WO2018103104A1

WO2018103104A1 - 跟踪光波长的装置和方法

Info

Publication number: WO2018103104A1
Application number: PCT/CN2016/109318
Authority: WO
Inventors: 赵家霖; 陈微; 满江伟; 付生猛; 曾理
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-06-14
Also published as: CN110192359A; CN110192359B

Abstract

本申请实施例公开了一种跟踪光波长的装置，包括：滤波模块，用于接收未知波长的第一光信号，并对第一光信号作滤波处理得到两路第二光信号，并将该两路第二光信号输出至光电转换模块；光电转换模块，用于接收该两路第二光信号，并对该两路第二光信号作光电转换处理得到两路第一电信号，并将该两路第一电信号输出至控制模块；控制模块，用于接收该两路第一电信号，并根据该两路第一电信号调节滤波模块的工作参数，以使该两路第一电信号之间满足第一预设关系；调节工作参数后的滤波模块，还用于接收可调谐激光器输出的第三光信号，并对第三光信号作滤波处理后得到两路第四光信号，并将该两路第四光信号输出至光电转换模块；光电转换模块还用于接收该两路第四光信号，并对该两路第四光信号作光电转换处理得到两路第二电信号，并将该两路第二电信号输出至控制模块；控制模块还用于接收该两路第二电信号，并根据该两路第二电信号调节可调谐激光器的工作参数，以使该两路第二电信号之间满足第二预设关系，使得第三光信号的波长与第一光信号的波长对准。

Description

跟踪光波长的装置和方法

技术领域

本申请实施例涉及光通信领域，并且更具体地，涉及一种跟踪光波长的装置和方法。

背景技术

在现有的相干光通信系统中，为了提高接收灵敏度、增加传输距离，接收端采用相干检测技术。在相干检测的原理中，需要预知发送端信号光的波长，并将接收端本振激光器的波长调节到与发送端波长一致。波长偏差越大，功率代价越大。通常，发送端本振激光器是集成可调谐激光器组件(Integrable Tunable Laser Assembly,ITLA)，会经过标准具对其波长进行标定。但是，在有些相干系统的应用中，为了降低发送端的成本，会考虑采用无波长锁定器(Wavelength Locker,WL)的光源。如果发送端无波锁，发送端激光器的波长在使用时是不确定的，即，会在一定的波长范围内波动。这种情况下，实现接收端的本振激光器对发送端信号光的波长跟踪变得尤为重要。

发明内容

本申请提供了一种跟踪光波长的装置和方法，能够实现对光信号的波长的跟踪。

第一方面，本申请提供了一种跟踪光波长的装置，滤波模块、光电转换模块和控制模块，滤波模块用于接收未知波长的第一光信号，并对第一光信号作滤波处理分别得到两路第二光信号，并将该两路第二光信号输出至光电转换模块，其中，该两路第一电信号与该两路第二光信号是一一对应的；光电转换模块用于接收该两路第二光信号，并对该两路第二光信号作光电转换处理得到两路第一电信号，并将该两路第一电信号输出至控制模块；控制模块用于接收该两路第一电信号，并根据该两路第一电信号调节滤波模块的工作参数，以使该两路第一电信号之间满足第一预设关系；调节工作参数后的滤波模块，还用于接收可调谐激光器输出的第三光信号，并对第三光信号作滤波处理后得到两路第四光信号，并将该两路第四光信号输出至光电转换模块；光电转换模块还用于接收该两路第四光信号，并对该两路第四光信号作光电转换处理分别得到两路第二电信号，并将该两路第二电信号输出至控制模块，其中，该两路第二电信号与该两路第四光信号之间是一一对应的；控制模块还用于接收该两路第二电信号，并根据该两路第二电信号调节可调谐激光器的工作参数，以使该两路第二电信号之间满足第二预设关系，使得第三光信号的波长与第一光信号的波长对准。

这里，第一光信号为发送端光源发出的光信号，第一光信号的波长是未知的。第三光信号为接收端的可调谐激光器发出的光信号,第三光信号的波长是可调的。通过调节各器件的工作参数，要使得第三光信号的波长与第一光信号的波长对准，即认为第三光信号的波长与第一光信号的波长相等。

但是，考虑到实际操作中的偏差，两个波长完全相等仅是一种理想状态，实际操作中，基本相等(或者说，近似相等)即认为是两个波长相等。

在本申请实施例中，波长相等也可以认为是两个波长对准。应理解，跟踪光波长的装置是为了实现第三光信号对第一光信号的波长的跟踪，即，理想情况下，第三光信号的波长与第一光信号的波长应完全相等，偏差为零。但是考虑到实际操作中不可避免的存在误差。因此，这里只要实现第三光信号的波长与第一光信号的波长基本相等，即可认为实现了三光信号的波长对第一光信号的波长的跟踪。

