CN1305237C - 调节滤光设备的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

对可调色散补偿器进行适当的调节，当色散补偿量发生变化时，该可调色散补偿器的通带中心波长发生变化。预先存储用于保持中心波长恒定的温度与色散补偿量之间的关系。在控制色散补偿量以获得最佳或最优传输质量后，根据所存储的关系将色散补偿量转换为温度，据此，控制温度以保持中心波长恒定。

Description

调节滤光设备的方法和装置
技术领域
本发明涉及滤光设备的调节，尤其涉及在光传输系统中使用的可调色散补偿设备的调节。
背景技术
近年来，为了提高光学波分复用(WDM)传输系统的容量已经做了很多工作。有两种提高容量的主要途径：一种是增加波长的数量，另一种是提高比特率。对于比特率，10Gb/s的光传输系统已经商品化，并且40Gb/s的光传输系统的开发目前正在进行。
当比特率提高时，由于光纤色散而使光信号波形变差的影响增加，并且传输质量的降低变得更加明显。也就是说，色散容限降低，降低了色散量的容许范围。除了在传统系统中用来进行色散补偿的色散补偿光纤以外，还需要提供能够处理对应于温度、时间等的色散变化的自动色散补偿系统。
一种在这种自动色散补偿系统中使用的可调色散补偿设备的实例为由M.Shirasaki等发表的文献“Dispersion Compensation Using theVirtually Imaged Phased Array”，1999年，APCC/OECC’99，1367-1370页中描述的VIPA(镜像相位阵列，Virtually Imaged Phased Array)。
在使用VIPA的自动色散补偿法中，当通过移动反射镜使色散补偿量改变时，通带的中心波长也会同时发生变化。结果，光信号光谱发生了变化，而影响传输质量。
此外，当光传输系统包括其他滤光设备时，例如光学MUX/DEMUX(复用/分解)滤光器时，总通带由这些滤光设备和VIPA的组合确定。当考虑由该组合确定的总通带时，即使在VIPA的通带中心与信号波长中心一致时也存在不能获得最优传输质量的情况。
当在光传输系统中使用具有上述通带特性的滤光设备时，如果仅仅简单调节色散补偿量以提供最佳结果，则在某些情况下传输质量可能降低。
此外，如果正确地控制了该滤光设备的中心波长，就不需要随后也正确地设置传输通路中的其他滤光设备(例如光学MUX/DEMUX滤光器)的通带中心波长。这对于光源的波长也一样。如果这些中心波长中的任何一个偏离了正确值，则将会导致传输质量的降低。此外，在这些设备中，可能存在中心波长不可控的一个或多个设备；因此，当考虑传输路径的总特性时，对这些特定的波长进行调节可能不会始终获得最佳结果。
发明内容
因此，本发明的目的是为使用具有上述特性的滤光设备的光传输系统提供一种滤光设备调节方法。
如上所述，在例如VIPA的滤光设备的情况下，当为了优化传输路径中的色散补偿量而改变色散补偿量时，通带中心也会改变。当设备的温度变化时，VIPA的通带也会改变，但是在这种情况下，色散补偿量基本保持不变。也就是说，诸如VIPA的滤光设备具有两个可调参数：色散补偿量和温度，这两个参数可以基本上相互独立地控制；并且具有根据这两个可调参数而变化的通带。
根据本发明，提供了一种用于使用滤光设备的光传输系统的滤光设备调节方法，所述滤光设备具有可以基本上相互独立地控制的第一和第二可调参数，以及根据第一和第二可调参数而变化的通带特性，该方法包括以下步骤：(a)控制第一可调参数，以使在光传输系统中所接收的光信号质量变得最好或最优；(b)根据在步骤(a)中的第一可调参数的变化量，确定第二可调参数的变化量，该变化量可以补偿在通带特性中导致的变化；以及(c)根据所确定的第二可调参数的变化量改变滤光设备的第二可调参数。
第一可调参数例如可以是滤光设备的色散补偿量，而第二可调参数例如可以是滤光设备的温度。
优选地，该方法还包括以下步骤：(d)在步骤(c)以后，重复执行步骤(a)和控制滤光设备的温度的步骤，直到在光传输系统中所接收的光信号质量变得最佳或最优。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的光传输系统的方框图；
图2是显示图1中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图3是根据现有技术的光传输系统的方框图；
图4是显示图3中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图5是显示VIPA中的色散补偿量与中心波长变化量之间的关系的曲线图；
图6是显示VIPA中的温度与中心波长变化量之间的关系的曲线图；
图7是显示色散补偿量与保持中心波长恒定的温度之间的关系的曲线图；
图8是显示中心波长偏离与Q值劣化之间的关系的曲线图；
