CN112994831A - 一种高隔离度wdm滤波器波长锁定方法和结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光通信中光器件的波分复用技术领域，提供了一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法和结构。其基于可调谐的光滤波器，所述可调谐的光滤波器由一个总端口和多个分端口构成，在滤波器中增加一个与总端口互补对称的监测端口，通过控制滤波器的相位，使得传输到所述监测端口的光信号电流抵达预设条件值，从而达到所述滤波器的隔离度最高。通过这种结构的配套方式，能够指征隔离度，从而能够保证滤波器锁定到隔离度最佳的点，同时根据该滤波器的工作原理，此时，插入损耗也在最佳的状态。

Description

一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法和结构
【技术领域】
本发明涉及光通信中光器件的波分复用技术领域，特别是涉及一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法和结构。
【背景技术】
波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简写为：WDM)技术在光器件应用非常普遍，利用该技术可以扩展通信容量，也能够让收发信号在单根光纤中隔离，节省传输光纤。其中，两通道的滤波器的应用比较广泛，在扩展信道容量方面，目前比较有代表性的有CWDMn模块，其中n表示复用的信道数，该技术现在被广泛的应用到现在100G，400G的光模块中。在收发信号隔离方面，典型的应用是BiDi模块，该类模块被广泛的应用到无源光纤网络(Passive Optical Network：PON)，5G前传等应用场景中。
在这些应用中,WDM滤波器的隔离度是一个非常关键的指标，在CWDMn的模块中，在接收射侧，WDM滤波器需要将多个不同波长的光分开，分别探测；如果WDM的隔离度不够，信道之间的串扰就会影响接收机的性能。对于BiDi模块，发射侧的光会通过回波损耗的形式进入接收侧，如果WDM的隔离度不够，发射侧的光将影响到接收侧的灵敏度。
传统的WDM滤波器采用的滤光片的形式，但是该技术主要用于分立器件分立封装的光器件中，尺寸和成本都较高。随着现代光器件向着集成化的方向发展，光器件需要集成化的WDM的方案。由于集成化的WDM滤波器主要采用平面波导结构，会受到环境温度，制作工艺的影响，其通道波长会偏离理想通道，另外一个方面通信的激光器可能受到工艺和工作温度的影响，波长也会发生变化。
为了解决平面波导中滤波器的波长漂移问题，主要有两种技术方案：
第一种方案是设计大的通带宽度，通带响应平顶化的固定化滤波器，其主要目的是让滤波器在一个较大的波长范围内都能够保持低插入损耗，高串扰的状态。具体方案可以采用阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating，简写为：AWG)(“Low-crosstalk Siarrayed waveguide grating with parabolic tapers”Optics Express 22卷26期)，刻蚀衍射光栅(EDG)，级联的马赫曾德尔滤波器等结构(“Cascaded Mach-Zehnder wavelengthfilters in silicon photonics for low loss and flat pass-band WDM(de-)multiplexing”Optics Express 21卷10期)；然而这种方案往往需要复杂的设计，插入损耗偏大，同时串扰很难在大的波长范围内都得到优化，另一个方面，复杂的设计会导致工艺敏感，量产良率不高。
另外一种方案是利用结构较为简单的可调谐的滤波器，然后利用合适的控制方法，使得滤波器能够实时锁定到所需要的工作波长上。这类滤波器能够降低器件本身设计和制作的要求，从而更具有实用性，但是其性能基本决定于滤波器的锁定装置和锁定方法，因此需要好的锁定装置和方法来保证滤波器的性能。
