CN117579964A - 光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供一种光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法。该光分配网络包括掺杂光波导，光检测信号在掺杂光波导中对业务光信号的吸收系数的改变，以调整业务光信号的功率；光检测信号的波长与业务光信号的波长不同。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术领域，具体涉及一种光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法。
背景技术
无源光网络（Passive optical Network, PON）是一种点到多点的网络，能够提供更高带宽，主要包括局端的光线路终端（Optical line Teminal,OLT）、用户端的光网络单元（Optical Networ Unit, ONU）或光网络终端（Optical Networ Termination, ONT）以及光配线网络（Optical Distribution Network, ODN）组成。PON与点对点的拓扑结构相比，可以降低光纤成本，但是PON的结构复杂，对故障检测和拓扑可视化造成影响。
为了便于拓扑可视化和故障检测，相关技术人员对PON进行了改进，即在每个分光器的输出端口设置功率变化组件，不同的输出端口对应不同的功率变化组件，不同的功率变化组件对业务光信号的功率改变量的影响不同，因此，根据业务光信号的功率改变量与输出端口的对应关系可以确定分光器的输出端口，从而实现拓扑可视化和故障检测。然而，为了实现功率变化组件对业务光信号的功率的调节，需要泵浦（PUMP）光配合使用，而且ODN的结构复杂，导致PON的结构复杂，制造成本高。
发明内容
本公开提供了一种光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法，旨在简化PON的结构，降低制造成本。
第一方面，本公开实施例提供一种光分配网络，包括掺杂光波导，光检测信号在所述掺杂光波导中对业务光信号的吸收系数的改变，以调整所述业务光信号的功率；
所述光检测信号的波长与业务光信号的波长不同。
第二方面，本公开实施例提供一种光分配系统，包括光检测信号收发模块、光线路终端OLT光收发模块、光网络终端以及如本公开实施例提供的光分配网络，所述光分配网络用于将所述光检测信号收发模块和所述光网络终端实现信号连接，以及，将所述OLT光收发模块和所述光网络终端信号连接。
第三方面，本公开实施例提供一种光功率扰动方法，利用本公开实施例提供的光分配系统执行步骤，包括：
利用光检测信号在掺杂光波导中对所述业务光信号的功率进行调整；其中，光检测信号是通过对业务光信号在所述掺杂光波导中的吸收系数的改变，来调整所述业务光信号的功率。
本公开实施例提供的光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法，当业务光信号和光检测信号在掺杂光波导中传输时，由于光检测信号的波长与业务光信号的波长不同，掺杂光波导对业务光信号和光检测信号形成新的吸收效应，具体地，光检测信号的部分能量转化成ASE噪声，因此，业务光信号被转化成ASE噪声的能量被降低，从而导致业务光信号在掺杂光波导中的衰减效应减弱，进而减小业务光信号的插损，间接地导致ONT接收到业务光信号有所增加，该掺杂光波导只需要单一的掺杂光波导，即对业务光信号的功率进行调整，简化了光分配网络的结构；而且，该掺杂光波导不需要PUMP光配合使用，简化了光分配系统的结构，从而降低光分配网络和光分配系统的制造成本。
附图说明
图1是本公开实施例提供的一种无源光网络架构；
图2为PUMP光和业务光信号在掺杂光波导中传输过程中受激的原理图；
图3为本公开实施例中掺杂光波导的工作原理图；
图4为本公开实施例提供的一种光分配网络的结构示意图；
图5示出一种掺铒光波导对单波长的吸收谱；
图6示出一种掺铒光波导对两波长吸收谱；
图7示出一种掺铒光波导对三波长吸收谱；
图8为本公开实施例提供的一种可调波长双模式光发送模块的框图；
图9为本公开实施例提供的另一种可调波长双模式光发送模块的框图；
图10为带阻或窄带反射型滤波器对光信号被阻断的透射频谱图；
图11为本公开实施例中业务光信号和光检测信号通过带通滤波器的透视频谱图；
图12为本公开实施例提供一种电子设备的框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法进行详细描述。
在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
在本公开中，如无特殊说明，则以下技术术语应按照以下解释理解：
光源，用于产生业务光信号和光检测信号。
波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)模块，是指将两种或多种不同波长的光信号(携带信息)在发送端经复用器汇合在一起，并耦合到光波导中进行传输的技术；在接收端，经解复用器将不同波长的光信号分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或两个以上的不同波长光信号的技术，称为波分复用。波分复用器是基于波分复用技术传输光信号的。
分光器，具有一个或多个输入端口和多个输出端口的汇接器件，分光器通常按照功率相对应的比例分配到多条分光后的链路。
滤波器，是指选择波长的装置，可以从多个波长的光信号中选择或滤除所需的波长。