在一种可能的实现方式中，滤波模块包括第一滤波器和第二滤波器，该第一预设关系包括第三预设关系和第四预设关系，控制模块用于调节第一滤波器的工作参数，以使该两路第一电信号之和满足第三预设关系；控制模块还用于调节第二滤波器的工作参数，以使该两路第一电信号之差满足第四预设关系。

在一种可能的实现方式中，第二预设关系包括第五预设关系和第六预设关系，控制模块用于根据该两路第二电信号，调节可调谐激光器的工作参数，以使该两路第二电信号之和满足第五预设关系，该两路第二电信号之差满足第六预设关系。

在一种可能的实现方式中，第一滤波器为微环滤波器，第二滤波器为马赫增德尔干涉仪MZI滤波器，其中，微环滤波器具体用于对第一光信号作第一滤波处理，并将经过第一滤波处理的第一光信号输出至MZI滤波器，MZI滤波器具体用于对经过第一滤波处理的第一光信号作第二滤波处理，得到该两路第二光信号。

在一种可能的实现方式中，第三预设关系为：该两路第一电信号之和大于或等于第一预设阈值；第四预设关系为：该两路第一电信号之差小于或等于第二预设阈值，其中，第一预设阈值大于第二预设阈值。

在一种可能的实现方式中，第五预设关系为：该两路第二电信号之和大于或等于第三预设阈值；第六预设关系为：该两路第二电信号之差小于或等于第四预设阈值，其中，第三预设阈值大于第四预设阈值。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括：监测模块，用于监测经过第一滤波处理的第一光信号，并在经过第一滤波处理的第一光信号发生突变时，向控制模块发送反馈信号。

可选地，监测模块可以为监控光电二极管(Monitor Photodiode，MPD)。

在一种可能的实现方式中，当该两路第一电信号满足第三预设关系时，第一光信号的波长对准微环滤波器drop端口透过率曲线的峰值波长，当该两路第一电信号满足第四预设关系时，第一光信号的波长对准MZI滤波器两个输出端口的透过率曲线的交点对应的波长。

在一种可能的实现方式中，当该两路第二电信号满足第五预设关系时，第三光信号的波长对准微环滤波器drop端口透过率曲线的峰值波长，当该两路第二电信号满足第六预设关系时，第三光信号的波长对准所述MZI滤波器两个输出端口的透过率曲线的交点对应的波长。

第二方面，本申请提供了一种跟踪光波长的方法，接收未知波长的第一光信号，对第一光信号作滤波处理后，得到两路第二光信号；对该两路第二光信号作光电转换处理，分别得到两路第一电信号，其中，该两路第一电信号与该两路第二光信号是一一对应的；根据该两路第一电信号调节滤波处理的工作参数，以使该两路第一电信号之间满足第一预设关系；接收第三光信号，第三光信号的波长可调，并对该第三光信号作滤波处理得到两路第四光信号；对该两路第四光信号作光电转换处理，分别得到两路第二电信号，其中，该两路第二电信号与该两路第四电信号是一一对应的；根据该两路第二电信号调节第三光信号的波长，以使该两路第二电信号之间满足第二预设关系，使得第三光信号的波长与第一光信号的波长对准。

在一种可能的实现方式中，该第一预设关系包括第三预设关系和第四预设关系，以及，根据该两路第一电信号调节滤波处理的工作参数，以使该两路第一电信号之间满足第一预设关系，包括：根据该两路第一电信号调节滤波处理的第一工作参数，以使该两路第一电信号之和满足第三预设关系；根据该两路第一电信号调节滤波处理的第二工作参数，以使该两路第一电信号之差满足第四预设关系。

这里调节滤波处理的第一工作参数，可以对应到跟踪光波长的装置中调节第一滤波器的工作参数。而调节滤波处理的第二工作参数，可以对应到跟踪光波长的装置中调节第二滤波器的工作参数。

在一种可能的实现方式中，该第二预设关系包括第五预设关系和第六预设关系，该两路第二电信号之间满足第二预设关系，包括：该两路第二电信号之和满足第五预设关系，该两路第二电信号之差满足第六预设关系。

在一种可能的实现方式中，对第一光信号作滤波处理，得到两路第二光信号，包括：对第一光信号作第一滤波处理，并对经过第一滤波处理后的第一光信号作第二滤波处理，得到该两路第二光信号，其中，第一滤波处理是通过微环滤波器作的，第二滤波处理是通过MZI滤波器作的。