在接收侧解复用场景下，如图1所示，波长λ1和λ2从总入射端口1-1输入，在输出端口理想情况下希望第一端口1-3只包含λ1，而第二端口1-4只包含λ2的信号，但是事实上1-3号端口和1-4号端口总是分别会包含串扰光λ2和λ1，信号光和串扰光会无差别的被接收探测器接收无法分辨，导致性能恶化。集成光学中可调谐滤波器的方案很容易选择，比较常见的一种可调谐滤波器为非对称的马赫曾德尔滤波器。该方案主要需要解决的问题是，如何在信号光和串扰光混叠的状态中识别到串扰光，并形成反馈方法使得串扰光得到降低。针对这个问题Inphi(中文名颖飞科技)，在US009325419B1，提出了一系列锁定方法，这一系列方案中有两个主要思想，第一种是在λ1和λ2的发射侧信号上叠加微弱的导频信号，接收侧PD通过识别不同频率的导频信号来区分信号光和串扰光；第二种方式在接收机反向打入同一个Tranceiver中发射侧的光作为探测光，通过反向探测的方式进行锁定。
然而上述方案的主要缺陷为：
1、采用导频方案，由于接收侧光信号一般较弱，导频信号较弱，识别难度大，锁定信号产生和识别的装置更为复杂；
2、采用检测信号最大值原则进行锁定，该方案能够保证接收侧的插入损耗达到要求，但是该锁定方式并不能有效抑制通道串扰。
3、采用同一模块的发射侧波长来锁定接收侧通道波长，由于接收波长和发射波长之间的差异，会导致接收侧在工作的时候串扰不能被消除。
因此需要一种滤波器的锁定方案能够解决上述现有技术所存在的问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是现有采用导频方案，由于接收侧光信号一般较弱，导频信号较弱，识别难度大，锁定信号产生和识别的装置更为复杂；采用检测信号最大值原则进行锁定，该方案能够保证接收侧的插入损耗达到要求，但是该锁定方式并不能有效抑制通道串扰。采用同一模块的发射侧波长来锁定接收侧通道波长，由于接收波长和发射波长之间的差异，会导致接收侧在工作的时候串扰不能被消除。
本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其基于可调谐的光滤波器，所述可调谐的光滤波器由一个总端口和多个分端口构成，在滤波器中增加一个与总端口互补对称的监测端口，通过控制滤波器的相位，使得传输到所述监测端口的光信号电流抵达预设条件值，从而达到所述滤波器的隔离度最高。
优选的，传输到所述监测端口的光信号，具体包括：
通过在滤波器相应分端口对应光路上设置半反半透装置，使得部分光信号反射回到所述监测端口实现。
优选的，控制滤波器的相位具体包括：
调节相位控制器电压，找到包括两个相邻的光电流极小值点对应的控制电压V1和控制电压V2；
分别设置在控制电压V1和控制电压V2，监测业务的通断，找到业务连通状态时，对应的控制电压V1或控制电压V2；
设置调节相位控制器电压为对应业务连通状态下的控制电压V1或控制电压V2，开启反馈回路，控制电压反复迭代，从而保证光电流抵达预设条件值。
优选的，所述预设的传输到所述监测端口的光信号，具体包括：
在所述滤波器分端口的光路上反向耦合到同一光收发模块的光发射机侧的传输光波导，并在耦合通道上增加光开关，用于在光开关接通时，将光发射机侧的传输光信号通过耦合到的滤波器分端口输入到所述监测端口；在滤波器相应输出光路上设置半反半透装置，用于在光开关断开时，使得部分分端口光信号经由所述半反半透装置反射回到所述监测端口。
优选的，还包括：接通光开关，调节相位控制器电压，找到光电流极小值点对应的控制电压V；
断开光开关，控制器设置在V，开启反馈回路，控制电压反复迭代，从而保证光电流抵达预设条件值。
优选的，所述抵达预设条件值具体为相比较两个调整方向的拐点值，则所述控制电压反复迭代的方法是：
按照预设电压调整间隔，控制滤波器电压以设置的控制电压为起点分别向大于所述设置的控制电压和小于所述设置的控制电压的方向进行调整，直到监测端口的光信号的光电流抵达相比较两个调整方向的拐点，并以所述拐点所对应的控制电压作为新一轮迭代的起点，持续迭代过程并保持监测端口的光信号的光电流抵达相比较两个调整方向的拐点。
优选的，所述可调谐的光滤波器具体为单纤双向滤波器。
第二方面，本发明还提供了一种高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，包括可调谐的非对称马赫曾德尔滤波器1，所述非对称马赫曾德尔滤波器1的干涉臂上设置有相位控制器1-7，具体的：
非对称马赫曾德尔滤波器1的输入端由光分束器构成，在光分束器中的指定端口作为所述监测端口，并设置有一个监测探测器2用于采集反射信号光的强度；
