CN1790949A - 同步光传输系统中光信噪比监测的装置 - Google Patents

Abstract

一种光通信技术领域的同步光传输系统中光信噪比监测的装置，包括：高速光开关、耦合器、光检测器、电放大器、频谱分析单元、光检测单元、微处理器单元，待监测的信号经由光纤送至高速光开关，由高速光开关切割后的信号送至耦合器；耦合器输出的一路光信号经由光纤送入光检测单元，光检测单元输出的电信号送至微处理器单元；耦合器输出的另一路光信号送至光检测器，光检测器输出的电压信号经由电放大器放大后送入频谱分析单元，频谱分析单元的输出结果送至微处理器单元。本发明可用于动态可重构波分复用光传输系统，并且大大提高监测效率，缩短监测时间。

Description

同步光传输系统中光信噪比监测的装置

技术领域

本发明涉及的是一种光通信技术领域的装置，具体是一种同步光传输系统中光信噪比监测的装置。

背景技术

在光传输系统中，为了提高传输距离，往往大量采用光纤放大器技术，使系统的传输性能和传输质量受到光放大器等噪声源的影响，并且呈现出噪声累积现象。因此，光信噪比成为限制系统传输距离与传输质量的一个主要制约因素。这样监测接收端的光信噪比就成为了解系统工作性能、估计信号传输质量的一个十分重要的技术手段。在可重构光网络中，每个信道在被接收前都要经过复用、解复用和路由，而信号每经过一次复用器/解复用器，都要经受一定的滤波效应。在这一过程中，信道通带内的自发辐射(ASE)噪声不断积累，而信道外的ASE噪声被滤波器限制到了较低的水平，因此带内和带外ASE噪声的功率水平是不一样的，显然带内ASE噪声的功率水平决定了最终的光信噪比(OSNR)，也即信号质量。

经对现有技术文献的检索发现，美国专利号为US6813021，名为“Method andapparatus for monitoring optical signal-to-noise ratio(OSNR)usingpolarization-nulling method(基于偏振消光的监测光信噪比的装置和方法)”。该专利的装置中，光信号在解复用后先通过一个快速旋转的四分之一波片，再通过一个慢速旋转的起偏器，所得的光信号经过光电检测和放大后送入功率检测装置，通过测量在两个偏振方向上光功率的比值来监测光信号的OSNR。然而，这一技术的前提是假定信号的偏振度为(DOP)1，而这一条件在实际的光传输系统中并不满足。当PMD(偏振模式色散)存在于传输光纤中时，光信号具有两个在时间上互相延迟的正交偏振分量，即偏振的两个主状态，此时信号的偏振度小于1。因此，即使调整了信号偏振，也不能使信号偏振衡消。因此，这一技术在有PMD存在时，所测量的OSNR值中的误差很大。此外，在多信道WDM系统中，由于信道间的交叉相位调制(XPM)，造成信号的偏振态出现偏振散射效应，使信号的偏振度小于1，应用这一技术也会造成较大的OSNR测量误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷和不足，提供一种同步光传输系统中带内光信噪比监测的装置，使其可用于动态可重构波分复用(WDM)光传输系统，并且大大提高监测效率，缩短监测时间。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括：一个高速光开关、一个耦合器、一个光检测单元、一个光检测器、一个电放大器、一个频谱分析单元、一个微处理器单元。待监测的光信号首先送入高速光开关，此高速光开关由帧同步信号驱动，用于实现对光信号的切割，以抑制载荷信号而只让帧头信号通过。切割后的光信号送入一个耦合器，分为等功率的两路光信号，其中一路经由光纤送入光检测单元，用于测量光功率；光检测单元输出的电流信号送入微处理器单元。耦合器输出的另一路光信号经由光纤送至光检测器，光检测器输出的电信号由电放大器放大后送入频谱分析单元，频谱分析单元用于检测差拍噪声功率，其输出结果送入微处理器单元。微处理器单元对输入的光功率和差拍噪声功率进行计算，并根据已有的校正系数得到信号的光信噪比。

所述的高速光开关，开关速度达ns级，消光比＞20dB，并且开关特性与偏振无关。

所述的耦合器，采用50∶50的1×2耦合器。

所述的光检测器，带宽小于300MHz。

所述频谱分析单元，带宽小于300MHz。

本发明提出的带内OSNR监测装置，可以抗PMD及偏振散射等传输损伤，适用于同步模式传输系统。在同步模式传输系统中，数据码流由帧头和载荷组成，其中帧头中的数据具有固定的重复频率，如SDH系统中的帧头重复频率为1/125s。在频谱上，这些帧头对应于固定的频率间隔，而这些频率间隔之间频率区域对应于载荷的频谱；同时，信号的噪声也位于这一区域。通常情况下，由于噪声被信号频谱掩盖，因此不可能测到真正的噪声功率。而本发明通过信号切割的方法，抑制了载荷而只保留了帧头信息，可以通过测量噪声获得信号的OSNR。