在一种可能的实现方式中，第三预设关系为：该两路第一电信号之和大于或等于第一预设阈值，第四预设关系为：该两路第一电信号之差小于或等于第二预设阈值，其中，第一预设阈值大于第二预设阈值。

在一种可能的实现方式中，第五预设关系为：该两路第二电信号之和大于或等于第三预设阈值，第六预设关系为：该两路第二电信号之差小于或等于第四预设阈值，其中，第三预设阈值大于第四预设阈值。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：监测经过第一滤波处理后的第一光信号，并在经过第一滤波处理后的第一光信号发生突变时，生成反馈信号。

在本申请实施例中，控制模块通过两次调节过程，第一次调节滤波模块的工作参数，使得未知波长的光信号的波长与滤波模块的工作波长相等。第二次调节可调谐激光器，使得可调谐激光器输出的信号光的波长与滤波模块的工作波长相等，从而达到了使激光器的波长与未知波长的光信号的波长对准的目的，实现了接收端的激光器对发送端的未知波长的信号光的波长跟踪。

附图说明

图1示出了微环滤波器的工作原理简图。

图2示出了MZI滤波器的工作原理简图。

图3为本申请实施例提供的跟踪光波长的装置200的示意图。

图4为本申请实施例提供的跟踪光波长的方法300的示意性流程图。

图5为本申请实施例提供的跟踪光波长的装置的一例。

图6为本申请实施例提供的跟踪光波长的方法的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例的技术方案进行说明。

本申请实施例提供的技术方案，可应用于需要跟踪未知波长的信号光的波长的场景。例如，在相关光通信系统中，接收端光源通常需要对发送端光源的光波长进行跟踪(或者说，对准)。由于，接收端与发送端的波长偏差越大，系统消耗的功率越大。因此，应尽可能的使接收端的波长与发送端的波长相等。而在很多相干系统的应用中，为了降低发送端的成本，会使用没有波长锁定器的光源。这样，发送端的发出的信号光的波长是波动不确定的。在这种情况下，如果接收端要与发送端的波长偏差保持尽可能的小，应当实现对发送端的光波长的自动跟踪。

为此，本申请实施例提供了一种跟踪光波长的装置和方法，以实现对未知波长的光信号的波长的跟踪。

首先，对本申请实施例中涉及到的两个滤波器(微环滤波器和MZI滤波器)及其工作原理作简单介绍。

微环滤波器

图1示出了微环滤波器的工作原理简图。如图1所示，微环滤波器(以单环为例)是由一条直波导和一个环形波导构成的。具体的工作原理如下：

信号光从直波导#1的端口A入射，在邻近环形波导(也称作微环)时会发生相互耦合，使得直波导#1中的信号光不断耦合进入微环中。同时，微环中的部分信号光也不断地耦合进入直波导#1，并由直波导#1的B端口输出。耦合进入微环的信号光在微环中不停地旋转而发生谐振，并在邻近直波导#2时也发生相互耦合，并使得微环中的部分信号光不断地耦合进入直波导#2中，并由直波导#2的端口C输出。

实际上，从端口A入射一定波长范围的光，特定波长(满足微环谐振条件)的光由端口C输出，不满足微环谐振条件的光从端口B输出。因此，微环滤波器的作用主要是用于滤波。即，对特定波长的光起到滤波的作用。

另外，端口D还可以用于输入新波长的信号光，并由端口B输出。

例如，从端口A入射的光包括三个波长，分别为λ₁、λ₂和λ₃。其中，满足微环滤波器的谐振条件的光波长为λ₁。因此，波长为λ₁的光从端口C输出，而波长为λ₂和λ₃的光波长从端口Β输出。并且，如果从端口D输入波长为λ₄的光信号，且λ₄满足微环滤波器的谐振条件，则波长为λ₄的光会从端口Β输出。因此，端口Β最终输出的光波长为λ₂、λ₃和λ₄。

在实际使用时，端口A也称作输入(In)端口，端口B也称作通过(Through)端口，端口C也称作透过(Drop)端口，端口D也称为增加(Add)端口。可参见图1。

MZI滤波器

马赫-增德尔干涉仪(Mach Zehnder Interferometer,MZI)用作滤波器时也称为MZI滤波器。MZI使用两条不同长度的干涉路径决定不同的波长输出。