通过监测探测器2的光电流，并控制所述相位控制器1-7，使得监测探测器2中的光电流最小，此时，所述非对称马赫曾德尔滤波器1锁定到了串扰最小的状态；
其中，所述相位控制器1-7设置在所述非对称马赫曾德尔滤波器1一条或者多条干涉臂上。
优选的，还包括：
在所述非对称马赫曾德尔滤波器1至少一个输出端口设置一个半反半透装置6，所述半反半透装置6用于将波导中第一预设比例的信号光沿波导反射到监测探测器2。
第三方面本发明还提供了一种携带高隔离度WDM滤波器的光收发器，使用如第二方面所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，光收发器中包括至少两个光发射机和至少两个光接收器PD，其中，高隔离度WDM滤波器波长锁定结构设置在光接收器PD所在光路上，用于对光接收器PD侧获取到的光信号进行滤波处理，具体的：
从光发射机侧的传输光波导中，耦合出第二预设比例的信号光，通过设置在光发射机和光接收器PD之间的耦合通道，反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器1输出波导；其中，耦合通道上设置有一个光开关8；
其中，所述反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器1输出波导的位置位于非对称马赫曾德尔滤波器1输出端口与半反半透装置6之间的波导上。
本发明避免了导频方案复杂的产生和解析方式；通过这种结构的配套方式，能够指征隔离度，从而能够保证滤波器锁定到隔离度最佳的点，同时根据该滤波器的工作原理，此时，插入损耗也在最佳的状态。
在优选的方案中，通过增加反射率可以提高锁定系统的灵敏度，同时对光发射侧的调制效果不会带来变化，对收端灵敏度的影响也较小，例如将反射率提高到20％，带来的灵敏度代价只有约1dB；这种方式锁定的波长能够完全同接收波长对齐；通过这种检测方式，能够指征隔离度，从而能够保证滤波器锁定到隔离度最佳的点，同时根据该滤波器的工作原理，此时，插入损耗也在最佳的状态。
【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可调谐2×2非对称马赫曾德尔滤波器的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种现有技术方案工作方式的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种本专利方案锁定装置的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种本专利方案工程锁定方法流程的示意图
图5是本发明实施例提供的一种本专利方案锁定装置模拟出的锁定响应曲线；
图6是本发明实施例提供的一种本专利反馈控制环路的工作流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种本专利装置在光收发器中一种改进方案的示意图；
图8是本发明实施例提供的一种本专利装置在光收发器中的锁定方法流程；
图9是本发明实施例提供的一种本专利的推广在BiDi场景下的实施方案；
1-非对称马赫曾德尔滤波器； 2-监测探测器；
3-第一信号探测器； 4-第二信号探测器；
5-反向耦合器； 6-第一半反半透装置；
7-第二半反半透装置； 8-光开关；
9-光发射机； 10-光接收机；
1-1-滤波器总端口；
1-2-滤波器同总端口互补位的端口； 1-3-滤波器第一出光端口；
1-4-滤波器第二出光端口； 1-5-滤波器第一光分束器；
1-6-滤波器第二光分束器； 1-7-相位控制器；
1-7-1-相位控制端口； 1-8-光程差控制单元；
2-1-监测探测PD输出端口。
【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。