本发明是一种适用于同步模式光传输系统的OSNR监测装置，它可以准确地测出带内OSNR，并且对于光传输系统中普遍存在的PMD和偏振散射效应具有很好的健壮性，能在存在这些效应时准确地工作，具有很好的应用前景。本发明大大提高监测效率，缩短监测时间。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：一个高速光开关1、一个50∶50的1×2耦合器2、一个光检测器3、一个电放大器4、一个频谱分析单元5、一个光检测单元6、一个微处理器单元7。待监测信号首先送入高速光开关1，此高速光开关由帧同步信号9驱动，用于实现对光信号的切割，以抑制载荷信号而只让帧头信号通过。切割后的光信号送入50∶50的1×2耦合器2，分为等功率的两路光信号，其中一路经由光纤送入光检测单元6，用于测量光功率；光检测单元6输出的电流信号送入微处理器单元7。耦合器2输出的另一路光信号经由光纤送至光检测器3，光检测器3输出的电信号由电放大器4放大后送入频谱分析单元5，频谱分析单元用于检测差拍噪声功率，其输出结果送入微处理器单元7。微处理器单元7对输入的光功率和差拍噪声功率进行计算，并根据已有的校正系数得到信号的光信噪比(OSNR)。OSNR的计算公式为：

${\mathrm{OSNR}}^2+(2-A\frac{P_{\mathrm{total}}^2}{N_{\mathrm{beat}}})\mathrm{OSNR}+(1-B\frac{P_{\mathrm{total}}^2}{N_{\mathrm{beat}}})=0$

上式中，A、B为校准系数，与光检测器的特性以及所采用的光滤波器特性有关，N_beat和P_total分别由频谱分析单元和光检测单元测得。

在本发明上述OSNR监测装置中，高速光开关1要求具有高的开关速度，以保证帧头信息在切割过程中不失真，因此要求光开关具有ns量级的开关速度；同时要求高速光开关1具有高的消光比，以实现对载荷信息的有效抑制，因此要求消光比大于20dB；同时还要求高速光开关1的开关特性与偏振无关，以有效抑制光传输过程中普遍存在的PMD和偏振散射效应带来的误差。实际使用中，高速光开关1可采用半导体放大器(SOA)光开关，如Ciphotonics公司的SOA-S-OEC-1550；或采用电吸收调制器(EAM)，如CYOptics的EAM10。

频谱分析单元5，根据光检测器的输出的电信号做快速傅立叶变换(FFT)，以得到信号的频谱信息。对于所使用的频谱分析单元5的带宽无严格要求，一般小于300MHZ即可，可使用安泰信公司的AT5006；或使用集成数字信号处理(DSP)电路，如德州仪器(TI)公司的TMS320VC5501。

Claims (5)

1、一种同步光传输系统中光信噪比监测的装置，包括：一个高速光开关(1)、一个50∶50的1×2耦合器(2)、一个光检测器(3)、一个电放大器(4)、一个频谱分析单元(5)、一个光检测单元(6)、一个微处理器单元(7)，其特征在于，待监测的信号经由光纤送至高速光开关(1)，由高速光开关(1)切割后的信号送至耦合器(2)，耦合器(2)输出的一路光信号经由光纤送入光检测单元(6)，光检测单元(6)输出的电信号送至微处理器单元(7)，耦合器(2)输出的另一路光信号送至光检测器(3)，光检测器(3)输出的电压信号经由电放大器(4)放大后送入频谱分析单元(5)，频谱分析单元(5)的输出结果送至微处理器单元(7)。

2、根据权利要求1所述的同步光传输系统中光信噪比监测的装置，其特征是，所述的高速光开关(1)，开关速度达ns级，消光比＞20dB，并且开关特性与偏振无关。

3、根据权利要求1所述的同步光传输系统中光信噪比监测的装置，其特征是，所述的耦合器(2)，采用50∶50的1×2耦合器。

4、根据权利要求1所述的同步光传输系统中光信噪比监测的方法，其特征是，所述的光电检测器(3)，带宽小于300MHz。

5、根据权利要求1所述的同步光传输系统中光信噪比监测的方法，其特征是，所述的频谱分析单元(5)，带宽小于300MHz。

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