CN1396739A - 光通信系统中的多信道光波长锁定装置和方法 - Google Patents

光通信系统中的多信道光波长锁定装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种光通信系统中的光波长锁定装置，包括：用于生成多个信道的光信号的多个光信号发生单元；以及接收多个信道的光信号并依次对每个信道的光信号进行波长波动控制的光波长锁定单元。因为多个传输光源使用一个光波长锁定单元，可以降低光波长锁定装置的制造成本，空间设计可以大为改善，系统的可靠性也可以提高。

Description

光通信系统中的多信道光波长锁定装置和方法
技术领域
本发明涉及光通信系统，特别涉及用于稳定传输光源波长的多信道光波长锁定装置和方法。
背景技术
通常，为了用光纤进行超高速通信，光通信系统采用光学多路传输方法，比如，光学时分复用(OTDM)，波长分割多路复用(WDM)，或光学频分复用(OFDM)方法。
在多路传输方法中，WMD方法把输入信道划分/变换成相互不同(1.3微米和1.5微米)的波长带，该方法已演化为密WMD(DWMD)方法，它把1.5微米波长带划分/变换成多个波长带。
典型地，使用DWMD方法的光通信系统用光波长锁定装置来抑制光信道间的损耗。在这方面，如果光信道间的波长间隔为0.4nm，就需要光波长锁定装置使传输光源的波长波动限制在±20pm范围内。
图1是根据现有技术的单信道光波长锁定装置的方框图。
如图1所示，现有的单信道光波长锁定装置包括，激光二极管10，把传输数据转变成光信号；光分接头12，用于从激光二极管10的输出信号中分离出一部分；光波长锁定单元14，对分离出来的光信号进行分析，并输出控制信号(ITEC)以控制光信号的波长波动(δλ)；以及热电冷却器(TEC)16，根据光波长锁定单元14输出的控制信号(ITEC)来控制激光二极管10的温度。
光波长锁定单元14包括：光波长滤波器(OWF)50，与光信号波长波动(δλ1)成比例地输出电流信号(IA，IB)；及控制电路52，根据OWF 50输出的电流信号(IA，IB)输出控制信号(ITEC)来驱动TEC 16。
下面说明上述结构的传统单信道光波长锁定装置的操作。
激光二极管10把需要传输的数据转变成光信号，并把它输出到光纤11，光分接头12分离出通过光纤11传输的光信号[P(λ+δλ)]，并把它输出到光波长锁定单元14。
光波长锁定单元14中的OWF 50接收光分接头12输出的光信号[P(λ+δλ)]，并与光波长波动(δλ)成比例地输出电流信号(IA，IB)，控制电路52根据输入的电流信号(IA，IB)间的差异产生控制信号(ITEC)。此时，电流信号(IA，IB)间的差异与波长波动(δλ)成正比。
相应地，TEC 16根据控制电路52输出的控制信号(ITEC)控制激光二极管10的温度。
也就是说，TEC 16根据控制信号(ITEC)的极性而冷却或加热，并控制激光二极管10的温度，从而控制激光二极管10发出的光信号的波长波动(δλ)。
如上所述，现有技术的单信道光波长锁定装置中，一个传输光源(比如，激光二极管)包括一个光波长锁定装置来控制光信号的波长波动。
图2显示了根据现有技术的多信道光波长锁定装置。
如图2所示，现有技术的多信道光波长锁定装置包括多个图1所示的单信道光波长锁定装置。
也就是说，为多个激光二极管(10-1～10-N)中的每一个提供了光分接头(12-1～12-N)、光波长锁定单元(14-1～14-N)和TEC(16-1～16-N)，来控制多个激光二极管(10-1～10-N)输出的光信号的波长波动。
因此，在现有技术的多信道光波长锁定装置中，因为要为每个激光二极管提供光波长锁定单元，在有N个传输信道的情况下，就需要有N个光波长锁定单元。
然而，一般来说，用在光波长锁定单元中的光波长滤波器是一个精密的光学部件，而且非常昂贵，这就增加了用光波长滤波器实现多信道光波长锁定装置的生产成本。
另外，在现有技术的多信道光波长锁定装置中，由于每个激光二极管都需提供光波长锁定单元，这也增加了安装空间。并且，由于光信号的光波长波动是利用不同的光波长锁定装置来控制，这也降低了系统的可靠性。
此外，还有一种利用阵列波导管栅(AWG)的多信道光波长锁定装置，然而它在波长分辩率和精度方面有局限性。
在此结合上面的参考资料，以更好地说明另外的或可选的细节、特征和/或技术背景。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种多信道光波长锁定装置和方法，它可以用一个光波长锁定单元来锁定多信道的光信号。
为了全部或部分达到至少上述的目的，提供了一种光通信系统中的光波长锁定装置，包括：多个光信号发生单元，用于生成多个信道的光信号；及光波长锁定单元，接收多个信道的光信号，并依次控制每个信道的光信号波长波动。
为了全部或部分实现至少这些优点，还提供了一种光通信系统中的多信道光波长锁定装置，包括：多个用于产生光信号的传输光源；多个用于控制传输光源温度的热电冷却器(TEC)；多个用于分离传输光源产生的光信号的光分接头；以及光波长锁定单元，接收来自光分接头的多个光信号，并向TEC输出用于每个光信号的波长波动的控制信号。
为了全部或部分实现至少这些优点，提供了一种光通信系统中的多信道光波长锁定装置，通过控制传输光源的温度来控制多个信道光信号的波长波动，其包括：第一切换器，用于切换多个传输光源输出的光信号中的一个；光波长滤波器，与切换器切换的光信号的波长波动成比例地输出电流信号；第二切换器，切换光波长滤波器输出的电流信号；以及控制电路，分析第二切换器切换的电流信号，并产生温度控制信号，以依次控制多个信道光信号的光波长波动。
为了全部或部分实现至少这些优点，还提供了一种光通信系统中的多信道光波长锁定方法，包括步骤：产生多个信道的光信号；接收多个信道的光信号，并依次控制每个信道光信号的波长波动。