本专利的波长锁定方案是基于非对称的马赫曾德尔滤波器1，如图1所示，λ1和λ2的光信号通过滤波器的总端口1-1通过第一分束器1-5分成马赫曾德尔结构的两个干涉臂，对滤波器来说，这里的1-5采用1×2的分束器就能满足应用，但是为了完成本发明技术方案涉及到的功能，若在本发明实施例中采用分束器的话，图1中所示的分束器1-5必须采用2×2的分束器才能满足应用，这样的效果是为了在总端口的互补位置增添一个端口1-2。滤波器的两个干涉臂的光程差可以通过光程差控制单元1-8，该单元的实现方式可以是通过两个干涉臂波导不等长或者波导宽度不同等设置方式实现。通过1-8控制光程差使该滤波器的自由光谱范围(free spectrum range，简写为：FSR)是波长通道间隔|λ1-λ2|的2/(2m+1)倍(m为自然数)，这样波长λ1的光可以刚好就在输出端口1-3干涉相长，而同时波长λ2的光刚好就在输出端口1-4干涉相长，就能实现波分复用的作用。至于如何设置光程差，让滤波器的FSR满足上述要求是本专业技术人员的常识。1中的其中一个干涉臂上设置有相位控制器1-7(图1中1-8和1-7在不同的干涉臂，实际上他们也能在同一干涉臂)，外部电路通过控制端口1-7-1的电压来控制1-7的相位变化。
基于上述滤波器结构，现有已经有了一些波长锁定方案，如图2所示，其主要包含有两种方式，第一种方式是从输入端口1-1的输入波长λ1和λ2分别带有f1和f2的导频信号，第一信号探测器3用来接收波长为λ1的光信号，第二信号探测器4用来接收波长为λ2的光信号，在光信号被接收的同时，导频信号能够被接收探测器3和4接收，通过识别3和4输出的导频信号的强度，并控制相位控制端口1-7-1的端口电压(所述相位控制端口1-7-1为上述相位控制器1-7的电压输入端口)，使得3中的f1的导频信号或者4中f2的强度达到最强，从而达到波长锁定的效果；第二种方式是将同一个光模块中的发射侧的光通过一个反向的耦合器5耦合到输出端，需要注意的是现有方案是将发射侧λ2’(这里用λ2’是因为发射侧波长λ2’一般不同于接收侧波长λ2)的光耦合到λ1的输出口，通过在输入口的互补端口1-2设置有监测探测器2来探测反向输入的λ2’的光强，通过调整相位控制端口1-7-1使得2处的探测强度最大，从而实现锁定效果。
然而上述两种方案都存在有一些问题：
第一种方案采用导频方案，会增加发射侧信号产生和接收侧信号解析的复杂度。另外一方面，导频信号一般只占整体光功率的一小部分(0～5％)，太大的导频信号，会影响调制效果，并影响接收灵敏度，所以导频信号检测的灵敏度较低；
第二种方案采用反射侧波长λ2’进行锁定，但是实际情况接收侧波长λ2同发射波长λ2’往往有较大差异，用λ2’锁定并不能保证接收侧处于最佳波长状态；
除此之外，目前这两种均方案采用的最大值检测方式，利用的是插入损耗最小的原理，该检测方式并不能保证串扰达到最优。
本发明正是依据上述分析进行相应解决方案的设计和实现的。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:
本发明提供了一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其基于可调谐的光滤波器，所述可调谐的光滤波器由一个总端口和多个分端口构成，在滤波器中增加一个与总端口互补对称的监测端口，通过控制滤波器的相位，使得传输到所述监测端口的光信号电流抵达预设条件值，从而达到所述滤波器的隔离度最高。
通过本发明实施例这种结构的配套方式，能够指征隔离度，从而能够保证滤波器锁定到隔离度最佳的点，同时根据该滤波器的工作原理，此时，插入损耗也在最佳的状态。
在本发明实施例中，所述可调谐的光滤波器还可以是单纤双向滤波器，如图9所示。
结合本发明实施例还存在一种优选的实现方案，如图3所示，传输到所述监测端口的光信号，具体包括：
通过在滤波器相应分端口对应光路上设置半反半透装置，使得部分光信号反射回到所述监测端口实现。在具体是先过程中，如图3所示的在其第一输出端口1-3和第二输出端口1-4上分别设置半反半透装置(图中标注为6和7)是一种优选的实现方式，而作为次选方案，也可以在其中的第一输出端口1-3或第二输出端口1-4之一上设置半反半透装置来实现。
实施例2:
本发明实施例2提供了一种高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，本发明实施例提出的高隔离度WDM滤波器波长锁定结构主要应用在集成光学器件上，如图3所示，包括可调谐的非对称马赫曾德尔滤波器1，所述非对称马赫曾德尔滤波器1的干涉臂上设置有相位控制器1-7，具体的：
非对称马赫曾德尔滤波器1的输入端由2×2光分束器1-5(如图1中所示)构成，在光分束器中的指定输入端口的位置设置有一个监测探测器2用于采集反射信号光的强度。