掺杂光波导，是指掺有特定元素的光波导，根据掺杂元素的本征参数，对输入的不同波长的光信号进行吸收。掺杂的元素可以是铒离子、铥离子、钕离子或铒镱离子共掺等，本申请对此不做限定。需要说明的是，掺入元素的种类、掺杂元素的含量，以及掺杂光波导的长度，均影响输入的光信号的吸收。
图1为一种无源光网络的架构图。如图1所示，无源光网络包括PUMP光1、OLT2、ODN3和ONT4，其中，PUMP光1用于产生光检测信号，OLT2用于产生业务光信号，PUMP光1和OLT2通过ODN3与 ONT4实现信号连接。ODN3包括波分复用模块31、分光器32和滤波器33。PUMP光1产生的光检测信号依次通过波分复用模块31、分光器32和滤波器33后，传输至对应的ONT4。
为了可视化PON拓扑结构，在分光器32的输出端口设置滤波器和掺杂光波导，并利用滤波器中心波长与分光器32的输出端口的对应关系，以及掺杂光波导与业务光信号的功率改变量的对应关系，获得业务光信号的功率改变量与分光器32的输出端口的对应关系，从而实现PON拓扑结构的可视化。
在相关技术中，可视化PON拓扑结构的PUMP光1是将PUMP光的功率转换为信号光的功率，掺杂光波导中的掺杂的离子有三个能级，分别为E1能级、E2能级和E3能级，其中，E1能级代表基态，功率最低，E2能级代表亚稳态，功率居中，E3能级代表激活态，功率最高。当检测光的光子功率等于E3和E1的功率差时，掺杂的离子吸收检测光得功率从基态跃迁至激发态，即E1能级的离子跃迁至E3能级。由于激发态不稳定，离子会跃迁至E2能级或E1能级，这个过程会对业务光信号产生放大作用，同时产生自发辐射光。
图2为PUMP光和业务光信号在掺杂光波导中传输过程中受激的原理图。如图2所示，掺杂光波导中掺杂元素在波长为980nm的PUMP光的辐射下，由基态跃迁至激发态；在波长为1480nm的PUMP光的辐射下，由基态跃迁至亚稳态。处于激发态的掺杂元素不稳定，容易从激发态跃迁至亚稳态。处于亚稳态的掺杂元素也不稳定，容易从亚稳态跃迁至基态。在从亚稳态跃迁至基态的过程中，产生波长为1500nm的自发辐射光，同时波长为1600nm的业务光信号受激放大，即PUMP光的部分功率转化为业务光信号，部分功率转化为自发辐射光。
这种对业务光信号的放大方式需要PUMP光，PUMP光是阵列光，而且需要光开关配合使用，因此，PON的结构复杂。而且，为了达到所需的扰动效果，每个分光器32的输出端口会设置多个掺杂光波导，增加了PON结构的复杂性，提高了PON的制造成本。
为了解决该技术问题，本公开实施例提供一种光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法，通过掺杂光波导对业务光信号的功率进行调整。但掺杂光波导的工作原理不同于基于PUMP光的工作原理，因此，不需要PUMP光配合，结构更简单，从而降低PON的成本。
为方便理解本公开提供的光分配网络、光分配系统及光功率扰动方法，下面对本公开实施例中掺杂光波导的工作原理进行介绍。
图3为本公开实施例中掺杂光波导的工作原理图。如图3所示，当光信号的波长在掺杂光波导的吸收频谱范围内时，掺杂光波导中掺杂元素包括基态和亚稳态，当掺杂元素吸收光信号中的功率，由基态跃迁至亚稳态；当处于亚稳态的掺杂元素跃迁到基态时，吸收的光信号中的功率转化为放大自发发射（Amplified Spontaneous Emission，ASE）噪声，光信号的功率被改变。单位长度(m)的掺杂光纤吸收某个波长光信号转换为ASE噪声的光功率衰减(dB)为该波长光信号的吸收系数。更重要的是，不同波长的光信号转化为ASE噪声的大小不同，也即光信号的吸收系数与掺杂光波导的特性相关。本公开实施例正是利用了光信号在掺杂光波导中的这一特性提出的方案。
当掺杂光波导中仅传输业务光信号时，由于掺杂光波导的吸收效应（又称功率吸收效应），将属于掺杂光波导吸收谱内的业务光信号中的部分功率被掺杂光波导吸收，并转化ASE噪声，导致业务光信号衰减。
当掺杂光波导中传输有业务光信号和光检测信号时，由于光检测信号的波长与业务光信号的波长不同，掺杂光波导对业务光信号和光检测信号形成新的吸收效应。在吸收谱内的光检测信号的部分功率转化成ASE噪声，降低了业务光信号转化为ASE噪声的功率，即降低了业务光信号的吸收系数，因此，在吸收谱内的业务光信号被转化成ASE噪声的功率被减弱，从而导致业务光信号的衰减效应减弱，进而导致掺杂光波导对业务光信号的插损减小，间接地导致ONT接收到业务光信号有所增加。
在本公开实施例中，由于光检测信号的波长与业务光信号的波长不同，不同波长的光信号导致掺杂光波导中光检测信号的插损不同。而且，当光检测信号的光强度变大时，光检测信号转化成ASE噪声的功率会增加，业务光信号的衰减效应会减弱。当光检测信号的波长位于所述掺杂光波导的吸收效应峰值波段区域时，光检测信号转化成ASE噪声的功率会进一步增加，业务光信号的衰减效应会进一步减弱。
需要说明的是，插入掺杂光波导中的光检测信号可以是单个波长或多个波长，本公开实施例对此不做限定。
第一方面，本公开实施例提供一种光分配网络。图4为本公开实施例提供的一种光分配网络的结构示意图。如图4所示，光分配网络包括掺杂光波导34，光检测信号在掺杂光波导中对业务光信号的吸收系数的改变，以调整业务光信号的功率；光检测信号的波长与业务光信号的波长不同。
当光检测信号和业务光信号在掺杂光波导传输时，光检测信号的部分功率被转化为ASE噪声，但相对于掺杂光波导中仅有业务光信号而言，由于ASE噪声的部分来自于光检测信号，因此，业务光信号的衰减效应减弱，即业务光信号的插损减小，使得业务光信号的传输更稳定，ONT接收到业务光信号更强。
