CN1146151C - 光波长的跟踪方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光纤中光波波长的跟踪方法，在光纤的传输光路上设置光可调谐滤波器可实现在线监控，使在光纤中传播的光从其中一根光纤射出后经光可调谐滤波器进入另一光纤中，光可调谐滤波器在不同位置处输出光的波长不同，因而光波长的跟踪转化为光纤位置的跟踪，也即转化为对电机运动的控制。与上述方法相应，本发明还包括一种光纤中光波波长的跟踪装置，通过电机带动，使输入端光纤和输出端光纤同步运动，实现波长跟踪。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤(特别是光纤通信系统中的光纤)中光波波长的跟踪方法及装置。
背景技术
光纤放大器的出现促进了光纤通信的迅速发展，它不仅在长距离、超长距离以及孤子通信中可以大显身手，而且在光纤用户网中也占有重要地位；虽然在多用户系统的传输距离较短，但是用户网的分支太多，光纤干线中的光信号功率要进行众多的分配，甚至是多次进行分配；这样以来被分配到的每个分支或支路中的光信号就相当弱，不能保证各用户的终端设备的接收质量，这就需要光纤放大器对光信号进行放大。可以说光纤放大器是现代光纤通信的标志，但是光纤放大器将光信号放大的同时也将噪声放大，而且它本身还有自发辐射噪声，在接收经光纤放大器放大后的光信号时，如没有滤波器，光信号将被噪声淹没掉。另外光发射机在长期的运行中由于激光器本身的退化，以及受外部环境的影响，还有传输光纤的非线性因素导致光波长有一定的漂移，这种漂移对接收机有一定的影响，特别是在DWDM(密集波分复用)中这种漂移会严重损害系统的性能，这就要求对波长进行跟踪。同样，在其他光纤系统中，如果对波长要求比较严格或需要进行波长分析，则也需要波长跟踪。
但目前采用光滤波器主要是固定波长的滤波器，它只能在某一固定光波长输出光信号，它虽然使用方便，却不能达到波长跟踪的目的，而且其使用不灵活。
发明内容
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种波长跟踪方法，以及实现这种方法的装置，以达到跟踪波长，避免波长漂移对传输系统的影响，使用灵活的目的。
本发明实现上述目的的方案包括一种光纤通信系统中光波波长的跟踪方法，其特征是：在光纤的传输光路上设置光可调谐滤波器，所述光可调谐滤波器不同位置处厚度不同，从而不同位置处输出的光波长不同，使在光纤中传播的光从其中一根光纤射出后经光可调谐滤波器进入另一光纤中；用电机带动该两根光纤或光可调谐滤波器，使两根光纤在该光可调谐滤波器上做同步相对移动；使光可调谐滤波器在不同位置处输出光的波长不同，则光波长的跟踪转化为光纤位置的跟踪，也即转化为对电机运动的控制。
本发明实现上述目的的方案还包括一种实现上述光波波长的跟踪方法的装置，该装置包括电机、输入端光纤、输出端光纤、不同位置处厚度不同，使不同位置输出的光波长不同的光可调谐滤波器、驱动器组件；输入端光纤外接光输入端，其输出光经光可调谐滤波器进入输出端光纤；电机带动输入端光纤和输出端光纤或带动光可调谐滤波器，使输入端光纤和输出端光纤在光可调谐滤波器上做同步运动；电机通过线缆与驱动器组件相连，驱动器组件通过插头与外部控制电路相连。
由于采用了以上的方案，通过外部控制电路对驱动器组件的控制，驱动电机进而带动输入，输出端光纤在光可调谐滤波器上移动，对光波长进行跟踪，这样就可避免波长漂移对传输系统的影响。而且，利用本发明的上述方法和装置还可以在密集波分复用(DWDM)系统中选出确定的波长，从而实现波长管理，因此，使用灵活。
附图说明
图1是本发明波长跟踪装置实施例的方框示意图。
图2是本发明波长跟踪装置实施例的中核心部分的结构示意图。
图3是本发明波长跟踪装置实施例的中检测与换档电路部分示意图。
图4是应用了本发明波长跟踪装置的一个光学系统结构示意图。
图5是应用了本发明波长跟踪装置的一个光谱分析系统结构示意图。
具体实施方式
本发明中的光波长的跟踪装置是以本发明所提出的光波波长跟踪方法为依据而设计的。该方法的特征是：在光纤的传输光路上(如接头处)设置光可调谐滤波器，所述光可调谐滤波器不同位置处厚度不同，使在光纤中传播的光从其中一根光纤射出后经光可调谐滤波器进入另一光纤中；用电机带动该两根光纤或光可调谐滤波器，使两根光纤在该光可调谐滤波器上做同步相对移动；使光可调谐滤波器在不同位置处输出光的波长不同，因而光波长的跟踪转化为光纤位置的跟踪，也即转化为对电机运动的控制。