通过监测探测器2的光电流，并控制所述相位控制器1-7，使得监测探测器2中的光电流最小，此时滤波器则锁定到了串扰最小的状态；其中，所述相位控制器1-7设置在所述非对称马赫曾德尔滤波器1一条或者多条干涉臂上。
本发明实施例避免了导频方案复杂的产生和解析方式；通过增加反射率可以提高系统的灵敏度，同时对调制效果不会带来变化；这种方式锁定的波长能够完全同接收波长对齐；通过这种检测方式，能够指征隔离度，从而能够保证滤波器锁定到隔离度最佳的点。
在本发明实施例中的可选方案，所提到的非对称马赫曾德尔滤波器1可以是采用分立器件搭建或者是集成在同一基材上；所述集成用的基材可以是硅，三五族半导体，SiO2,氮化硅，铌酸锂等材料。
结合本发明实施例还存在一种可选实现方案，在所述非对称马赫曾德尔滤波器1至少两个输出端口分别设置一个半反半透装置(如图3中所示的标识号6和标识号7)，所述半反半透装置用于将波导中第一预设比例的信号光沿波导原路反射。其中，所述述第一预设比例为1％～20％。
其中，所述半反半透装置具体为布拉格光栅结构；或者，通过不同宽度波导对接，或者，是在对接面上镀半反半透膜方式形成的结构。由于相应的半透膜技术在本领域已经有相应的技术，在本发明技术方案中其仅仅是关键实现原理中的工具一环，因此，其具体的参数特性可以是本领域技术人员通过所要传输的信号光波长进行定制，本发明技术方案中不过多阐述半反半透装置自身。
如图3所示，在当滤波器输入端分束器具体为2×2光分束器时，所述滤波器包括第一输入端口1-1(即实施例1中的总端口)、第二输入端口1-2、第一输出端口1-3和第二输出端口1-4(第二输入端口1-2、第一输出端口1-3和第二输出端口1-4即实施例1中的多个分端口)，具体的：
光信号λ1通过第一输入端口1-1串入到第二输出端口1-4的串入比例值，和λ1通过半反半透装置反射后通过第三输出端口1-3串入到第二输入端口1-2的串入比例值相同；
光信号λ2通过第一输入端口1-1串入到第一输出端口1-3的串入比例值，和λ2通过半反半透装置反射后通过第四输出端口1-4串入到第二输入端口1-2的串入比例值相同。
当第二输入端口1-2的光最小，也就是监测探测器2的光电流最小的时候，就等效于接收侧的串扰达到了最小。
上述实现机制的对应公式原理推导如下：设定所述2×2光分束器的传递函为：
Figure BDA0002974651610000111
光通过非对称马赫曾德尔滤波器1的两个干涉臂前后的相位差分别是
Figure BDA0002974651610000112
和
Figure BDA0002974651610000113
(需要说明的是，通常两个干涉臂中的某一个干涉臂中会设置相位控制器1-7，从而对其相位值进行调整)，则干涉臂也可以表示成一个2×2的矩阵：
Figure BDA0002974651610000114
设非对称马赫曾德尔滤波器1的第一输入端口1-1，第二输入端口1-2(即本发明实施例中探测器MPD所设置的端口)，第一输出端口1-3，第二输出端口1-4的光场分别是E1,E2,E3,E4，如果光从第一输入端口1-1和第二输入端口1-2入射(在本发明实施例中虽然单一使用第一输入端口1-1作为光信号λ1和λ2的输入，而所述第二输入端口1-2反而是作为探测光信号的输出端口，但是其并不影响通过后续的公式过程来推导本发明可实现性的理论基础)，则他们之间的关系可以表示为：
Figure BDA0002974651610000115
若光从第一输出端口1-3和第二输出端口1-4入射，并且从第一输入端口1-1和第二输入端口1-2出射(此处需要强调的是，对于非对称马赫曾德尔滤波器1，其输入端和输出端是可以根据需求和实际光路表现进行定义的，并非在被制作出来后便制定了输入端口和输出端口的)，则他们之间的关系可以表示为：
Figure BDA0002974651610000116
由联立上述各等式关系得出：
Figure BDA0002974651610000117
以及
Figure BDA0002974651610000118
由此得出上述结论：
光信号λ1通过第一输入端口1-1串入到第二输出端口1-4的串入比例值，和λ1通过半反半透装置反射后通过第三输出端口1-3串入到第二输入端口1-2的串入比例值相同；
光信号λ2通过第一输入端口1-1串入到第一输出端口1-3的串入比例值，和λ2通过半反半透装置反射后通过第四输出端口1-4串入到第二输入端口1-2的串入比例值相同。