如图4所示，光分配网络还包括N级分光器、M个滤波器和K个掺杂光波导34，每级分光器包括至少一个分光器32，N、M、K均为正整数。至少一个分光器中的每个分光器32包括多个分支端口321，多个分支端口321中的至少一个分支端口321的光路上设置有滤波器33，滤波器33与掺杂光波导34的输入端串联，滤波器33用于选择光检测信号的波长，即控制光检测信号的通断，如通过、阻止和反射光检测信号。滤波器33包括通带、阻带或窄带反射型滤波器，但滤波器对PON上下行业务光信号都是透射的。在滤波器后的光路上设置掺杂光波导34，掺杂光波导的吸收谱包含光检测信号的波长和业务光信号波长。
示例地，光分配网络包括级联的两级分光器，即第一级分光器L1和第二级分光器L2，第一级分光器L1和第二级分光器L2之间、以及第二级分光器L2与ONT4之间均通过光波导信号连接。为了便于描述，在本公开实施例将第一级分光器L1的输入端口之前的光波导称为骨干光波导，第一级分光器L1的输出端和第二级分光器L2的输入端之间的光波导称为分布光波导，第二级分光器L2的输出端之后的光波导称为分支光波导。
每级分光器包括多个分支端口 321，每个分支端口321设置至少一个滤波器33和一个掺杂光波导34，由于掺杂光波导34在插入光检测信号后，业务光信号的插损会降低，因此，本公开实施例中，每个分支端口321只需要设置一个掺杂光波导34即可。
在一些实施例中，光分配网络还包括波分复用模块31，设置于光检测信号收发模块11、光线路终端OLT光收发模块12和分光器32之间，用于汇合和分离光信号。
在一些实施例中，光检测信号包括饱和吸收模式信号和可调波长光时域反射仪（optical time-domain reflectometer，OTDR）模式信号中的一种或多种。
其中，饱和吸收模式信号用于改变业务光信号的吸收系数。与无饱和吸收模式信号插入掺杂光波导相比，将饱和吸收模式信号插入掺杂光波导可以降低业务光信号的插损，而且，根据业务光信号的功率变化量可以判断业务光信号的功率变化是由业务光信号自身波动引起的，还是由插入的饱和吸收模式信号引起的。
在一些实施例中，饱和吸收模式信号包括可调波长饱和吸收模式信号和固定波长饱和吸收模式信号。
在一些实施例中，饱和吸收模式信号包括连续光信号、OTDR脉冲光信号、脉冲编码光信号和线性调频（Linear Frequency Modulation,LFM）光信号中的一种或多种。在实际应用中，饱和吸收模式信号可以根据需要进行切换。例如，饱和吸收模式信号可以根据需要选择连续光信号、脉冲编码光信号或LFM光信号。
可调波长OTDR模式信号用于探测光分配网络的光链路质量和拓扑结构。可调波长OTDR模式信号与饱和吸收模式信号相同，也可以降低业务光信号的插损。根据业务光信号的功率变化量、可调波长OTDR模式信号的波长可以确定光网络终端与分光器的分支端口的对应关系，进而确定光分配网络的拓扑结构。
在一些实施例中，可调波长OTDR模式信号包括脉冲光信号、脉冲编码光信号和LFM信号中一种或多种。在实际应用中，调波长OTDR模式信号可以根据需要进行切换。例如，根据需要可调波长OTDR模式信号可以选择脉冲光信号、脉冲编码光信号或LFM光信号。
在一些实施例中，掺杂光波导的特性是影响业务光信号的功率变化量的重要因素，因此，不同分支端口设置不同特性的掺杂光波导可以改变业务光信号的功率变化量。具体地，光分配网络中各个分支端口对应的掺杂光波导的长度和掺杂元素的含量可以不同和相同，即不同的掺杂光波导的长度不同或相同；和/或，不同掺杂光波导中掺杂元素的含量不同或相同，改变掺杂光波导的特性，可以改变业务光信号的功率变化量。
掺杂光波导对不同波长的光信号的吸收系数不同。本公开实施例中，光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收频谱范围内。业务光信号的波长位于掺杂光波导的吸收频谱范围内。例如，一个或多个业务光信号的波长位于掺杂光波导的吸收频谱范围内。
图5示出一种掺铒光波导对单波长的吸收谱，其中，横坐标表示波长，单位纳米（nm），纵坐标表示吸收系数，单位分贝/米（dB/m）。如图5所示，掺铒光波导对波长为1530nm光的吸收系数。
图6示出一种掺铒光波导对两波长吸收谱，其中，横坐标表示波长，单位纳米（nm），纵坐标表示吸收系数，单位分贝/米（dB/m）。如图6所示，同时存在两个波长时掺铒光波导对波长为1490nm和1580nm的吸收系数频谱图。
图7示出一种掺铒光波导对三波长吸收谱，其中，横坐标表示波长，单位纳米（nm），纵坐标表示吸收系数，单位分贝/米（dB/m）。如图7所示，同时存在三个波长时掺铒光波导在对波长为1490nm、1530nm和1580nm光的吸收系数（频谱图）。
需要说明的是，波长1490nm和1580nm分别对应吉比特无源光网络(GigabitPassive Optical Network,简称 GPON)和10吉比特无源光网络（10G( symmetric)Passive Optical Network，简称XGPON）的下行方向业务波长，本实施例提供的掺铒光波导同样适用于未来出现的PON，只要该波长处于掺铒光波导的吸收频谱范围内。
在一些实施例中，光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收效应的峰值波段。在吸收效应峰值波段的光检测信号可以更有效地降低业务光信号的插损，增大业务光信号的功率变化量，从而有利于拓扑可视化和故障检测。
第二方面，本公开实施例提供一种光分配系统。如图4所示，光分配系统包括光检测信号收发模块11、光线路终端OLT光收发模块12、ONT4和ODN3，ODN3用于将所述光检测信号收发模块11和ONT4实现信号连接，以及，将所述OLT光收发模块12和ONT4信号连接。其中，ODN3采用第一方面提供的光分配网络，在此不再赘述。