其中光可调谐滤波器可以用一个阶梯形光学滤波器或楔形滤波器，其不同位置处厚度不同，从而不同位置处输出的光波长也就会不同，可以作为上述目的使用。
至于对电机运动的控制，可以采用负反馈控制，将输出的光经光分路器分出一部分送入检测器中，将检测到的光电流经信号处理后送入电机的控制端，控制电机的运动，直到检测到的光波长符合要求为止。
本发明的方法还可以用于密集波分复用(DWDM)系统中，以选出一定波长的光，实现波长管理。当用于此目的时，可以用外部信号主动控制电机的运动，以便选择适当波长的光。
下面给出一个可以将上述方法具体实现的光波波长跟踪装置实施例。
实施例一：见图1，所示是一种光纤通信系统中光波波长的跟踪装置，包括光输入端1、光学滤波器模块2、光输出端3及控制电路。其中光学滤波器模块2是装置的核心部分，它的结构见图2所示，它包括电机21、输入端光纤22、输出端光纤23、光可调谐滤波器24、驱动器组件27；输入端光纤22接光输入端1，其输出光经光可调谐滤波器24进入输出端光纤23；电机21带动输入端光纤22和输出端光纤23同步运动；电机21通过线缆与驱动器组件27相连，驱动器组件27通过插头28与控制电路相连。
显然，也可以用电机带动光可调谐滤波器24运动而输入端光纤22和输出端光纤23保持不动，这同样可以实现两个光纤22、23与光可调谐滤波器24之间的相对移动。
又见图1，所述控制电路包括控制与检测电路模块4、数模与模数转换电路5、控制单元6；控制与检测电路模块4的控制部分输出端与光学滤波器模块2中的驱动器组件27相连，其检测部分输出端与模数与数模转换电路5相连，模数与数模转换电路5的输出端又与控制单元6相连。其信号流向大致如图1中箭头所示：光探测器7的输出光电流信号经控制与检测电路模块4再经模数与数模转换电路5做模数转换后，进入控制单元6；控制单元6对数据进行分析处理后，发出控制信号经模数与数模转换电路5进行数模转换后，通过控制与检测电路模块4控制光学滤波器模块2，调整其动作。其中模数与数模转换电路5采用12位的器件，可以保证滤波器的精度。
作为波长跟踪装置，本实施例中设有负反馈回路。见图1，在光输出端3设有一光分路器31，从光分路器31输出的光一部分射入光探测器7，光探测器7的输出端与控制与检测电路4的输入端相连。
如果单纯作为波长管理装置，则可不设置负反馈回路，直接由控制单元6发出控制信号。也可以既设反馈回路，又设波长管理控制器(即实现前述“由外部信号主动控制电机的运动”的装置)，实现双重功能，既可以进行波长跟踪，又可以进行波长管理。
见图3，所述控制与检测电路4中有一个自动换档电路，其输入端in接光探测器7(图中光探测器7是一个PIN探测器)，输出端out接模数与数模转换电路5；所述自动换档电路包括一组模拟开关K1-K4和一组不同阻值的电阻R1-R4；所述模拟开关在CPU的控制下平坦无跳变地换档，以控制反馈量。图中PIN是光控测器，N是运算放大器。其中R的阻值决定了反馈量，R1到R4阻值由小而大，其反馈量也由小至大。本例中R1-R4的取值分别为：100Ω、1KΩ、10KΩ、100KΩ，可达50dB的动态范围。其中R1和K1串联为第一路，R2和K2串联为第二路，R3和K3串联为第三路，R4和K4串联为第四路，四路之间为并联关系，并联后其一端接整个自动换档电路的输入端in，另一端接整个自动换档电路的输出端out；运放N的一个输入端接地，另一个输入端接整个自动换档电路的输入端in，输出端接整个自动换档电路的输出端out。
在本发明的波长跟踪装置中，其中的光学滤波器模块2是关键的部分。该模块可以单独存在，作为一个产品使用，不仅可用于上述波长跟踪装置中，还可以在相关的光纤传感系统、光信号处理系统中得到应用。下面给出其两个应用实例。
