器是无源光器件，不存在转换时间，所以测量时间能够非常小，满足ONU激光器纳秒级的突发时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种波长漂移的测量方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的可调光滤波器的衰减曲线图；
图3是本发明实施例提供的一种波长漂移的测量系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
在通常情况下，一般采用光谱仪或者波长计测量光波长，但是光谱仪曲线刷新频率很慢，波长计的刷新频率虽然有所提高，达到了每秒2～3次，但是与ONU激光器的突发时间(ns级)相比，刷新频率依然太慢，不能满足快速测量的要求，无法应对ONU纳秒级的突发时间。
为了准确测量ONU激光器突发时的波长漂移，本实施例提供一种波长漂移的测量方法，参阅图1，该测量方法包括如下步骤：
步骤101：将被测ONU激光器的发射光通过可调光滤波器进行衰减，其中，所述可调光滤波器满足特定的衰减曲线。
ONU激光器工作时，具有如下几个特点：(1)ONU激光器在突发状态下，在非常短的时间内，光功率会上升到一个稳定的状态，并保持不变； (2)随着激光器工作，激光器会发热，温度逐渐上升，因此波长会逐渐变大，随着时间增加，波长逐渐趋近于稳定，但在整个突发工作周期中，激光器的波长不会超过常发光时的波长。
基于ONU激光器的前述特征，在ONU激光器的光功率已经处于稳定状态后，ONU激光器发射光的波长不同时，发射光通过可调光滤波器后，发射光的光功率也会不同，且光功率的衰减程度取决于可调光滤波器的衰减曲线。
其中，所述衰减曲线反映波长与功率的衰减关系，在可选的实施例中，可调光滤波器的衰减曲线如图2所示，横坐标为波长，纵坐标为归一化功率，尖峰波长对应的光功率最大，当输入波长小于尖峰波长时，光功率单调增，当输入波长大于尖峰波长时，光功率单调减。以图2为例，尖峰波长等于1550.04nm，光功率最大为0dB，当输入波长小于1550.04nm时，光功率单调增，当输入波长大于1550.04nm时，光功率单调减。
步骤102：获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0和波长λ0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1。
在本实施例中，通过波长计获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0，通过示波器获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0(ONU 激光器处于功率稳定状态下的功率值)。
在实际应用场景下，所述示波器可以测绘出所述被测ONU激光器从开始发光到处于常发光状态下，时间与功率的变化曲线，然后，根据所述被测ONU激光器的类型，确定突发时间；最后，根据所述突发时间，在所述示波器测绘出的变化曲线中，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1。其中，突发时间可以为12.8ns或50ns，具体依据ONU激光器的类型而定。
步骤103：计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量。
在本实施例中，可调光滤波器的衰减曲线的尖峰波长可以根据可调光滤波器的驱动电压来调节，但是衰减曲线的形状不变。
在实际应用场景下，在获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0 后，调节所述可调光滤波器的驱动电压，使得所述可调光滤波器的尖峰波长为λ0。
如此，ONU激光器在任何状态下，发光波长都会在衰减曲线尖峰波长的左侧，也就是单调增。当ONU激光器的发射光通过可调光滤波器后，在接收端，不同的波长会呈现不同的光功率，且光功率相对于稳定功率(P0) 的衰减情况由衰减曲线而决定。因此，可以计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量，然后再返查衰减曲线，可以得到所述光功率P1对应的波长。
步骤104：根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算所述波长λ1和所述波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移。
具体地，以所述尖峰波长对应的尖峰功率为基准，在所述衰减曲线上确定一坐标点，使得所述坐标点对应的功率值相对于所述尖峰功率的衰减与所述衰减量相等；获取所述坐标点对应的波长值，所述坐标点对应的波长值等于所述波长λ1。
计算所述波长λ1和所述波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移，从而判断ONU激光器是否合格。
在本实施例中，利用可调光滤波器的衰减以及滤波作用，将波长漂移量转换为光功率偏移量，通过测量通过可调光滤波器的光功率，来反向推算出波长漂移量。另一方面，由于可调光滤波器的中心波长调节范围较宽，能够覆盖到整个C波段，适用于TWDM-POM系统中的所有ONU激光器；由于可调光滤波器是无源光器件，不存在转换时间，所以测量时间能够非常小，几乎等于示波器的采样时间间隔(小于1ns)。