在ODN3中，由于在分支端口设置有掺杂光波导，当光检测信号和业务光信号在掺杂光波导传输时，光检测信号的部分功率被转化为ASE噪声，但相对于掺杂光波导中仅有业务光信号而言，由于ASE噪声的部分来自于光检测信号，因此，业务光信号的衰减效应减弱，即业务光信号的插损减小，使得业务光信号的传输更稳定，ONT接收到业务光信号更强。
在一些实施例中，光检测信号收发模块11包括可调波长双模式光发送模块，用于产生光检测信号。光检测信号包括饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号中的一种或多种。其中，饱和吸收模式信号用于改变业务光信号的吸收系数；饱和吸收模式信号包括可调波长饱和吸收模式信号和固定波长饱和吸收模式信号。可调波长OTDR模式信号用于探测光分配网络的光链路质量和拓扑结构。可调波长双模式光发送模块不同于PUMP光，不需要光开关，简化了光检测信号收发模块11的结构，从而简化了光分配系统的结构。
图8为本公开实施例提供的一种可调波长双模式光发送模块的框图。如图8所示，可调波长双模式光发送模块包括可调波长光源81、外调制器82、驱动器83和光放大器84，其中，可调波长光源81用于产生可调波长的光，驱动器83用于驱动外调制器82，外调制器82在驱动器83的驱动下调制可调波长光，获得光检测信号，光放大器84用于对光检测信号进行放大处理。
图9为本公开实施例提供的另一种可调波长双模式光发送模块的框图。如图9所示，可调波长双模式光发送模块包括可调波长直调发光器91、驱动器92和光放大器93，其中，驱动器92用于驱动可调波长直调发光器91，可调波长直调发光器91在驱动器92的驱动下产生光检测信号，光放大器用于对光检测信号进行放大处理。
在一些实施例中，光检测信号是单一波长的光信号，该光检测信号包括单脉冲信号、编码脉冲信号和LFM信号中的一种或多种。
本公开实施例提供的光分配系统，通过本实施例提供的光分配网络，光检测信号的部分能量转化成ASE噪声，使得业务光信号被转化成ASE噪声的能量被降低，从而导致业务光信号在掺杂光波导中的衰减效应减弱，进而减小业务光信号的插损，间接地导致ONT接收到业务光信号有所增加，该掺杂光波导只需要单一的掺杂光波导，即对业务光信号的功率进行调整，简化了光分配网络的结构；而且，该掺杂光波导不需要PUMP光配合使用，简化了光分配系统的结构，从而降低光分配网络和光分配系统的制造成本。
第三方面，本公开实施例提供一种光功率扰动方法。光功率扰动方法包括：利用光检测信号在掺杂光波导中对业务光信号的功率进行调整；其中，光检测信号是通过对业务光信号在掺杂光波导中的吸收系数的改变，来调整业务光信号的功率。
在一些实施例中，掺杂光波导中掺杂元素包括铒、铥、铷中的一种或多种。
在一些实施例中，光检测信号包括饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号中的一种或多种。其中，饱和吸收模式信号用于改变业务光信号的吸收系数，即利用饱和吸收模式信号减少业务光信号的衰减，从而达到对业务光信号的扰动检测。饱和吸收模式信号包括可调波长饱和吸收模式信号和固定波长饱和吸收模式信号。
在一些实施例中，饱和吸收模式信号包括连续光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中的一种或多种。
可调波长OTDR模式信号用于探测光分配网络的拓扑结构，即利用可调波长OTDR模式信号减少业务光信号的衰减，并基于业务光信号的功率变化量获得光分配网络的拓扑结构。
在一些实施例中，可调波长OTDR模式信号包括OTDR脉冲光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中一种或多种。
在一些实施例中，业务光信号和光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收频谱范围内。在一些实施例中，光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收效应峰值波段。在吸收效应峰值波段可以增加业务光信号的功率变化量，从而提高扰动效果。
在一些实施例中，饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号是同一种光检测信号，譬如线性调频光信号，在掺杂光波导中进行传输，掺杂光波导利用该信号的饱和吸收模式信号功能实现了对业务光信号的吸收系数进行调整，同时光检测收发模块中的接收模块接收该可调波长OTDR模式信号功能的反向传输的瑞利散射和菲涅尔反射信号实现了光分配网路的光链路质量检测和拓扑还原。
在一些实施例中，饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号在掺杂光波导中在不同时刻进行传输，即将饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号在不同时刻插入掺杂光波导中，分别实现对业务光信号的吸收系数进行调整，以获得ONT可视化拓扑和实现光分配网路的光链路质量检测以及拓扑还原。
在光检测信号为固定波长饱和吸收模式信号的情况下，光功率扰动方法还包括：
步骤S101，ONT接收业务光信号，并确定业务光信号的第一功率。
业务光信号的第一功率是在无光检测信号的情况下，ONT实际接收到的业务光信号的功率。本公开实施例对ONT根据业务光信号确定业务光信号的第一功率不做限定。
步骤S102，ONT获得经掺杂光波导调整功率后的业务光信号，并基于调整功率后的业务光信号确定第二功率。
其中，掺杂光波导传播饱和吸收模式信号时，影响对业务光信号的功率，ONT根据接受到的业务光信号确定第二功率。