实施例二：如图4，所示是另一个需要光波长跟踪或波长管理的光学系统。图中粗连接线表示光路连接，细连接线表示电路连线。该光学系统的目的是要将光发送受控装置81中所发出的光按波长有选择地进入光敏感或处理装置83中以进行有关处理。光发送受控装置81发出的光经光开关兼分路器84后，一路作为主光路，直接向前传输，进入光开关85；另一路作为监测和备用光路，经光学滤波器模块2后也进入光开关85。在输入光波长符合要求时，主光路正常工作，光开关85使主光路的光进入光敏感或处理装置83中，同时光学滤波器模块2监测光的波长变化情况。当波长有变化且超过允许值、或需要改变波长时，光学滤波器模块2通过光路控制、检测与回路控制电路82控制光发送受控装置81改变其所发光的波长，或控制光开关兼分路器84，使主要光进入光学滤波器模块2中，使原主光路中无光传输，同时光开关85使备用光路的光进入光敏感或处理装置83中。这样，由于光学滤波器模块2的跟踪、管理作用，即可保证在装置83中接收的光波长总是满足需要的。
实施例三：见图5，所示是一个光谱分析系统，以分析敏感材料92的光谱特性。宽谱光源91发出的光经敏感材料92后，由于敏感材料92的作用，光谱中在某些波长处会出现波峰或波谷。光学滤波器模块2的引入就是为了找到这些波峰、波谷。只要使光学滤波器模块2中的光纤22、23在光可调谐滤波器24上连续做相对运动，就可以实现波长由一端向另一端的连续扫描。扫描结果送往数据处理模块93即可进行有关处理。
上述实施例是为了说明本发明的思想而设计，实际中的实施方式不仅限于上例。
Claims (6)
1、一种光纤通信系统中光波波长的跟踪方法，其特征是：在光纤的传输光路上设置光可调谐滤波器，所述光可调谐滤波器不同位置处厚度不同，从而不同位置处输出的光波长不同，使在光纤中传播的光从其中一根光纤射出后经光可调谐滤波器进入另一光纤中；用电机带动该两根光纤或光可调谐滤波器，使两根光纤在该光可调谐滤波器上做同步相对移动；使光可调谐滤波器在不同位置处输出光的波长不同，则光波长的跟踪转化为光纤位置的跟踪，也即转化为对电机运动的控制。
2、如权利要求1所述的光纤通信系统中光波波长的跟踪方法，其特征是：对电机运动的控制采用负反馈控制，将输出的光经光分路器分出一部分送入检测器中，将检测到的光电流经信号处理后送入电机的控制端，控制电机的运动。
3、一种实现如权利要求1所述的光波波长跟踪方法的装置，其特征是：包括电机(21)、输入端光纤(22)、输出端光纤(23)、不同位置处厚度不同，使不同位置输出的光波长不同的光可调谐滤波器(24)、驱动器组件(27)；输入端光纤(22)外接光输入端，其输出光经光可调谐滤波器(24)进入输出端光纤(23)；电机(21)带动输入端光纤(22)和输出端光纤(23)或带动光可调谐滤波器(24)，使输入端光纤(22)和输出端光纤(23)在光可调谐滤波器(24)上做同步运动；电机(21)通过线缆与驱动器组件(27)相连，驱动器组件(27)通过插头(28)与外部控制电路相连。
4、如权利要求3所述的装置，其特征是：还包括有控制电路，它包括控制与检测电路模块(4)、数模与模数转换电路(5)、控制单元(6)；控制与检测电路模块(4)的控制部分输出端通过插头(28)与驱动器组件(27)相连，其检测部分输出端与数模与模数转换电路(5)相连，数模与模数转换电路(5)的输出端又与控制单元(6)相连；
在输出端光纤(23)还设有一光分路器(31)，从光分路器(31)输出的光一部分射入光探测器(7)，光探测器(7)的输出端与控制与检测电路模块(4)的输入端相连。
5、如权利要求4所述的装置，其特征是：所述控制与检测电路模块(4)中有一个自动换档电路，其输入端接光探测器(7)，输出端接数模与模数转换电路(5)；所述自动换档电路包括一组模拟开关K1-K4和一组不同阻值的电阻R1-R4以及运放N，其中R1和K1串联为第一路，R2和K2串联为第二路，R3和K3串联为第三路，R4和K4串联为第四路，四路之间为并联关系，并联后其一端接整个自动换档电路的输入端in，另一端接整个自动换档电路的输出端out；所述模拟开关在CPU的控制下平坦无跳变地换档，以控制反馈量；运放N的一个输入端接地，另一个输入端接整个自动换档电路的输入端in，输出端接整个自动换档电路的输出端out。
6、如权利要求3所述的装置，其特征是：所述不同位置处厚度不同的光可调谐滤波器是阶梯形光学滤波器或楔形滤波器。
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