为了全部或部分实现至少这些优点，还提供了一种光通信系统中的多信道光波长锁定方法，包括步骤：接收多个信道的光信号；从接收到的多个信道的光信号中选择一个信道的光信号；分析所选的光信号并控制光信号的光波长波动；以及依次改选其它信道的光信号。
本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。按所附的权利要求书具体指出的可实现并达到本发明的目的和优点。
附图说明
结合附图对本发明进行详细描述，其中相似的标号指示相似的元件。
图1显示的是根据现有技术的单信道光波长锁定装置的方框图；
图2显示的是根据现有技术的多信道光波长锁定装置的方框图；
图3显示的是根据本发明优选实施例的多信道光波长锁定装置的方框图；
图4详细说明图3所示的根据本发明优选实施例的多信道光波长锁定单元的结构；
图5显示的是图3所示的根据本发明优选实施例的多信道光波长锁定方法的流程图。
优选实施例详述
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
图3所示的是根据本发明的优选实施例的多信道光波长锁定装置的方框图。
如图3所示，本发明的多信道光波长锁定装置包括：多个光信号发生器100-1～100-N，用于产生N个信道的光信号；多信道光波长锁定单元200，控制光信号发生器100-1～100-N产生的多个信道的光信号的光波长波动。
也就是说，本发明是为多个传输光源(即，比如，激光二极管)提供一个多信道光波长锁定单元200。
多个光信号发生器(100-1～100-N)分别包括：用于产生光信号的激光二极管；光分接头，用于分离一部分从激光二极管发出的光信号，提供给多信道光波长锁定单元200；以及用于控制激光二极管温度的TEC。
如图4所示，多信道光波长锁定单元200包括：第一切换器30-1，根据同步信号，在由多个光分接头(22-1～22-N)分离出的N个信道的光信号[P(λi+δλI)(i＝1，...，N)中选择性地输出一个信道的光信号；光波长滤波器(OWF)30-2，与第一切换器30-1输出的光信号的波长波动(δλi)成比例地输出电流信号(iAi，iBi)；第二切换器30-3，根据同步信号切换OWF 30-2输出的电流信号(iAi，iBi)；控制电路30-4，根据第二切换器30-3输出的电流信号iAi和iBi间的差异为TEC 24-1～24-N产生驱动控制信号(ITECi)。
下面结合附图解释上述结构的多信道光波长锁定装置的操作。
光信号发生器100-1～100-N的激光二极管20-1～20-N把传输数据转变成光信号并传送到光纤50-1～50-N中，光分接头22-1～22-N分离出一部分通过光纤50-1～50-N传输的光信号。
多信道光波长锁定单元200依次选择光分接头22-1～22-N分离出来的N个信道的光信号[P(λi+δλI)(i＝1，...，N)，对应于光信号的波长波动(δλ1～δλN)生成驱动控制信号(ITEC1～ITECN)，并输出到多个TEC(24-1～24-N)。
相应地，TEC 24-1～24-N根据多信道光波长锁定单元200输出的驱动控制信号ITEC1～ITECN控制激光二极管的温度，从而激光二极管20-1～20-N发出的N个信道的光信号的波长波动δλ1可以被控制。
下面详细描述上述的操作过程。
如图5所示，光通信系统初始化之后，当N个信道的光信号[P(λi+δλI)(i＝1，...，N)从光分接头22-1～22-N输入后，第一切换器30-1切换N个信道的光信号[P(λi+δλI)(i＝1，...，N)中一个信道的光信号，即，第一个信道的光信号P(λ1+δλ1)，到OWF 30-2(步骤S1和S2)。
然后，OWF 30-2与切换的光信号P(λ1+δλ1)的波长波动δλ1成比例地输出电流信号(iA1，iB1)(步骤S3)，第二切换器30-3切换OWF 30-2输出的电流信号(iA1，iB1)到控制电路30-4(步骤S4)。
控制电路30-4分析输入的电流信号(iA1，iB1)，并对应于相应电流信号(iA1，iB1)间的差异产生驱动控制信号ITEC1，TEC 24-1根据控制电路30-4产生的驱动控制信号(ITEC1)控制激光二极管20-1的温度。
相应地，当激光二极管20-1的温度被控制后，光信号P(λ1+δλ1)的波长波动δλ1就被控制，从而光信号P(λ1+δλ1)也就稳定了(步骤S6)。
此后，控制电路30-4输出同步信号到第一切换器30-1和第二切换器30-3，来改选其它信道的光信号(步骤S7)。
因此，以同样的方式，第一切换器30-1根据同步信号依次切换第二至第N个信道的光信号[P(λ2+δλ2)～P(λN+δλN)]，OWF 30-2与光信号[P(λ2+δλ2)～P(λN+δλN)]的波长波动(δλ2～δλN)成比例输出电流信号[(iA2，iB2)～(iAN，iBN)]。
然后，通过第二切换器30-3，控制电路30-4依次接收OWF 30-2输出的电流信号[(iA2，iB2)～(iAN，iBN)]，并且输出控制信号ITEC2～ITECN；TEC(24-2～24-N)控制激光二极管20-2～20-N的温度，从而控制激光二极管(20-1～20-N)所发出的光信号的波长波动(δλ2～δλN)。
此后，当N个信道的光信号稳定之后，控制电路30-4终止这个过程(步骤S8)。
如上所述，本发明的光波长锁定装置和方法有如下的优点。
也就是说，因为多个传输光源使用一个光波长锁定单元，光波长锁定装置的制造成本可以减小。
另外，因为多个传输光源使用一个光波长锁定单元，空间设计可以大为改善，系统的可靠性也可以提高。
上述优选实施例和优点仅仅是示例性的，并不对本发明构成限制。本发明的原理可以适用于其它类型的设备。本发明的描述仅是说明性的，它并不限制权利要求的范围。对本领域技术人员来说，很显然本发明可以有许多替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，其不仅是结构等同的，也包括等同的结构。