在将可调波长双模式光发送模块产生的饱和吸收模式信号插入ODN时，掺杂光波导将饱和吸收模式信号的部分功率转化为ASE噪声，改变了业务光信号的吸收系数，降低了业务光信号的插损，间接提高了业务光信号的功率，ONT接收到业务光调整信号，并基于业务光调整信号获得第二功率。
在本公开实施例中，饱和吸收模式信号传输至掺杂光波导之前，还可以通过滤波器进行波长的选择。本公开实施例中，滤波器包括但不限于通带、阻带或窄带反射型滤波器。
当滤波器为带阻或窄带反射型滤波器时，带阻或窄带反射型滤波器对饱和吸收模式信号进行过滤。图10为带阻或窄带反射型滤波器对光信号被阻断的透射频谱图，其中，横坐标表示波长，纵坐标表示透射率。如图10所示，饱和吸收模式信号通过带阻或窄带反射型滤波器时，部分波长的饱和吸收模式信号（波峰部分）可以通过，其他波长的饱和吸收模式信号被关断。
在一些公开实施例中，业务光信号和饱和吸收模式信号的波长不同。当饱和吸收模式信号被阻带或窄带反射型滤波器关断或衰减，而下行的业务光信号透过阻带或窄带反射型滤波器时，只有业务光信号进入掺杂光波导，业务光信号不受饱和吸收模式信号的影响，业务光信号的功率变化量小于第一阈值。当饱和吸收模式信号未被带阻或窄带反射型滤波器关断或衰减，在掺杂光波导中饱和吸收模式信号的部分能量转化为ASE噪声，降低了业务光信号的吸收系数，减少了下行的业务光信号转化为ASE噪声，业务光信号的功率变化量较大，通常大于第二阈值。
当饱和吸收模式信号通过带通滤波器时，饱和吸收模式信号可以穿过与其波长相同的带通滤波器，而与饱和吸收模式信号的波长不同的带通滤波器衰减或关断该波长的饱和吸收模式信号。
图11为本公开实施例中业务光信号和光检测信号通过带通滤波器的透视频谱图，其中，横坐标表示波长，纵坐标表示透射率。如图11所示，与带通滤波器的波长相同的光检测信号的透射率可以接近100%通过，与带通滤波器的波长不同的光检测信号的透射率接近为0。例如，波长通道编号为“2”的光检测信号的透射率接近为100%，波长通道编号为“1”“3-8”的光检测信号的透射率接近为0。
示例地，当第一波长的饱和吸收模式信号通过第二波长（第二波长与第一波长不同）的带通滤波器时，该第一波长的饱和吸收模式信号被带通滤波器关断或衰减，因此，饱和吸收模式信号不影响下行的业务光信号，下行的业务光信号的功率变化量小于第一阈值；当第一波长的饱和吸收模式信号可以接近100%的透射率通过第一波长的带通滤波器时，在掺杂光波导中饱和吸收模式信号的部分能量转化为ASE噪声，下行的业务光信号的吸收系数被降低，下行的业务光信号的功率变化量大于第二阈值。
步骤S103，ONT基于第一功率和第二功率确定业务光信号的第一功率变化量。
ONT计算第一功率和第二功率的差值，获得业务光信号的第一功率变化量。
步骤S104，ONT基于业务光信号的第一功率变化量、第一阈值和第二阈值判断光网络终端接收到业务光信号的功率增益是否是光检测信号引起的。
其中，第一阈值和第二阈值是预先设定的，第一阈值小于或等于第二阈值。
当第一功率变化量小于第一阈值时，业务光信号的功率增益是由业务光信号自身功率波动引起的，当第一功率变化量大于第二阈值时，业务光信号的功率增益是由光检测信号引起的。
在一些实施例中，光功率扰动方法还包括：根据所述业务光信号的第一功率变化量，以及功率变化量与分光器的分支端口串联的掺杂光波导的对应关系，确定ONT与分光器的分支端口的连接关系；基于光网络终端与所述分光器的分支端口的对应连接关系，确定光网络终端的拓扑结构。
其中，业务光信号的功率变化量与掺杂光波导的特性对应，不同特性的掺杂光波导引起业务光信号的功率变化量不同，在预先设定掺杂光波导的特性与分光器的分支端口的对应关系后，根据第一功率变化量，以及功率变化量与分光器的分支端口串联的掺杂光波导的对应关系，可以确定ONT与分光器的分支端口的连接关系，再基于光网络终端与分光器的分支端口的对应连接关系，确定所述光网络终端的拓扑结构。
在一些实施例中，在光检测信号为可调波长饱和吸收模式信号的情况下，光功率扰动方法还包括：
步骤S201,ONT接收来自光线路终端的业务光信号，并确定业务光信号的第三功率。
其中，业务光信号的第三功率是在无光检测信号的情况下，ONT实际接收到的业务光信号的功率。本公开实施例对ONT根据业务光信号确定业务光信号的第三功率不做限定。
步骤S202,ONT获得经掺杂光波导调整功率后的业务光信号，并基于调整功率后的业务光信号确定第四功率。
其中，可调波长饱和吸收模式信号透过滤波器后，在掺杂光波导对业务光信号的吸收系数进行调整。具体地，可调波长饱和吸收模式信号的部分能量被转化为ASE噪声，降低了业务光信号的吸收系数，从而减少了业务光信号的插损，间接地提高了业务光信号的功率，根据调整后的业务光信号可以确定第四功率。
步骤S203,ONT基于第三功率和第四功率确定业务光信号的第二功率变化量。
ONT计算第三功率和第四功率的差值，获得业务光信号的第二功率变化量。
步骤S204,ONT根据业务光信号的第二功率变化量，以及可调波长饱和吸收模式信号的中心波长与分光器分支端口的滤波器的对应关系，确定ONT与分光器的分支端口的对应关系。
其中，可调波长饱和吸收模式信号的中心波长是滤波器允许通过的中心 波长，不同的滤波器运行通过或阻止通过的可调波长饱和吸收模式信号的中心波长不同。
在本公开实施例中，滤波器对光信号的波长具有选择性，通过滤波器的可调波长饱和吸收模式信号的中心波长与滤波器有对应关系，分光器的分支端口与滤波器有对应关系，即，可调波长饱和吸收模式信号的中心波长与分光器的分支端口有对应关系，根据通过滤波器的可调波长饱和吸收模式信号的中心波长可以确定分光器的分支端口。基于此，ONT根据第二功率变化量和可调波长饱和吸收模式信号的中心波长，确定滤波器允许通过或阻止的通过的可调波长饱和吸收模式信号的中心波长，再基于滤波器允许通过或阻止的通过的可调波长饱和吸收模式信号的中心波长，以及中心波长与分光器的分支端口的对应关系，确定ONT连接的分光器的分支端口。