当1-2端口的光最小，也就是监测探测器2的光电流最小的时候，就等效于接收侧的串扰达到了最小。
实施例3：
本发明实施例提供了一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，使用实施例1中所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定装置，如图4所示，锁定方法包括：
在步骤201中，调节非对称马赫曾德尔滤波器1中的相位控制器1-7电压，并记录监测探测器2的光电流；其中，记录的光电流中至少包括两个相邻的极小值点对应的控制电压V1和控制电压V2。
此处，反映的是非对称马赫曾德尔滤波器1中相位控制器1-7电压的控制原理，即无论电压如何的增大或者调小，相应的光信号输出而言，都会在相互抑制和相互增强之间来回切换，从而表现出上述的记录的光电流中至少包括两个相邻的极小值点对应的控制电压V1和控制电压V2技术特性。
为了更仔细地研究本专利方案地锁定方案，通过仿真描出了探测器2的响应电流同锁定波长的关系，结果如图5所示，结果显示当光电流最小的时候滤波器有可能是锁定在λ1也有可能锁定在λ2，前者是希望锁定的状态，而后者刚好是通道颠倒的情况，也就是λ2完全进入第一信号探测器3，λ1完全进入第二信号探测器4。
在步骤202中，先将相位控制器1-7的电压设置在V1，监测非对称马赫曾德尔滤波器1出口端的通信业务的通断状态。
配合图3来阐述和理解，此处所描述的通信业务的通断状态，实际是根据图3中PD1和PD2是否能够接收到的正确的光信号λ1和λ2来判断的，若此时电压设置在V1产生的滤波效果是PD1接收的光信号是λ2，而PD2接收到的光信号是λ1，则相应的结论就是通信业务处于断开状态。这是因为，原本指定给PD1获取和解析的光信号λ1，以及原本指定给PD2获取和解析的光信号λ2，若被交叉传递给了两个光接收器PD，则直接带来的结果就是PD1和PD2的信号解析模块无法解析出正确的通信业务，从而给予通信业务断开状态的结论。
在步骤203中，如果业务为连通状态，则控制相位控制器1-7电压以V1为起点反复迭代，直到监测探测器2的光电流抵达预设条件值。其中，预设条件值可以设为最小值；相比较整个调整过程而言，可以理解为是一个拐点值，即在该拐点值之上，向正向或者反向调整，都会带来相应的光电流检测值增大。
此时业务为连通状态，表明相应的电压V1控制下的相位控制器1-7，实现了类似图3中所示的光信号λ1和λ2分别在第一输出端口1-3和第二输出端口1-4中的输出，从而被预设的配套光接收器PD1和光接收器PD2所获取。
在步骤204中，如果业务为断开状态，则将相位控制器1-7的电压设置到V2，控制相位控制器1-7电压以V2为起点反复迭代，直到监测探测器2的光电流抵达预设条件值。
通过本发明实施例，能够从将所述高隔离度WDM滤波器波长锁定结构从被原始制作出之后到具体可以被实用环节中，相应波长锁定方法过程都涵盖进来；为本发明实施例1所提出的结构能够被有效的工业应用和实现提供了理论依据。
上述步骤203和步骤204的意义在于，如果仅仅是通过探测器的光电流最小，无法完全确定，电压的最优值，需要根据业务的通断，再次定位。
如图6所示，相位控制端口1-7-1在设定电压附近V的前后相隔一个电压步进的位置分别记录2-1中光电流的大小，通过比较光电流的大小，来判断下一次电压需要增加一个步进还是减小一个步进。其中，递归循环的跳出点在于第一个判断逻辑满足I1>I2 and I3>I2，并且，设置V＝V时跳出递归过程。
所述控制电压反复迭代的方法是：
按照预设电压调整间隔，控制滤波器电压以设置的控制电压为起点分别向大于所述设置的控制电压和小于所述设置的控制电压的方向进行调整，直到监测端口的光信号的光电流抵达相比较两个调整方向的拐点，并以所述拐点所对应的控制电压作为新一轮迭代的起点，持续迭代过程并保持监测端口的光信号的光电流抵达相比较两个调整方向的拐点。
实施例4：
本发明实施例是实施例1中所提出的高隔离度WDM滤波器波长锁定结构在具体光收发器中的应用实例，并且，在具体光收发器应用场景中提出进一步的优化解决方案。如图7所示，一种携带高隔离度WDM滤波器的光收发器，使用如实施例1所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，光收发器中包括至少两个光发射机和至少两个光接收器PD，其中，高隔离度WDM滤波器波长锁定结构设置在光接收器PD所在光路上，用于对光接收器PD侧获取到的光信号进行滤波处理，具体的：