图9是根据本发明第二实施例的光传输系统的方框图；
图10是显示图9中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图11是根据本发明第三实施例的光传输系统的方框图；
图12是显示图11中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图13是根据本发明第四实施例的光传输系统的方框图；
图14是显示图13中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图15是用于说明如何控制中心波长以获得最优光谱的简图；
图16是根据本发明第五实施例的光传输系统的方框图；
图17是显示图16中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图18是根据本发明第六实施例的光传输系统的方框图；
图19是显示图18中的色散补偿部分14的操作的流程图；
图20是根据本发明第七实施例的光传输系统的方框图；
图21是显示图20中的色散补偿部分14的操作的流程图；以及
图22是显示第一实施例的一个改进示例的流程图。
具体实施方式
图1显示了应用本发明第一实施例的光传输系统的一个示例的构造，图2显示了其相应的流程图。在本实施例和下文中描述的其他实施例中，滤光设备是可调色散补偿器(VIPA)，该滤光设备具有可以相互独立地设置的两个可调参数以及取决于这两个参数的通带特性，并且这两个可调参数是VIPA的色散补偿量和温度。在该可调色散补偿器中，当这些参数中的任何一个(色散补偿量或温度)发生变化时，通带特性都会发生改变，但是，在色散补偿量和温度之间基本上没有互相关联。
在图1中，从发送器10发出的光信号通过传输路径10传输，并进入色散补偿部分14。在现有技术中，如图3和4所示，将由耦合器15分离的接收光的一部分送入补偿量确定部分(误差监测器等)16，该补偿量确定部分16确定补偿量(步骤1000和1002)，并将它反馈给可调色散补偿器18，从而进行控制，以调节色散补偿量(20，步骤1004)。
此外，在本发明中，如此确定的色散补偿量转换成了中心波长的变化量，并且利用用于将其转换成用来补偿该变化(将波长移回到其初始值)的温度信息的预定转换表，将该色散补偿量转换成温度的变化量(22，步骤1006)，随后将该温度变化量反馈给可调色散补偿器18(24，步骤1008)。利用例如加热器，将可调色散补偿器18的温度控制在大约70到80摄氏度的温度范围内。
以下参照图5到7描述该转换表的具体示例。图5显示了给定的可调色散补偿器的色散补偿量及其中心波长的变化量。如图所示，在该可调色散补偿器中，色散补偿量与中心波长变化量之间基本上一一对应。图6显示了该可调色散补偿器的温度与中心波长变化量之间的关系。如图6所示，在该可调色散补偿器中，温度与中心波长变化量之间为线性关系。
由于在温度和色散补偿量之间没有相关性(如果温度发生变化，色散补偿量不发生变化)，所以无论何时色散补偿导致中心波长发生变化，都可以通过沿使中心波长移回其初始值的方向控制温度，来保持中心波长恒定。对于该可调色散补偿器，图7中显示了色散补偿量与用于移回中心波长的温度之间的关系，并且将该关系用作为用于将色散补偿量转换为温度的转换表。通过这种方式，对于任何给定的色散补偿量，可以唯一地确定抑制中心波长变化的温度。在所示的表中，对温度进行设定，以使通带中心波长与ITU-T Grid一致。
图8显示了在没有通过温度控制进行补偿的现有技术中，当中心波长偏离时的Q值劣化的计算结果。如图所示，如果中心波长偏离1.0nm，则发生大约0.6到0.7dB的Q值劣化；在另一方面，当根据本发明控制可调色散补偿器时，可以实现不导致中心波长偏离的自动色散控制，并且可以实现在抑制通带变化的影响的同时进行自动色散补偿的光传输系统。
图9显示了根据本发明第二实施例的光传输系统的构造，图10显示了相应的流程图。除了如在第一实施例中使用该表控制可调色散补偿器(22和24，步骤1006和1008)以外，本实施例通过考虑与其他滤光设备的波长和光源的波长有关的总特性来执行以下步骤；就是说，当监测传输质量(误差)(步骤1010)时，改变可调色散补偿器18的温度(也就是色散补偿器的通带中心波长)，以使传输质量变得最佳或最优(24，步骤1012)，在这之后，对色散补偿量进行控制(20，步骤1000到1004)。重复控制色散补偿量的步骤(步骤1000到1004)和控制温度的步骤(步骤1010和1012)，直到传输质量变得最佳或最优。通过这种方式，通过考虑与其他滤光设备的波长和光源的实际波长的关系，可以更适当地选择可调色散补偿器的中心波长，并且由此可以获得良好的传输质量。