步骤S205,基于ONT与分光器的分支端口的对应关系，确定ONT的拓扑结构。
基于每个ONT与分光器的分支端口的对应关系，确定ONT的拓扑结构。
在一些实施例中，光功率扰动方法还包括：获取光链路终端和光网络终端的光波导链路曲线；基于光波导链路曲线确定分光器的位置、光分配网络中的骨干光波导长度、分布光波导长度和分支光波导长度；基于分光器的位置、光分配网络中的骨干光波导长度、分布光波导长度和分支光波导长度，确定光分配网络的拓扑结构。
在一些实施例中，在光检测信号为可调波长OTDR模式信号的情况下，光功率扰动方法还包括：
步骤S301,ONT接收来自光线路终端的业务光信号，并确定业务光信号的第三功率。
步骤S302,ONT获得经掺杂光波导调整功率后的业务光信号，并基于调整功率后的业务光信号确定第四功率。
步骤S303,ONT基于第三功率和第四功率确定业务光信号的第二功率变化量。
其中，步骤S301-步骤S303与步骤S201-S203相同，在此不再赘述。
步骤S304,ONT根据业务光信号的第二功率变化量，以及可调波长OTDR模式信号的中心波长与分光器分支端口的滤波器的对应关系，确定ONT与分光器的分支端口的对应关系。
其中，可调波长OTDR模式信号的中心波长是滤波器允许通过的中心波长，不同的滤波器运行通过或阻止通过的可调波长OTDR模式信号的中心波长不同。
在本公开实施例中，可调波长OTDR模式信号的中心波长与滤波器有对应关系，分光器的分支端口与滤波器有对应关系，因此，可调波长OTDR模式信号的中心波长与分光器的分支端口有对应关系，根据通过滤波器的可调波长OTDR模式信号的中心波长可以确定分光器的分支端口。基于此，ONT根据第二功率变化量和可调波长OTDR模式信号的中心波长，确定滤波器允许通过或阻止的通过的可调波长OTDR模式信号的中心波长，再基于滤波器允许通过或阻止的通过的可调波长OTDR模式信号的中心波长，以及中心波长与分光器的分支端口的对应关系，确定ONT连接的分光器的分支端口。
步骤S205,基于ONT与分光器的分支端口的对应关系，确定ONT的拓扑结构。
基于每个ONT与分光器的分支端口的对应关系，确定ONT的拓扑结构。
需要说明的是，本实施例提供的光功率扰动方法，波长相同的可调波长OTDR模式信号和可调波长饱和吸收模式信号可以采用同一个滤波器，即对于可调波长OTDR模式信号和可调波长饱和吸收模式信号，只要采用相同的波长，就不要更换滤波器，不仅实现了不同模式信号对光功率的扰动，还简化了光分配系统的结构。
在一些实施例中，光功率扰动方法还包括：获取可调波长OTDR模式信号在光分配网络中传输时所产生的瑞利反向散射和菲涅尔反射信号；基于瑞利反向散射和菲涅尔反射信号获得OTDR光链路质量曲线，其中，OTDR光链路质量曲线是瑞利反向散射和菲涅尔反射信号的功率和光波导的距离之间的对应关系，光波导是连接ONT和分光器的介质。
本实施例提供的光功率扰动方法，当业务光信号和光检测信号在掺杂光波导中传输时，由于光检测信号的波长与业务光信号的波长不同，光检测信号的部分能量转化成ASE噪声，掺杂光波导对业务光信号和光检测信号形成新的吸收效应，因此，业务光信号被转化成ASE噪声的能量被降低，从而导致业务光信号在掺杂光波导中的衰减效应减弱，进而减小业务光信号的插损，间接地导致ONT接收到业务光信号有所增加，该掺杂光波导只需要单一的掺杂光波导，即对业务光信号的功率进行调整，简化了光分配网络的结构；而且，该掺杂光波导不需要PUMP光配合使用，简化了光分配系统的结构，从而降低光分配网络和光分配系统的制造成本。
第四方面，参照图12，本公开实施例提供一种电子设备，其包括：
一个或多个处理器1201；
存储器1202，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述任意一项的光功率扰动方法；
一个或多个I/O接口1203，连接在处理器与存储器之间，配置为实现处理器与存储器的信息交互。
其中，处理器1201为具有数据处理能力的器件，其包括但不限于中央处理器（CPU）等；存储器1202为具有数据存储能力的器件，其包括但不限于随机存取存储器（RAM，更具体如SDRAM、DDR等）、只读存储器（ROM）、带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、闪存（FLASH）；I/O接口（读写接口）1203连接在处理器1201与存储器1202间，能实现处理器1201与存储器1202的信息交互，其包括但不限于数据总线（Bus）等。
在一些实施例中，处理器1201、存储器1202和I/O接口1203通过总线1204相互连接，进而与计算设备的其它组件连接。
在一些实施例中，处理器501利用光检测信号在掺杂光波导中对业务光信号的功率进行调整；其中，光检测信号是通过对业务光信号在掺杂光波导中的吸收系数的改变，来调整业务光信号的功率。
在一些实施例中，光检测信号包括以下信号中的一种或多种：
饱和吸收模式信号，用于改变业务光信号的吸收系数；
可调波长OTDR模式信号，用于探测光分配网络的光链路质量和拓扑结构。
在一些实施例中，所述饱和吸收模式信号包括可调波长饱和吸收模式信号和固定波长饱和吸收模式信号。饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号在掺杂光波导中在相同时刻进行传输；或者，饱和吸收模式信号和可调波长OTDR模式信号在掺杂光波导中在不同时刻进行传输。
在一些实施例中，可调波长OTDR模式信号包括OTDR脉冲光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中一种或多种；
