CN1819502B - 光通讯波分复用设备中的波长控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光通迅波分复用设备中的波长控制电路，该电路包括光发送/接收器、波分复用器、光放大器、光监控信道和光纤五个模块：E₁、E₃串接、C₆、C₇串接后二者并联，并与J₁串联构成光发送/接收器；U_3A、R₄串联与U_2B串联、U_3B、D₂串联、U_3C、D₃串联并与R₁₀、R₁₁并联构成滤波电路与由R₅、R₆、R₇、C₄、U_3D、R₈、R₉、C₅构成的开关电路串联相接构成该波分复用器；由R₁、U_2A、M₁、M₂、M₃、M₄构成的放大器的输入端与该波分复用器的输出端相连接；由R₂、R₃、C₃、E₂、L₁、L₂、C₂、U₁、D₁构成的光纤控制信道与放大器的输出端相连接。本发明提供的该电路能够实现光波分复用的基本要求。

Description

光通讯波分复用设备中的波长控制电路

技术领域：

本发明涉及一种光通讯波的控制电路、具体涉及一种光通迅波分复用设备中的波长控制电路。 

背景技术

波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离、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众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。 

通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)，CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。 

CWDM和DWDM的区别主要有二点：一是CWDM载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用5到6个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二是CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避开了这一难点、因而大幅降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30％，CWDM是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，接到不同的接收机。以WDM技术为基础的具有分插复用功能和交叉连接功能的光传输网具有易于重构、良好的扩展性等巨大优势， 已成为未来高速传输网的发展方向，但在真正实现之前，还必须解决下列问题： 

1、网络管理 

目前，WDM系统的网络管理，特别是具有复杂的上/下通路需求的WDM网络管理仍处于不成熟期。如果WDM系统不能进行有效的网络管理，将很难在网络中大规模采用。例如在故障管理方面，由于WDM系统可以在光通道上支持不同类型的业务信号，一旦WDM系统发生故障，操作系统应能及时发现故障，并找出故障原因。但到目前为止，相关的运行维护软件仍不成熟；在性能管理方面，WDM系统使用模拟方式复用及放大光信号，因此常用的比特误码率并不适用于衡量WDM的业务质量，必须寻找一个新的参数来准确衡量网络向用户提供的服务质量等。如果这些问题不及时解决，将阻碍WDM系统的发展。 

2、互连互通 

由于WDM是一项新生的技术，其行业标准制定较粗，因此不同商家的WDM产品互通性较差，特别是在上层的网络管理方面。为了保证WDM系统在网络中大规模实施，需保证WDM系统间的互操作性以及WDM系统与传统系统间互连、互通，因此应加强光接口设备的研究。 

3、光器件 

一些重要光器件的不成熟将直接限制未来光传输网的发展，如可调谐激光器等。对于一些大的运营公司来说，在网络中处理几个不同的激光器就已经非常棘手了，更不用说几十路光信号了。通常光网络中需要采用4-6个能在整个网络中进行调谐的激光器，但目前这种可调谐激光器还无法进入商用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光通迅波分复用设备中的波长控制电路，该电路能够实现光波分复用。为解决上述技术问题本发明提供的一种光通讯波分复用设备中的波长控制电路，包括光发送/ 接受器、波分复用器、光放大器、光监控信道和光纤五个模块：信号通过与光发送/接收器输入端连接的光纤输入光发送/接收器，光发送/接收器的输出端接波分复用器输入端，光放大器的输入端连接波分复用器输出端，其输出端连接光监控信道，经过处理的信号最终通过光发送/接收器输出，光发送/接收器是由E₁、E₃串接电路与C₆、C₇串接电路并联后构成的电路与J₁串联构成；波分复用器包括由U_3A、R₄、U_2B串联电路，U_3B、D₂串联电路，U_3C、D₃串联电路及R₁₀、R₁₁串连电路并联构成的滤波电路和由R₅、R₆、R₇、C₄、U_3D、R₈、R₉、C₃串连构成的开关电路，滤波电路和开关电路之间串接；光放大器由R1、U2A、M1、M2、M3、M4并联组成；光监控信道由R₂、R₃、C₃、E₂、L₁、L₂、C₂、U₁、D₁并联构成。 