图11显示了根据本发明第三实施例的光传输系统的构造，并且图12显示了相应的流程图。除了如在第一实施例中使用该表控制可调色散补偿器以外，本实施例通过考虑与其他滤光设备的波长和光源的波长有关的总特性来执行以下步骤；就是说，当利用光强监测器26监测所接收的光强(步骤1014)时，改变可调色散补偿器18的温度(也就是可调色散补偿器18的通带中心波长)，以使所接收的光强变得最佳或最优(24，步骤1016)。通过这种方式，通过考虑与其他滤光设备的波长和光源的实际波长的关系，可以更适当地选择可调色散补偿器18的中心波长，并且由此可以获得良好的传输质量。
图13显示了根据本发明第四实施例的光传输系统的构造，并且图14显示了相应的流程图。除了如在第一实施例中使用该表控制可调色散补偿器以外，本实施例通过考虑与其他滤光设备的波长和光源的波长有关的总特性来执行以下步骤；就是说，当通过光谱监测器28监测所接收的光谱(步骤1018)时，改变可调色散补偿器18的温度(也就是可调色散补偿器18的通带中心波长)，以使所接收的光谱变得最优(24，步骤1020)。可以考虑图15的(a)、(b)、和(c)部分中所示的方法来优化光谱。
(a)在波长的信号带内检测峰值，并获得一条比该峰值点低规定值(例如，20dB)的线，把该线的中心作为波段的中心。进行控制以使波段的中心与峰值之间的差异变为零。
(b)在波长的信号带内检测峰值，并获得离该峰值点相同距离处的波长λ1和λ2的功率P(λ1)和P(λ2)。进行控制以使P(λ1)和P(λ2)彼此相等。
(c)在波长的信号带内检测峰值，并获得比该峰值点低规定值(例如，20dB)的点处的波长λ1和λ2。进行控制以使λ1和λ2相对于峰值点处的波长λC的差异(也就是|λC-λ1|和|λC-λ2|)变得彼此相等。
通过这种方式，通过考虑与其他滤光设备的波长和光源的实际波长的关系，可以更适当地选择可调色散补偿器18的中心波长，并且由此可以获得良好的传输质量。
图16显示了根据本发明第五实施例的光传输系统的构造，并且图17显示了相应的流程图。除了第二实施例中进行的控制以外，改变光源10的波长、MUX滤光器30的中心波长、以及DEMUX滤光器32的中心波长中的任何一个或全部，以利用传输质量监测器16使传输质量变得最好或最佳(例如，最小误差率)(34，步骤1020)。图17显示了对DEMUX滤光器32进行控制的示例。通过这种方式，可以以整体的方式对诸如光源和光学MUX/DEMUX滤光器的可调设备进行优化，并且由此可以获得更好的传输质量。
图18显示了根据本发明第六实施例的光传输系统的构造，并且图19显示了其相应的流程图。除了在第三实施例中进行的控制以外，当监测所接收的光强时，改变光源10的波长、MUX滤光器30的中心波长、以及DEMUX滤光器32的中心波长中的任何一个或全部，以使所接收的光强变得最佳或最优(36，步骤1022)。图19显示了其中对DEMUX滤光器32进行控制的示例。通过这种方式，可以以整体的方式对诸如光源和光学MUX/DEMUX滤光器的可调设备进行优化，并且由此可以获得更好的传输质量。
图20显示了根据本发明第七实施例的光传输系统的构造，并且图21显示了相应的流程图。除了在第四实施例中进行的控制以外，当监测所接收的光谱时，改变光源10的波长、MUX滤光器30的中心波长、以及DEMUX滤光器32的中心波长中的任何一个或全部，以使光谱变得最优(38，步骤1024)，如在第四实施例的说明中所述。图21显示了其中对DEMUX滤光器32进行控制的示例。通过这种方式，可以以整体的方式对诸如光源和光学MUX/DEMUX滤光器的可调设备进行优化，并且由此可以获得更好的传输质量。
图22显示了参照图1和2描述的第一实施例的一个改进示例的流程图。在所示的示例中，仅当在色散补偿量中发生大于预定值的变化时才进行温度控制，以及/或者通过监测经过的时间而在每次经过预定长的时间时进行温度控制，而不是如第一实施例中那样，对色散补偿量中发生的任何量的变化都进行温度控制。图22显示了其中在发生大于预定量的变化时进行控制的示例(步骤1026)。
可以对第二到第七实施例进行类似的改进。可以通过计算机控制来实施以上所述的任何控制。

Claims (22)

1.一种用于使用滤光设备的光传输系统的滤光设备调节方法，该滤光设备具有可以相互独立地控制的第一和第二可调参数，并具有取决于所述第一和第二可调参数两者的通带特性，所述方法包括以下步骤：
(a)控制所述第一可调参数，以使所述光传输系统中的接收光信号质量变得最佳或最优；
(b)根据在所述步骤(a)中的所述第一可调参数的变化量，确定所述第二可调参数的变化量，该第二可调参数的变化量可以补偿在所述通带特性中发生的变化；以及
(c)根据所述确定的第二可调参数的变化量改变所述滤光设备的所述第二可调参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一可调参数是所述滤光设备的色散补偿量，并且所述第二可调参数是所述滤光设备的温度。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤
(d)重复执行所述步骤(a)～(c)，直到所述光传输系统中的接收光信号质量变得最佳或最优。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤
(d)重复执行所述步骤(a)～(c)，直到所述光传输系统中的接收光强变得最佳或最优。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括步骤
(d)重复执行所述步骤(a)～(c)，直到所述光传输系统中的接收光信号光谱变得最优。
6.根据权利要求3所述的方法，还包括步骤
(e)改变所述光传输系统中的另一个滤光设备的通带和/或光源的波长，以使所述光传输系统中的接收光信号质量变得最佳或最优。
7.根据权利要求4所述的方法，还包括步骤
(e)改变所述光传输系统中的另一个滤光设备的通带和/或光源的波长，以使所述光传输系统中的接收光强变得最佳或最优。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括步骤
(e)改变所述光传输系统中的另一个滤光设备的通带和/或光源的波长，以使所述光传输系统中的接收光信号光谱变得最优。
9.根据权利要求2所述的方法，其中当所述步骤(a)中的所述第一可调参数的变化量大于预定值时，和/或按照预定的时间间隔，执行所述步骤(b)和(c)。
10.根据权利要求3到5中任何一项所述的方法，其中当所述步骤(a)中的所述第一可调参数的变化量大于预定值时，和/或按照预定的时间间隔，执行所述步骤(b)到(d)。
11.根据权利要求6到8中任何一项所述的方法，其中当所述步骤(a)中的所述第一可调参数的变化量大于预定值时，和/或按照预定的时间间隔，执行所述步骤(b)到(e)。
12.一种用于使用滤光设备的光传输系统的滤光设备调节装置，该滤光设备具有可以相互独立地控制的第一和第二可调参数，并具有取决于所述第一和第二可调参数两者的通带特性，所述装置包括：
用于控制所述第一可调参数以使所述光传输系统中的接收光信号质量变得最佳或最优的装置；
用于根据由所述第一可调参数控制装置控制的所述第一可调参数的变化量确定所述第二可调参数的变化量的装置，所述第二可调参数的变化量可以补偿在所述通带特性中发生的变化；以及
用于根据所述确定的所述第二可调参数的变化量改变所述滤光设备的所述第二可调参数的装置。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一可调参数是所述滤光设备的色散补偿量，所述第二可调参数是所述滤光设备的温度。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括用于重复地执行所述色散补偿量控制装置的控制、所述温度变化量确定装置的确定、以及所述温度改变装置的改变、直到所述光传输系统中的接收光信号质量变得最佳或最优的装置。
15.根据权利要求13所述的装置，还包括用于重复地执行所述色散补偿量控制装置的控制、所述温度变化量确定装置的确定、以及所述温度改变装置的改变、直到所述光传输系统中的接收光强变得最佳或最优的装置。
16.根据权利要求13所述的装置，还包括用于重复地执行所述色散补偿量控制装置的控制、所述温度变化量确定装置的确定、以及所述温度改变装置的改变、直到所述光传输系统中的接收光信号光谱变得最优的装置。
17.根据权利要求14所述的装置，还包括用于改变所述光传输系统中的另一个滤光设备的通带和/或光源的波长，以使所述光传输系统中的接收光信号质量变得最佳或最优的装置。
18.根据权利要求15所述的装置，还包括用于改变所述光传输系统中的另一个滤光设备的通带或光源的波长，以使所述光传输系统中的接收光强变得最佳或最优的装置。
19.根据权利要求16所述的装置，还包括用于改变所述光传输系统中的另一个滤光设备的通带或光源的波长，以使所述光传输系统中的接收光信号光谱变得最优的装置。
20.根据权利要求13所述的装置，其中在由所述色散补偿量控制装置控制的变化量大于预定值时，和/或按照预定的时间间隔，激活所述温度变化量确定装置和所述温度变化装置。
21.根据权利要求14到16中任何一项所述的装置，其中在由所述色散补偿量控制装置控制的变化量大于预定值时，和/或按照预定的时间间隔，激活所述温度变化量确定装置、所述温度变化装置、以及所述重复执行装置。
22.根据权利要求17到19中任何一项所述的装置，其中在由所述色散补偿量控制装置控制的变化量大于预定值时，和/或按照预定的时间间隔，激活所述温度变化量确定装置、所述温度变化装置、所述重复执行装置、以及所述另一个滤光设备改变装置。
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