现有的国内外的测试设备，只有波长计这种测量激光器稳定发时波长的设备，并没有测量突发状态的激光器的波长漂移的设备。本实施例的测量方法，测量的时间很短，采样率高(取决于电示波器的采样率)，一般能够大于1GHz，该方法能够测量1ns内产生的波长漂移量，能解决 TWDM-PON系统中，突发状态下的ONU激光器的波长漂移测试的技术问题。
实施例2：
本实施例提供一种波长漂移的测量系统，所述测量系统用于测量ONU 激光器突发时产生的波长漂移，所述测量系统能够实现前述实施例1的方法。
如图3所示，所述测量系统包括可调光滤波器和示波器，所述可调光滤波器与被测ONU激光器连接，其中，所述可调光滤波器满足特定的衰减曲线。所述测量系统还包括光探头，所述可调光滤波器 与所述示波器通过所述光探头连接，所述示波器的采样率大于1GHz。
在实际使用中，所述可调光滤波器用于对所述被测ONU激光器的发射光进行衰减。ONU激光器工作时，具有如下几个特点：(1)ONU激光器在突发状态下，在非常短的时间内，光功率会上升到一个稳定的状态，并保持不变；(2)随着激光器工作，激光器会发热，温度逐渐上升，因此波长会逐渐变大，随着时间增加，波长逐渐趋近于稳定，但在整个突发工作周期中，激光器的波长不会超过常发光时的波长。
基于ONU激光器的前述特征，在ONU激光器的光功率已经处于稳定状态后，ONU激光器发射光的波长不同时，发射光通过可调光滤波器后，发射光的光功率也会不同，且光功率的衰减程度取决于可调光滤波器的衰减曲线。
其中，所述衰减曲线反映波长与功率的衰减关系，在可选的实施例中，可调光滤波器的衰减曲线如图2所示，横坐标为波长，纵坐标为归一化功率，尖峰波长对应的光功率最大，当输入波长小于尖峰波长时，光功率单调增，当输入波长大于尖峰波长时，光功率单调减。以图2为例，尖峰波长等于1550.04nm，光功率最大为0dB，当输入波长小于1550.04nm时，光功率单调增，当输入波长大于1550.04nm时，光功率单调减。
所述示波器用于获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1。所述测量系统还包括波长计，通过波长计获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0，通过示波器获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0(ONU激光器处于功率稳定状态下的功率值)。
在实际应用场景下，所述示波器可以测绘出所述被测ONU激光器从开始发光到处于常发光状态下，时间与功率的变化曲线，然后，根据所述被测ONU激光器的类型，确定突发时间；最后，根据所述突发时间，在所述示波器测绘出的变化曲线中，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1。其中，突发时间可以为12.8ns或50ns，具体依据ONU激光器的类型而定。
在实际应用场景下，在获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0 后，调节所述可调光滤波器的驱动电压，使得所述可调光滤波器的尖峰波长为λ0。
如此，ONU激光器在任何状态下，发光波长都会在衰减曲线尖峰波长的左侧，也就是单调增。当ONU激光器的发射光通过可调光滤波器后，在接收端，不同的波长会呈现不同的光功率，且光功率相对于稳定功率(P0) 的衰减情况由衰减曲线而决定。因此，可以计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量，然后再返查衰减曲线，可以得到所述光功率P1对应的波长。
进一步地，根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算所述波长λ1和所述被测ONU激光器常发光下的波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移。
具体地，以所述尖峰波长对应的尖峰功率为基准，在所述衰减曲线上确定一坐标点，使得所述坐标点对应的功率值相对于所述尖峰功率的衰减与所述衰减量相等；获取所述坐标点对应的波长值，所述坐标点对应的波长值等于所述波长λ1。
计算所述波长λ1和所述波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移，从而判断ONU激光器是否合格。
在本实施例中，利用可调光滤波器的衰减以及滤波作用，将波长漂移量转换为光功率偏移量，通过测量通过可调光滤波器的光功率，来反向推算出波长漂移量。另一方面，由于可调光滤波器的中心波长调节范围较宽，能够覆盖到整个C波段，适用于TWDM-POM系统中的所有ONU激光器；由于可调光滤波器是无源光器件，不存在转换时间，所以测量时间能够非常小，几乎等于示波器的采样时间间隔(小于1ns)。