图2示出了MZI滤波器的工作原理简图。如图2所示，MZI滤波器具有两个输入端口(如图2中所示的端口1和端口2)和两个输出端口(如图2中所示的端口3和端口4)。从任一个输入端口输入的光信号，沿着上输入波导传输。经过耦合区#1时，一部分光会耦合进入下输入波导。这样，光会进入MZI两个长度不等的臂长(波导)。再经过上下两个输出波导的耦合区#2的耦合，从两个输出端口输出。由于MZI的两个臂长不等，两者之间存在一定的长度差。由于不同波长的光发生干涉的效果不同，因而可以起到滤波的作用。

以下结合图3至图5，对本申请实施例提供的跟踪光波长的装置进行详细说明。

图3为本申请实施例提供的跟踪光波长的装置200的示意性框图。如图3所示，装置200包括：滤波模块210、光电转换模块220和控制模块230。其中，滤波模块210用于对接收到的光信号作滤波处理，光电转换模块220用于将接收到的光信号转换为电信号。控制模块230用于反馈调节滤波模块210，以实现装置200对光信号的波长跟踪。

下面结合图4，对申请实施例的跟踪光波长的方法300应用于跟踪光波长的装置200，以对未知波长的光信号的波长进行跟踪的过程作详细说明。

需要说明的是，以下编号“第一”、“第二”仅仅用于为了区分不同的对象。例如，为了区分不同的光信号或者电信号。不应对本申请实施例的保护范围构成任何限定。

图4为本申请实施例提供的跟踪光波长的方法300的示意性流程图。如图4所示，方法300包括步骤310-360。

310、滤波模块接收未知波长的第一光信号，并对第一光信号作滤波处理得到两路第二光信号，并将该两路第二光信号输出至光电转换模块。

需要说明是，这里的第一光信号为波长未知的光信号，作为需要对准(或者说，跟踪)的目标光信号。

滤波模块对第一光信号作滤波处理后，第一光信号分作两路第二光信号传输至光电转换模块。

320、光电转换模块接收该两路第二光信号，并对该两路第二光信号作光电转换处理分别得到两路第一电信号，并将该两路第一电信号输出至控制模块。

在步骤320，光电转换模块对该两路第二光信号分别作光电转换，使得该两路第二光信号转换为两路电信号输出至控制模块。

该两路第一电信号与该两路第二光信号是一一对应的。即，光电转换模块对一路第二光信号作光电转换处理，得到一路第一电信号。对另一路第二光信号作光电转换处理，得到另一路第一电信号。

本申请实施例对于光电转换模块的具体实现不作任何限定。既可以参考现有技术中用作光电转换的结构，也可以自行进行设计。

可选地，作为一个实施例，光电转换模块可以包括第一光电转换单元和第二光电转换单元，其中，第一光电转换单元和/或第二光电转换单元可以由光电二极管(Photo-Diode，PD)和跨阻放大器(Trans-Impedance Amplifier，TIA)串联组成。

具体地，第一光电转换单元和第二光电转换单元对该两路第二光信号分别作光电转换，将其转换为电信号输出。

可以理解的，光电转换模块的作用是将从滤波模块输出的两路光信号转换为电信号。因此，通过PD和TIA实现光电转换仅是作为一个示例，本领域技术人员在此结构基础上所作的简单变换，或者容易想到的能够实现光电转换作用的其它结构，都应落入本申请实施例的保护范围。

330、控制模块接收该两路第一电信号，并根据该两路第一电信号调节滤波模块的工作参数，以使该两路第一电信号之间满足第一预设关系。

滤波器的工作参数包括但不限于工作电压、工作电流等。具体地，应根据滤波模块的类型确定。例如，如果滤波模块为电流调谐，则可以通过增大或减小滤波模块中注入的电流，使滤波模块的工作波长往变小的方向或变大的方向移动。如果滤波模块为热调谐，则可以通过增大或减小滤波模块的加热电压，使其工作波长往波长变小或变大的方向移动。

这里，第一预设关系是指输入光信号(即第一光信号)的波长与滤波器的工作波长对准时，两路第一电信号之间需要满足的关系。后文会作详细说明。

340、调节工作参数后的滤波模块接收可调谐激光器输出的第三光信号，对第三光信号作滤波处理得到两路第四光信号，并将该两路第四光信号输出至光电转换模块。

这里的第三光信号为可调谐激光器输出的光信号。实际上，本申请实施例提供的跟踪光波长的方法，目的是在第一光信号的波长未知的情况下，将可调谐激光器的波长调节到与第一光信号的波长对准。即，实现可调谐激光器发出的光信号的波长对第一光信号的波长的跟踪。