饱和吸收模式信号包括连续光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中的一种或多种。
在一些实施例中，业务光信号和光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收频谱范围内。
在一些实施例中，光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收效应峰值部分波段。
在一些实施例中，在光检测信号为固定波长饱和吸收模式信号的情况下，处理器501还用于，光网络终端接收业务光信号，并确定业务光信号的第一功率；光网络终端获得经掺杂光波导调整功率后的业务光信号，并基于调整功率后的业务光信号的第二功率；光网络终端基于第一功率和第二功率确定业务光信号的第一功率变化量；光网络终端基于业务光信号的第一功率变化量、第一阈值和第二阈值判断光网络终端接收到业务光信号的功率增益是否是光检测信号引起的；其中，第一阈值和第二阈值是预先设定的和/或，根据所述业务光信号的第一功率变化量，以及功率变化量与分光器的分支端口串联的掺杂光波导的对应关系，确定所述光网络终端与所述分光器的分支端口的连接关系；基于所述光网络终端与所述分光器的分支端口的连接关系，确定所述光网络终端的拓扑结构。
在一些实施例中，在光检测信号为可调波饱和吸收模式信号的情况下，处理器501还用于，光网络终端接收来自光线路终端的业务光信号，并确定业务光信号的第三功率；光网络终端获得经掺杂光波导调整功率后的业务光信号，并基于调整功率后的业务光信号确定第四功率；光网络终端基于第三功率和第四功率确定业务光信号的第二功率变化量；光网络终端根据业务光信号的第二功率变化量，以及可调波长饱和吸收模式信号的中心波长与分光器分支端口的滤波器的对应关系，确定光网络终端与分光器的分支端口的对应关系；基于光网络终端与分光器的分支端口的对应关系，确定光网络终端的拓扑结构。
在一些实施例中，处理器501还用于，获取可调波长OTDR模式信号在光分配网络中传输时所产生的瑞利反向散射和菲涅尔反射信号；基于瑞利反向散射和菲涅尔反射信号获得OTDR光链路质量曲线，其中，OTDR光链路质量曲线是瑞利反向散射和菲涅尔反射信号的功率和光波导的距离之间的对应关系，光波导是连接光网络终端和分光器的介质。
第五方面，本公开实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述任意一种光功率扰动方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其它传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。
本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。
Claims (23)
1.一种光分配网络，包括掺杂光波导，光检测信号在所述掺杂光波导中对业务光信号的吸收系数的改变，以调整所述业务光信号的功率；
所述光检测信号的波长与业务光信号的波长不同。
2.根据权利要求1所述的光分配网络，其中，还包括N级分光器、M个滤波器和K个所述掺杂光波导，每级分光器包括至少一个分光器，N、M、K均为正整数；
所述至少一个分光器中的每个分光器包括多个分支端口，所述多个分支端口中的至少一个分支端口设置有所述滤波器，所述滤波器与所述掺杂光波导的输入端串联，所述滤波器用于选择所述光检测信号的波长通过或阻止、反射，但是通过所述业务光信号。
3.根据权利要求1或2所述的光分配网络，其中，所述光检测信号包括以下一种或多种：
饱和吸收模式信号，用于改变所述业务光信号的吸收系数；
可调波长光时域反射仪OTDR模式信号，用于探测所述光分配网络的光链路质量和拓扑结构。
4.根据权利要求3所述的光分配网络，其中，所述饱和吸收模式信号包括可调波长饱和吸收模式信号和固定波长饱和吸收模式信号。
5.根据权利要求3所述的光分配网络，其中，所述饱和吸收模式信号包括连续光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中的一种或多种；
所述可调波长OTDR模式信号包括脉冲光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中一种或多种。
6.根据权利要求2所述的光分配网络，其中，不同的所述掺杂光波导的长度不同或相同；和/或，不同所述掺杂光波导中掺杂元素的含量不同或相同。
7.根据权利要求1所述的光分配网络，其中，所述掺杂光波导中掺杂元素包括铒、铥、铷中的一种或多种。
8.一种光分配系统，包括光检测信号收发模块、光线路终端OLT光收发模块、光网络终端以及如权利要求1至7任意一项光分配网络，所述光分配网络用于将所述光检测信号收发模块和所述光网络终端信号连接，以及，将所述OLT光收发模块和所述光网络终端信号连接。
9.根据权利要求8所述的光分配系统，其中，所述光检测信号收发模块包括可调波长双模式光发送模块，用于产生所述光检测信号。
10.根据权利要求9所述的光分配系统，其中，所述可调波长双模式光发送模块包括可调波长光源、外调制器、驱动器和光放大器，其中，所述可调波长光源用于产生可调波长光，所述驱动器用于驱动所述外调制器，所述外调制器在所述驱动器的驱动下调制所述可调波长光，获得所述光检测信号，所述光放大器用于对所述光检测信号进行放大处理。
11.根据权利要求9所述的光分配系统，其中，所述可调波长双模式光发送模块包括可调波长直调发光器、驱动器和光放大器，其中，所述驱动器用于驱动所述可调波长直调发光器，所述可调波长直调发光器在所述驱动器的驱动下产生所述光检测信号，所述光放大器用于对所述光检测信号进行放大处理。