Claims (12)

1.一种光通信系统中的多信道光波长锁定装置，包括：
多个传输光源，用于产生光信号；
多个热电冷却器(TEC)，用于控制所述多个传输光源的温度；
多个光分接头，用于分离所述传输光源产生的光信号；以及
一个光波长锁定单元，从所述光分接头接收所述的多个光信号，并向TEC输出用于各个光信号的波长波动的控制信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中的光波长锁定单元包括：
第一切换器，用于切换所述多个光信号中的一个；
光波长滤波器，与第一切换器切换的光信号的波长波动成比例地输出电流信号；
第二切换器，切换光波长滤波器输出的电流信号；以及
控制电路，根据第二切换器切换的电流信号生成控制信号来控制光信号的波长波动。
3.根据权利要求2所述的装置，其中的控制电路向第一切换器和第二切换器输出信道选择同步信号。
4.一种光通信系统中的光波长锁定装置，包括：
多个光信号发生单元，用于生成多个信道的光信号；以及
光波长锁定单元，接收所述多个信道的光信号，并依次控制各个信道光信号的波长波动。
5.根据权利要求4所述的装置，其中的光波长锁定单元包括：
第一切换器，切换所述多个信道光信号中一个信道的光信号；
光波长滤波器，与第一切换器切换的光信号的波长波动成比例地输出电流信号；
第二切换器，切换光波长滤波器输出的电流信号；以及
控制电路，分析第二切换器切换的电流信号，并产生控制信号来控制光信号的波长波动。
6.根据权利要求4所述的装置，其中的控制电路向第一切换器和第二切换器输出同步信号来依次切换所述多个信道的光信号。
7.一种光通信系统中的多信道光波长锁定装置，用于通过控制传输光源的温度来控制多个信道光信号的波长波动，该装置包括：
第一切换器，切换所述多个传输光源发出的光信号中的一个；
光波长滤波器，与第一切换器切换的光信号的波长波动成比例地输出电流信号；
第二切换器，切换光波长滤波器输出的电流信号；以及
控制电路，分析第二切换器切换的电流信号，并生成温度控制信号以依次对所述多个信道光信号的波长波动进行控制。
8.根据权利要求7所述的装置，其中的控制电路向第一切换器和第二切换器输出信道选择同步信号。
9.一种光通信系统中的多信道光波长锁定方法，包括以下步骤：
产生多个信道的光信号；以及
接收所述多个信道的光信号，并依次控制每个信道光信号的波长波动。
10.根据权利要求9所述的方法，其中的波长波动控制步骤包括：
接收多个信道的光信号；
从所述多个信道的光信号中选择一个信道的光信号；
与所选的光信号的波长波动成比例地生成电流信号；
根据生成的电流信号控制传输光源的温度；以及
改选其它信道的光信号；
11.一种光通信系统中的多信道光波长锁定方法，包括以下步骤：
接收多个信道的光信号；
从接收到的多个信道的光信号中选择一个信道的光信号；
分析所选的光信号，并控制光信号的波长波动；以及
依次改选其它信道的光信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中的波长波动控制步骤包括：
与所选光信号的波长波动成比例地生成电流信号；
根据生成的电流信号生成控制信号来控制波长波动；以及
根据控制信号来控制传输光源的温度。
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