步骤340的具体实现与前述步骤310类似，仅是处理的光信号由第一光信号变为可调谐激光器输出的第三光信号。可参见前文步骤310的描述，此处不再赘述。

350、光电转换模块接收该两路第四光信号，对该两路第四光信号作光电转换处理分别得到两路第二电信号，并将该两路第二电信号输出至控制模块。

与前述步骤320类似，可参见前文步骤320的说明。

类似地，该两路第二电信号与该两路第四光信号是一一对应的。

360、控制模块接收该两路第二电信号，并根据该两路第二电信号调节可调谐激光器的工作参数，以使该两路第二电信号之间满足第二预设关系，使得第三光信号的波长与第一光信号的波长对准。

与第一预设关系类似，第二预设关系为第三光信号的波长与滤波模块的工作波长对准时，两路第二电信号之间需要满足的关系。

应理解，跟踪光波长的装置是为了实现第三光信号对第一光信号的波长的对准(即，相等)。即，在理想情况下，第三光信号的波长与第一光信号的波长应完全相等，偏差为零。但是考虑到实际操作中不可避免的存在误差。因此，这里只要实现第三光信号的波长与第一光信号的波长基本相等(或，近似相等)，即可认为实现了三光信号的波长对第一光信号的波长的跟踪。

通过上述步骤310-330，使得滤波模块的工作波长与第一光信号的波长对准。通过步骤340-360，使得激光器输出的第三光信号的波长与滤波模块的工作波长对准。

此时，我们认为第一光信号的波长与第三光信号的波长达到了对准。即，实现了可调谐激光器对未知波长的光信号的波长的跟踪。

在本申请实施例中，跟踪光波长的装置，首先通过调节滤波模块的工作参数，使得将未知波长的光信号的波长与滤波模块的工作波长对准。再通过调节可调谐激光器的工作参数，使得可调谐激光器输出的光信号的波长与滤波模块的工作波长对准，使得可调谐激光器的输出波长与未知波长的光信号的波长对准。从而能够实现对未知波长的光信号的波长的跟踪。

可选地，作为一个实施例，滤波模块包括第一滤波器和第二滤波器，第一预设条件包括第三预设关系和第四预设关系，控制模块用于调节第一滤波器的工作参数，以使该两路第一电信号之和满足第三预设关系；控制模块还用于调节第二滤波器的工作参数，以使该两路第一电信号之差满足第四预设关系。

具体地，滤波模块可以由两个滤波器(即，第一滤波器和第二滤波器)构成。此时，滤波模块对光信号的滤波处理可以分别由第一滤波器、第二滤波器作滤波处理实现。同时，控制模块对滤波模块的调节具体为分别对第一滤波器和第二滤波器的工作参数的调节。

可选地，作为一个实施例，第一滤波器可以为微环滤波器，第二滤波器可以为MZI滤波器。

对于微环滤波器，工作波长表示微环滤波器drop端口透过率曲线的峰值对应的波长(以下称作峰值波长)。对于MZI滤波器，工作波长表示两个输出端口透过率曲线的交点波长。

具体地，在本实施例中，微环滤波器具体用于对第一光信号作第一滤波处理，并将经过第一滤波处理的第一光信号输出至MZI滤波器，MZI滤波器具体用于对经过第一滤波处理的第一光信号作第二滤波处理，得到该两路第二光信号。