从光发射机侧的传输光波导中，耦合出第二预设比例的信号光，通过设置在光发射机和光接收器PD之间的耦合通道，反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器1输出波导，耦合出的光发射侧波长为λ1’，其反向耦合进入接收侧波长与之最靠近的通道，这里接收侧通道的波长对应为λ1，其中，所述的第二预设比例为1％～20％。；
其中，所述反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器1输出波导的位置位于非对称马赫曾德尔滤波器1输出端口与半反半透装置(如图3所示的标号6和标号7对象)之间的连接波导上。
本发明实施例引入了如图7所示的耦合通道，上述装置和步骤的工作原理如下，虽然发射波长λ1’同接收波长λ1不同，但是偏差不大，我们可以先利用发射侧波长λ1’将滤波器的状态“预锁定”在λ1附近，从而避免了图5所表示的锁定模糊性的问题。
配套本发明实施例所提出的光是收发器的结构，还给予了相应锁定方法内容实现，如图8所示，一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，包括：
在步骤301中，在断开接收侧光纤，光发射机中的光信号通过所述耦合通道反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器1输出波导，调节非对称马赫曾德尔滤波器1中的相位控制器1-7电压，使得探测器的光电流最小，记录下光电流极小值对应的电压V。
在步骤302中，连接接收端光纤，切断所述光发射机反向耦合进入接收端的光学通路，将非对称马赫曾德尔滤波器1中的相位控制器1-7的电压设置成V，让控制滤波器电压以V为起点迭代，使得探测器的光电流锁定在预设条件值，记录此时的相位控制器1-7的电压值，为锁定到了串扰最小的状态。
为了能够很好的实现上述步骤301和步骤302中的光发射机中的光信号通过所述耦合通道反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器1输出波导，以及切断所述光发射机中的光信号的操作，优选的，如图7所示，在耦合通道上设置有一个光开关SW。
实施例5：
利用本发明中得最小值锁定的原理，并且将实施例1中所示装置的适当简化，容易实现其他应用场景的WDM的锁定。例如对于BiDi的应用场景，如图9所示，发射机位于非对称马赫曾德尔滤波器1的1-4端口，接收机位于1-3端口，发射侧的输出和接收的输入都通过总端口1-1，监测端口设置在1-2，注意相对实施例1中的装置中，省掉了半反半透装置(6和/或7)。设定发射侧的波长为λ1，接收侧波长为λ2。发射侧的光通过1-1出射后，其中一部分会在链路中以回波损耗的形式返回1-1，同接收光λ2混合在一起。利用实施例1中所推导的原理，回波损耗λ1通过1-1串入接收通道1-3的比例，同光发射机发出的光通过1-4串入1-2的比例相同。因此，同样通过反馈回路控制相位控制端口1-7-1处的电压，让1-2的光电流达到最小值，此时回波损耗到达1-3的比例也达到了最小，滤波器的隔离度取得了最优化。
值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
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 (10)

1.一种高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其基于可调谐的光滤波器，所述可调谐的光滤波器由一个总端口和多个分端口构成，其特征在于，在滤波器中增加一个与总端口互补对称的监测端口，通过控制滤波器的相位，使得传输到所述监测端口的光信号电流抵达预设条件值，从而达到所述滤波器的隔离度最高。
2.根据权利要求1所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其特征在于，传输到所述监测端口的光信号，具体包括：
通过在滤波器相应分端口对应光路上设置半反半透装置，使得部分光信号反射回到所述监测端口实现。