(1)光发送/接收器 

光发送/接收器主要产生和接收光信号。主要要求具有较高的波长精度控制技术和较为精确的输出功率控制技术。两种技术都有两种实现方法。常用控制波长的方式包括：温度控制，使激光器工作在恒定的温度条件下来达到控制精度的要求；波长反馈技术，采用波长敏感器件监控和比较激光器的输出波长，并通过激光器控制电路对输出波长进行精确控制。 

(2)波分复用器 

波分复用器(OMD)包括光合波器和光分波器。光合波器用于波分复用器发送端，是一种具有多个输入端口和一个输出端口的器件，它的每一个输入端口输入一个预选波长的光信号，输入的不同波长的光波由同一个输出端口输出。光分波器用于波分复用器接收端，正好与光合波器相反，它具有一个输入端口和多个输出端口，它将多个不同波长的光信号分离开来。 

光合波器一般有耦合器型、介质膜滤波器型和集成光波导型等种类。光分波器主要有介质膜滤波器型、集成光波导型、布拉格光栅型等种类。其中，集成光波导技术使用最为广泛，它利用光平面波导构 成N×M个端口传输分配器件，可以接收多个支路输入并产生多个支路输出，利用不同通道的置换，可用作光合波器也可用作光分波器。具有集成化程度高的特点，但是对环境较为敏感。 

(3)光放大器 

光放大器可以作为前置放大器、线路放大器、功率放大器，是光纤通信中的关键部件之一。目前使用的光放大器分为光纤放大器(OFA)和半导体光放大器(SOA)两大类，光纤放大器又有掺饵光纤放大器(EDFA)、掺镨光纤放大器(PDFA)、掺铌光纤放大器(NDFA)。其中，掺饵光纤放大器(EDFA)的性能优越，已经在波分复用实验系统、商用系统中广泛应用，成为现阶段光放大器的主流。对EDFA的基本要求是高增益且在通带内增益平坦、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振不相关等。半导体光放大器(SOA)早期受噪声、偏振相关性等因素的影响，性能不达到实用要求，后来在应变量子阱材料的SOA研制成功后，再度引起人们的关注。SOA结构简单、适于批量生产、成本低、寿命长、功耗小、还能与其它配件一块集成以及使用波长范围可望覆盖EDFA和PDFA的应用。 

(4)光监控信道 

根据ITU-TG.692建议要求，DWDM系统要利用EDFA工作频带以外的一个波长对EDFA进行监控和管理。目前在这个技术上的差异主要体现在光监控信道(OSC)波长选择、监控信号速率、监控信号格式等方面。 

由于采用了上述技术方案，本发明提供的该电路能够实现光波分复用的基本要求，本电路搭建的结构和线路合理，需要的相应的电器元器件相对要求不高，但其实现的功能能够满足光波分复用的功能要求。 

附图说明

图1为本发明提供的光通迅波分复用设备中的波长控制电路图； 

具体实施方式

如图1所示：一种光通迅波分复用设备中的波长控制电路，包括光发送/接收器1、波分复用器2、光放大器3、光监控信道4和光纤5五个模块。参见图1，E1、E3串接、C₆、C₇串接后二者并联，并与J₁串联构成光发送/接收器1，U_3A、R₄串联与U_2B串联、U_3B、D₂串联、U_3C、D₃串联并与R₁₀、R₁₁并联构成滤波电路与由R₅、R₆、R₇、C₄、U_3D、R₈、R₉、C₅构成的开关电路串联相接构成该波分复用器2，由R₁、U_2A、M₁、M₂、M₃、M₄构成的放大器3的输入端与该波分复用器的。输出端相连接，由R₂、R₃、C₃、E₂、L₁、L₂、C₂、U₁、D₁构成的光纤控制信道4与放大器3的输出端相连接。上述电路外接光纤5对该光纤信号进行处理。该波分复用器(OMD)包括光合波器21和光分波器22；光合波器21用于传输系统发送端，具有多个输入端口和一个输出端口，每一个输入端口输入一个预选波长的光信号，输入的不同波长的光波由同一个输出端口输出； 

光分波器22用于传输系统接收端，正好与光合波器相反，它具有一个输入端口和多个输出端口，它将多个不同波长的光信号分离开来。所述光合波器一般有耦合器型、介质膜滤波器型和集成光波导型中的一种或多种组合。 

所述光分波器主要有介质膜滤波器型、集成光波导型、布拉格光栅型中的一种或多种组合。 

所述光放大器为掺饵光纤放大器(EDFA)、掺镨光纤放大器(FDFA)、掺铌光纤放大器(NDFA)中的一种。 

所述光监控通道对光监控通道(OSC)波长选择、监控信号速率、监控信号格式进行监控。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实话例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动，便凡是未脱离本发明技术方案，对以上实话例所 作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (7)