现有的国内外的测试设备，只有波长计这种测量激光器稳定发时波长的设备，并没有测量突发状态的激光器的波长漂移的设备。本实施例的测量系统，成本低，结构简单，主要通过可调光滤波器和电示波器，就能标定突发时刻的波长，从而确定波长漂移。另一方面，测量的时间很短，采样率高(取决于电示波器的采样率)，一般能够大于1GHz，该方法能够测量1ns内产生的波长漂移量，能解决TWDM-PON系统中，突发状态下的 ONU激光器的波长漂移测试的技术问题。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种波长漂移的测量方法，所述测量方法用于测量ONU激光器突发时产生的波长漂移，其特征在于，所述测量方法包括：
将被测ONU激光器的发射光通过可调光滤波器进行衰减，其中，所述可调光滤波器满足特定的衰减曲线；
获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0和波长λ0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1；
计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量；
根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算所述波长λ1和所述波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移；
其中，获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0和波长λ0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1包括：
通过示波器获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0，其中，所述示波器测绘出所述被测ONU激光器从开始发光到处于常发光状态下，时间与功率的变化曲线；根据所述被测ONU激光器的类型，确定突发时间；根据所述突发时间，在所述示波器测绘出的变化曲线中，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述衰减曲线反映波长与功率的衰减关系，所述衰减曲线的尖峰波长与所述波长λ0相等，当波长λ小于所述波长λ0时，所述衰减曲线的功率值呈单调递增；
所述根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1具体包括：
以所述尖峰波长对应的尖峰功率为基准，在所述衰减曲线上确定一坐标点，使得所述坐标点对应的功率值相对于所述尖峰功率的衰减与所述衰减量相等；
获取所述坐标点对应的波长值，所述坐标点对应的波长值等于所述波长λ1。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：
在获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0后，调节所述可调光滤波器的驱动电压，使得所述可调光滤波器的尖峰波长为λ0。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：
通过波长计获取所述被测ONU激光器在常发光下的波长λ0。
5.一种波长漂移的测量系统，所述测量系统用于测量ONU激光器突发时产生的波长漂移，其特征在于，所述测量系统包括可调光滤波器和示波器，所述可调光滤波器与被测ONU激光器连接，其中，所述可调光滤波器满足特定的衰减曲线；
所述可调光滤波器用于对所述被测ONU激光器的发射光进行衰减；
所述示波器用于获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0，以及所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1；
其中，通过示波器获取所述被测ONU激光器在常发光下的光功率P0，其中，所述示波器测绘出所述被测ONU激光器从开始发光到处于常发光状态下，时间与功率的变化曲线；根据所述被测ONU激光器的类型，确定突发时间；根据所述突发时间，在所述示波器测绘出的变化曲线中，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的光功率P1；
其中，计算所述光功率P1相对于所述光功率P0的衰减量，根据所述衰减量和所述衰减曲线，确定所述被测ONU激光器在突发时刻的波长λ1，计算所述波长λ1和所述被测ONU激光器常发光下的波长λ0之间的差值，从而确定所述ONU激光器突发时产生的波长漂移。
6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括波长计，所述波长计用于测量所述被测ONU激光器常发光下的波长λ0。
7.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括光探头，所述可调光滤波器与所述示波器通过所述光探头连接。
8.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述衰减曲线反映波长与功率的衰减关系，所述衰减曲线的尖峰波长与所述波长λ0相等，当波长λ小于所述波长λ0时，所述衰减曲线的功率值呈单调递增。
9.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述示波器的采样率大于1GHz。
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