3.根据权利要求2所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其特征在于，控制滤波器的相位具体包括：
调节相位控制器电压，找到包括两个相邻的光电流极小值点对应的控制电压V1和控制电压V2；
分别设置在控制电压V1和控制电压V2，监测业务的通断，找到业务连通状态时，对应的控制电压V1或控制电压V2；
设置调节相位控制器电压为对应业务连通状态下的控制电压V1或控制电压V2，开启反馈回路，控制电压反复迭代，从而保证光电流抵达预设条件值。
4.根据权利要求1所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其特征在于，所述预设的传输到所述监测端口的光信号，具体包括：
在所述滤波器分端口的光路上反向耦合到同一光收发模块的光发射机侧的传输光波导，并在耦合通道上增加光开关，用于在光开关接通时，将光发射机侧的传输光信号通过耦合到的滤波器分端口输入到所述监测端口；在滤波器相应输出光路上设置半反半透装置，用于在光开关断开时，使得部分分端口光信号经由所述半反半透装置反射回到所述监测端口。
5.根据权利要求4所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其特征在于，还包括：
接通光开关，调节相位控制器电压，找到光电流极小值点对应的控制电压V；
断开光开关，控制器设置在V，开启反馈回路，控制电压反复迭代，从而保证光电流抵达预设条件值。
6.根据权利要求3或5所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其特征在于，所述抵达预设条件值具体为相比较两个调整方向的拐点值，则所述控制电压反复迭代的方法是：
按照预设电压调整间隔，控制滤波器电压以设置的控制电压为起点分别向大于所述设置的控制电压和小于所述设置的控制电压的方向进行调整，直到监测端口的光信号的光电流抵达相比较两个调整方向的拐点，并以所述拐点所对应的控制电压作为新一轮迭代的起点，持续迭代过程并保持监测端口的光信号的光电流抵达相比较两个调整方向的拐点。
7.根据权利要求1所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定方法，其特征在于，所述可调谐的光滤波器具体为单纤双向滤波器。
8.一种高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，其特征在于，包括可调谐的非对称马赫曾德尔滤波器(1)，所述非对称马赫曾德尔滤波器(1)的干涉臂上设置有相位控制器(1-7)，具体的：
非对称马赫曾德尔滤波器(1)的输入端由光分束器构成，在光分束器中的指定端口作为所述监测端口，并设置有一个监测探测器(2)用于采集反射信号光的强度；
通过监测探测器(2)的光电流，并控制所述相位控制器(1-7)，使得监测探测器(2)中的光电流最小，此时，所述非对称马赫曾德尔滤波器(1)锁定到了串扰最小的状态；
其中，所述相位控制器(1-7)设置在所述非对称马赫曾德尔滤波器(1)一条或者多条干涉臂上。
9.根据权利要求8所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，其特征在于，还包括：
在所述非对称马赫曾德尔滤波器(1)至少一个输出端口设置一个半反半透装置(6)，所述半反半透装置(6)用于将波导中第一预设比例的信号光沿波导反射到监测探测器(2)。
10.一种携带高隔离度WDM滤波器的光收发器，其特征在于，使用如权利要求7-9任一所述的高隔离度WDM滤波器波长锁定结构，光收发器中包括至少两个光发射机和至少两个光接收器PD，其中，高隔离度WDM滤波器波长锁定结构设置在光接收器PD所在光路上，用于对光接收器PD侧获取到的光信号进行滤波处理，具体的：
从光发射机侧的传输光波导中，耦合出第二预设比例的信号光，通过设置在光发射机和光接收器PD之间的耦合通道，反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器(1)输出波导；其中，耦合通道上设置有一个光开关(8)；
其中，所述反向耦合进入非对称马赫曾德尔滤波器(1)输出波导的位置位于非对称马赫曾德尔滤波器(1)输出端口与半反半透装置(6)之间的波导上。
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