另外，第一滤波器还可以为利用光栅辅助同向耦合器的等其他滤波器结构。

以下结合图5，以第一滤波器为微环滤波器、第二滤波器为MZI滤波器作为示例，对本申请实施例的跟踪光波长的详细过程作举例说明。

图5示出了本申请实施例提供的跟踪光波长的装置的示意性结构图。如图5所示，该装置包括：

微环滤波器，包括4个端口，其中，端口1和端口2为输入端口，端口3和端口4为输出端口。

MZI滤波器，包括4个端口，其中，端口5和端口6为输入端口，端口7和端口8为输出端口。

其中，微环滤波器的2个输出端口与MZI滤波器的两个输入端口分别通过波导连接。如图5中所示，端口3与端口5连接，端口4与端口6连接。

光电转换模块，与MZI滤波器的两个输出端口通过波导连接。

控制电路，与光电转换模块通过导线连接。

以下对在图5所示的结构中跟踪光波长的方法进行详细说明。

410、微环滤波器接收从端口1输入的光信号#1，经过第一滤波处理，得到光信号#2，光信号#2从端口3输出。

具体地，光信号#1在微环滤波器中的滤波原理可以参见前文对微环滤波器的工作原理所作的说明，这里不再赘述。

需要说明的是，在步骤401执行的过程中，微环滤波器的端口2始终是关闭的。或者，可调谐激光器是关闭不发光的。

402、光信号#2输入至MZI滤波器，经过第二滤波器处理的，得到两路光信号(分别记作光信号#31和光信号#32)，并由MZI滤波器的端口7和端口8输出。

具体地，光信号#2通过连接端口3的波导传输至MZI滤波器的端口5，并由端口5输入MZI滤波器。沿着MZI滤波器的上输入波导传输，在经过耦合区1时，经过邻近波导的耦合作用，一部分光信号进入MZI滤波器的下输入波导。光信号#31和光信号#32分别沿着MZI滤波器的上下波导传输，经过耦合区2的耦合，从端口7和端口8分别输出至光电转换模块的两个支路。为了便于说明，将图5中PD1和TIA1构成的支路记作第一支路，将PD2和TIA2构成的支路记作第二支路。

403、光信号#31沿着第一支路，经过光电转换处理，得到电信号#41，光信号#32沿着第二支路，经过光电转换处理，得到电信号#42。电信号#41和电信号#42输出至控制电路。

404、控制电路检测电信号#41和电信号#42，通过反馈调节微环滤波器和MZI滤波器的工作参数，使得电信号#41和电信号#42满足第一预设关系。为了便于说明，以该两路第一电信号(即，电信号#41和电信号#42)为电压值作为示例，并将这两个电压值分别记作V₁、V₂。

第一预设关系包括第三预设关系和第四预设关系。控制电路调节微环滤波器，使得V₁、V₂之和满足第三预设关系。再通过调节MZI滤波器使得V₁、V₂之差满足第四预设关系。

具体地，第三预设关系为：该两路第一电信号之和大于或等于第一预设阈值。第四预设关系为：该两路第一电信号之差小于或等于第二预设阈值。其中，第一预设阈值大于第二预设阈值。

第三预设关系和第四预设关系可以表示为如下公式(1)和公式(2)。

V₁+V₂≥第一预设阈值 (1)

V₁-V₂≤第二预设阈值 (2)

具体地，在步骤404中，控制电路包括两个调节过程：

(1)调节微环滤波器。

控制电路计算该两路电压之和，并通过反馈一个用来调节微环滤波器的工作状态的电压信号或电流信号，直至该两路电压信号之和等于或大于第一预设阈值。

这里的电压值应该为归一化后的数值。

另外，第一预设阈值的理想取值为该两路电压(即，V₁、V₂)之和的最大值。考虑到实际操作的误差，允许第一预设阈值与该两路电压之和的最大值可以有一个较小的偏差。

应理解，在不考虑光能量损失的情况下，MZI滤波器的两个输出端口的光能量等于微环滤波器的输入端口输入的光能量。因此，实际操作时，控制电路调节调节微环滤波器的工作参数，直至该两路电压之和达到最大。此时，表明微环滤波器的Drop端的透过率曲线的峰值波长与光信号#1的波长相等(理论上相等，实际也可以有一定的偏差，即达到基本相等)。

判断两路电压之和的最大值，可以通过存储若干个该两路电压之和的值，从中确定出该两路电压之和值中的最大值。

图6为本申请实施例提供的跟踪光波长的方法的过程示意图。根据微环滤波器的特性，其Drop端口的透过率曲线为洛伦兹型。如图6中(a)所示，峰值波长附近的曲率较小。因此，控制电路在调节微环滤波器的工作参数，以使其波长往变大或变小的方向移动的过程中，如果偏离峰值波长的波长波动范围较小时，透过率曲线不会发生明显的变化。而光电二极管(Photo Diode，PD)也很难检测出非常微弱的光功率的变化。因此，控制电路调节微环滤波器，只能起到粗调的作用。即，控制电路通过调节微环滤波器只能实现粗略的跟踪。实验表明，这个过程的跟踪精度约为几个GHz。以下，将跟踪精度记作频偏Δf。

实际上，频偏Δf表征的物理意义为，两路光信号的波长与微环滤波器Drop端口的透过率曲线的峰值波长对准后的频率偏差。参见图6，以上述两路电压之间满足公式(1)为例，当控制电路检测到两路电压值之和达到最大时，理论上认为，第一光信号(需要跟踪的光信号)的波长对准了微环滤波器Drop端口的透过率曲线的峰值波长。但实际上，此时第一光信号的波长与Drop端口的透过率曲线的峰值波长之间可能存在一定的偏差，即，并不是完全相等。同样的道理，第三光信号的波长与Drop端口的透过率曲线的峰值波长之间也可能存在一定的偏差。将这个波长上的偏差转换为以频率为单位，即是频偏Δf。