1.一种光通讯波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：该电路包括光发送/接受器、波分复用器、光放大器、光监控信道和光纤五个模块：信号通过与光发送/接收器输入端连接的光纤输入光发送/接收器，光发送/接收器的输出端接波分复用器输入端，光放大器的输入端连接波分复用器输出端，其输出端连接光监控信道，经过处理的信号最终通过光发送/接收器输出，光发送/接收器是由E₁、E₃串接电路与C₆、C₇串接电路并联后构成的电路与J₁串联构成，其中，J₁的管脚“5”与E₁、E3连接处及C₆、C₇的连接处导通后接地；波分复用器由光合波器(21)和光分波器(22)串连构成，光合波器的电路连接为U_3A、R₄串联电路，U_3B、D₂串联电路，U_3C、D₃串联电路及R₁₀、R₁₁串连电路并联构成的滤波电路，其中，U_3A的“-”和U_3C的“+”接地，U_3A的“+”连接U_3B的“+”后和R₁₀一端连接后接J₁的一个输出端口，U_3C的“-”端连接在R₁₀和R₁₁之间，D₂和D₃的正极相互连接，其负极分别连接U_3B、U_3C的输出端；光分波器的电路连接为R₅、R₆、R₇、C₄的一端相互连接后与U_3D的“+”端连接，其另一端分别连接R₁、2.5V电压源、D₂正极和地，R₈和C₅并联在U_3D的“-”端和输出端之间，R₉一端接地，另一端接U_3D的“-”端，U_3D的输出端连接R₈和C₅并联的另一端并与光监控信道电路的R₃一端连接，R₃另一端连接U₁的ADJ端，此外，光分波器还包括U_2B，其输入端连接R₄，输出端连接光放大器的M₂的基极，上述光分波器的电路连接形成开关电路；光放大器的电路连接方式为M₁、M₃集电极连接后接R₂一端，M₂、M₄发射极连接后接R₁一端，R₁另一端接地，M₁、M₃的发射极分别连接M₂、M₄的集电极，M₁、M₄基极连接后接U_2A输出端，M₂、M₃基极连接后接U_2A的输入端，U_2A的输入端另外两个端口分别接地和连接5V电压源；光监控信道的电路为U₁的端口“CMD”“VOUT”之间并联D₁、C₂和E₂，D₁正极E₂负极连接U₁的“CMD”端并接地，D₁负极接U₁的“VOUT”端，并且在D₁负极和C₂之间的U₁“VOUT”端口输出线上接有L₁，C₃、R₂并联后接在E₂的非接地端与U₁的“ADJ”端口之间，U₁的“VIN”端口上并联有C₁和L₂，其中C₁的另一端接地，L₂另一端连接J1另一输出与E₁、C₆的并联端；上述符号中E表示电解电容；C表示电容；U表示运算放大器；R表示电阻；D表示二极管；M表示场效应管；J表示光纤接收转换集成器；L表示电感。

2.如权利要求1所述的光通迅波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：该光发送/接收器主要产生和接收光信号。

3.如权利要求1所述的光通迅波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：该波分复用器(OMD)包括光合波器(21)和光分波器(22)；光合波器(21)用于波分复用器的发送端，具有多个输入端口和一个输出端口，每一个输入端口对应输入一个预选波长的光信号，输入的不同波长的光波由同一个输出端口输出；光分波器(22)用于波分复用器的接收端，它具有一个输入端口和多个输出端口，它将多个不同波长的光信号分离开来。

4.如权利要求2所述的光通迅波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：所述光合波器可以采用耦合器型、介质膜滤波器型或集成光波导型中的一种或多种组合。

5.如权利要求2所述的光通迅波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：所述光分波器可以采用介质膜滤波器型，集成光波导型或布拉格光栅型中的一种或多种组合。

6.如权利要求3所述的光通迅波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：所述光放大器可以是掺饵光纤放大器(EDFA)、掺镨光纤放大器(PDFA)或掺铌光纤放大器(NDFA)中的一种。

7.如权利要求1所述的光通迅波分复用设备中的波长控制电路，其特征在于：所述光监控信道对光监控信道(OSC)的波长选择，监控信号速率、监控信号格式进行监控。

Images