12.一种光功率扰动方法，利用权利要求8-11任意一项光分配系统执行的步骤，包括：
利用光检测信号在掺杂光波导中对所述业务光信号的功率进行调整；其中，光检测信号是通过对业务光信号在所述掺杂光波导中的吸收系数的改变，来调整所述业务光信号的功率。
13.根据权利要求12所述的光功率扰动方法，其中，所述光检测信号包括以下信号中的一种或多种：
饱和吸收模式信号，用于对所述业务光信号进行扰动检测；
可调波长OTDR模式信号，用于探测所述光分配网络的光链路质量和拓扑结构。
14.根据权利要求13所述的光功率扰动方法，其中，所述饱和吸收模式信号包括可调波长饱和吸收模式信号和固定波长饱和吸收模式信号。
15.根据权利要求13所述的光功率扰动方法，其中，所述饱和吸收模式信号和所述可调波长OTDR模式信号是同一种光检测信号在所述掺杂光波导中在相同时刻进行传输；或者，所述饱和吸收模式信号和所述可调波长OTDR模式信号是同一种光检测信号或不同种光检测信号在所述掺杂光波导中在不同时刻进行传输。
16.根据权利要求13所述的光功率扰动方法，其中，所述可调波长OTDR模式信号包括脉冲光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中一种或多种；
所述饱和吸收模式信号包括连续光信号、脉冲编码光信号和线性调频光信号中的一种或多种。
17.根据权利要求13所述的光功率扰动方法，其中，所述业务光信号和所述光检测信号的波长位于掺杂光波导的吸收频谱范围内。
18.根据权利要求17所述的光功率扰动方法，其中，所述光检测信号的波长位于所述掺杂光波导的吸收效应峰值部分波段。
19.根据权利要求13所述的光功率扰动方法，其中，在所述光检测信号为固定波长饱和吸收模式信号的情况下，所述方法还包括：
所述光网络终端接收所述业务光信号，并确定所述业务光信号的第一功率；
所述光网络终端获得经所述掺杂光波导调整功率后的所述业务光信号，并基于调整功率后的所述业务光信号确定第二功率；
所述光网络终端基于所述第一功率和所述第二功率确定所述业务光信号的第一功率变化量；
所述光网络终端基于所述业务光信号的第一功率变化量、第一阈值和第二阈值判断光网络终端接收到所述业务光信号的功率增益是否是所述光检测信号引起的；其中，所述第一阈值和第二阈值是预先设定的；和/或，
根据所述业务光信号的第一功率变化量，以及功率变化量与分光器的分支端口串联的掺杂光波导的对应关系，确定所述光网络终端与所述分光器的分支端口的连接关系；
基于所述光网络终端与所述分光器的分支端口的连接关系，确定所述光网络终端的拓扑结构。
20.根据权利要求13所述的光功率扰动方法，其中，在所述光检测信号为可调波长饱和吸收模式信号的情况下，所述方法还包括：
所述光网络终端接收来自光线路终端的所述业务光信号，并确定所述业务光信号的第三功率；
所述光网络终端获得经所述掺杂光波导调整功率后的所述业务光信号，并基于调整功率后的所述业务光信号确定第四功率；
所述光网络终端基于所述第三功率和所述第四功率确定所述业务光信号的第二功率变化量；
所述光网络终端根据所述业务光信号的第二功率变化量，以及所述可调波长饱和吸收模式信号的中心波长与分光器分支端口的滤波器的对应关系，确定所述光网络终端与分光器的分支端口的对应关系；
基于所述光网络终端与所述分光器的分支端口的对应关系，确定所述光网络终端的拓扑结构。
21.根据权利要求20所述的光功率扰动方法，其中，在所述光检测信号为可调波长OTDR模式信号的情况下，所述方法还包括：
所述光网络终端接收来自光线路终端的所述业务光信号，并确定所述业务光信号的第三功率；
所述光网络终端获得经所述掺杂光波导调整功率后的所述业务光信号，并基于调整功率后的所述业务光信号确定第四功率；
所述光网络终端基于所述第三功率和所述第四功率确定所述业务光信号的第二功率变化量；
所述光网络终端根据所述业务光信号的第二功率变化量，以及所述可调波长OTDR模式信号的中心波长与分光器分支端口的滤波器的对应关系，确定所述光网络终端与分光器的分支端口的对应关系；
基于所述光网络终端与所述分光器的分支端口的对应关系，确定所述光网络终端的拓扑结构。
22.根据权利要求21所述的光功率扰动方法，其中，所述方法还包括：
获取所述可调波长OTDR模式信号在所述光分配网络中传输时所产生的瑞利反向散射和菲涅尔反射信号；其中，对于波长相同的所述可调波长OTDR模式信号采用的滤波器与所述可调波长饱和吸收模式信号采用的滤波器相同；
基于所述瑞利反向散射和菲涅尔反射信号获得OTDR光链路质量曲线，其中，所述OTDR光链路质量曲线是所述瑞利反向散射和菲涅尔反射信号的功率和光波导的距离之间的对应关系，所述光波导是连接所述光网络终端和所述分光器的介质。
23.根据权利要求12所述的光功率扰动方法，其中，所述掺杂光波导中掺杂元素包括铒、铥、铷中的一种或多种。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118011559A (zh) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 中兴通讯股份有限公司 | 可视化分光器、光分配网络及光分配系统 |
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2024
- 2024-01-17 CN CN202410068392.9A patent/CN117579964A/zh active Pending
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