因此，为了实现更高精度的跟踪，还需要对MZI滤波器作进一步的对准(即精调的过程)。

(2)调节MZI滤波器。

控制电路计算该两路电压(即，V₁、V₂)的差值，并通过反馈一个用来调节MZI滤波器的工作状态的电压信号或电流信号，直至该两路电压之差等于或小于第二预设阈值。

这里的第二预设阈值的理想值应取为0，即，控制电路通过调节MZI滤波器使得两路电压之差等于0。此时，表明第一光信号的波长对准了MZI滤波器的两个输出端口的透过率曲线的交点。

当然，考虑实际操作时，不可避免的存在误差，因此，第二预设阈值也可以设置为一个极小的数值。当两个电压值的差值小于该极小的数值时，也可认为基本对准。

需要说明的是，公式(1)和公式(2)所表示的第三预设关系和第四预设关系，可以是在同一时刻同时满足(即，在同一时刻，两路电压值之和大于或等于第一预设阈值，且该两路电压值之差又小于或等于第二预设阈值)。或者也可以是先调节微环滤波器，使得在某一个时刻的两路电压值之和满足公式(1)。再调节MZI滤波器，使得在另一个时刻的两路电压值之差满足公式(2)。

如图6中的(b)所示，MZI滤波器具有很小的自由光谱范围(Free Spectral Range，FSR)，并且，在两个输出端口的透射曲线的交点处，曲线斜率最大。因此，微弱的光功率即会引起较大的光功率的变化，从而，可以实现高精度的光波长的跟踪(跟踪精度可高于1000MHZ，即跟踪完成后频率偏差小于1000MHZ)。

由此，容易理解的是，由于MZI滤波器的FSR较小，因此在通过微环滤波器实现波长粗跟踪的过程中，光信号与可调谐激光器的波长需要位于MZI透过率曲线的同一个FSR中，否则光信号与可调谐激光器会对准到两个透过率曲线上其它交点处。因此，采用本申请实施例的方案时，MZI滤波器的FSR应满足：FSR>Δf(前文所说的频偏)。具体地，可以通过改变微环的周长作调节，微环的周长越大，MZI的FSR越小。反之，微环的周长越小，MZI的FSR越大。

405、开启可调谐激光器L0，从微环滤波器的端口2输入。

以下，将激光器L0发出的光信号记作光信号#4。

406、光信号#4的部分能量会从微环滤波器的端口4输出，经过与端口4连接的波导，通过端口6输入至MZI滤波器的下输入波导，最后经MZI 的上下两个输出波导从端口7和端口8进入光电转换模块中进行光电转换。

这里，将光信号#4经过滤波、光电转换处理后输出至控制电路的两路电压(即，两路第二电信号)记作V₃、V₄。

407、控制电路反馈调节可调谐激光器，实现可调谐激光器对光信号1的波长跟踪。

在步骤407，控制电路通过调节可调谐激光器使得两路第二电信号之间满足第二预设关系。具体地，第二预设关系包括第五预设关系和第六预设关系。

与前述步骤404类似，步骤407的反馈调节包括两个调节过程。

首先，控制电路检测两路电压V₃、V₄，计算并存储两路电压V₃、V₄之和，通过反馈调节可调谐激光器L0的工作参数(例如，工作电压或工作电流)，以增大或减小激光器输出的波长，直至两路电压之和等于或大于第三预设阈值(记作第五预设关系)。此时，表明可调谐激光器的波长对准了微环滤波器Drop端透过率曲线的峰值波长。

随后，控制电路检测两路电压V₃、V₄的差值，并反馈调节可调谐激光器的波长，直至两路TIA电压V₃、V₄之差小于或等于第四预设阈值(记作第六预设关系)。此时，认为可调谐激光器的输出光信号的波长对准了MZI两个输出端口透过率曲线的交点。

第五预设关系和第六预设关系可以分别表示为公式(3)和公式(4)。

V₃+V₄≥第三预设阈值 (3)

V₃-V₄≤第四预设阈值 (4)

类似地，第三预设阈值的理想取值为该两路电压(即，V₃、V₄)之和的最大值。考虑到实际操作的误差，允许第三预设阈值与该两路电压之和的最大值可以有一个较小的偏差。

第四预设阈值的理想取值应取为零。或者，与第二预设阈值类似，也可以设置为一个极小的数值，当该两路电压(即，V₃、V₄)之差小于或等于该极小的数值时，即认为该两路电压满足第六预设关系。

可选地，作为一个实施例，该装置还包括：

监测模块，用于监测经过第一滤波处理的第一光信号，并在经过第一滤波处理的第一光信号发生突变时，向控制模块发送反馈信号。

继续参见图5。在本实施例中，在与微环滤波器的输出端口3连接的波导中耦合分出一部分光进入MPD中，以对由端口3输出的光信号进行监测。端口3输出的光信号发生较大的突变(例如，由于环境影响使的器件失效，或者主动调节使的发送端波长发生跳变)时，光信号的波长会偏离微环滤波器Drop端口透射率曲线的峰值波长，此时，MPD中的光功率会急剧降低。因此，通过引入MPD可以实现对光波长突变的检测。MPD通过向控制电路发送一个反馈信号，以便于控制电路控制各器件重新进行光跟踪。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

一种跟踪光波长的装置，其特征在于，包括滤波模块、光电转换模块和控制模块，

所述滤波模块用于接收未知波长的第一光信号，并对所述第一光信号作滤波处理得到两路第二光信号，并将所述两路第二光信号输出至所述光电转换模块；

所述光电转换模块用于接收所述两路第二光信号，并对所述两路第二光信号作光电转换处理分别得到两路第一电信号，并将所述两路第一电信号输出至所述控制模块，其中，所述两路第一电信号与所述两路第二光信号是一一对应的；

所述控制模块用于接收所述两路第一电信号，并根据所述两路第一电信号调节所述滤波模块的工作参数，以使所述两路第一电信号之间满足第一预设关系；

调节工作参数后的所述滤波模块，还用于接收可调谐激光器输出的第三光信号，并对所述第三光信号作滤波处理后得到两路第四光信号，并将所述两路第四光信号输出至所述光电转换模块；

所述光电转换模块还用于接收所述两路第四光信号，并对所述两路第四光信号作光电转换处理分别得到两路第二电信号，并将所述两路第二电信号输出至所述控制模块，其中，所述两路第二电信号与所述两路第四光信号之间是一一对应的；

所述控制模块还用于接收所述两路第二电信号，并根据所述两路第二电信号调节所述可调谐激光器的工作参数，以使所述两路第二电信号之间满足第二预设关系，使得所述第三光信号的波长与所述第一光信号的波长对准。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波模块包括第一滤波器和第二滤波器，所述第一预设关系包括第三预设关系和第四预设关系，

所述控制模块用于调节所述第一滤波器的工作参数，以使所述两路第一电信号之和满足所述第三预设关系；

所述控制模块还用于调节所述第二滤波器的工作参数，以使所述两路第一电信号之差满足所述第四预设关系。
根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一滤波器为微环滤波器，所述第二滤波器为马赫增德尔干涉仪MZI滤波器，其中，所述微环滤波器具体用于对所述第一光信号作第一滤波处理，并将经过第一滤波处理的第一光信号输出至所述MZI滤波器，所述MZI滤波器具体用于对经过第一滤波处理的第一光信号作第二滤波处理，得到所述两路第二光信号。
根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第三预设关系为：所述两路第一电信号之和大于或等于第一预设阈值，所述第四预设关系为：所述两路第一电信号之差小于或等于第二预设阈值，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。
根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

监测模块，用于监测所述经过第一滤波处理的第一光信号，并在所述经过第一滤波处理的第一光信号发生突变时，向所述控制模块发送反馈信号。
根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其特征在于，当所述两路第一电信号满足所述第三预设关系时，所述第一光信号的波长对准所述微环滤波器drop端口透过率曲线的峰值波长，当所述两路第一电信号满足所述第四预设关系时，所述第一光信号的波长对准所述MZI滤波器两个输出端口的透过率曲线的交点对应的波长。
一种跟踪光波长的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收未知波长的第一光信号，并对所述第一光信号作滤波处理，得到两路第二光信号；

对所述两路第二光信号作光电转换处理，分别得到两路第一电信号，其中，所述两路第一电信号与所述两路第二光信号是一一对应的；

根据所述两路第一电信号调节所述滤波处理的工作参数，以使所述两路第一电信号之间满足第一预设关系；

接收第三光信号，所述第三光信号的波长可调，并对所述第三光信号作滤波处理得到两路第四光信号；

对所述两路第四光信号作光电转换处理，分别得到两路第二电信号，其中，所述两路第二电信号与所述两路第四电信号是一一对应的；

根据所述两路第二电信号调节所述第三光信号的波长，以使所述两路第二电信号之间满足第二预设关系，使得所述第三光信号的波长与所述第一光信号的波长对准。
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一预设关系包括第三预设关系和第四预设关系，

以及，所述根据所述两路第一电信号调节所述滤波处理的工作参数，以使所述两路第一电信号之间满足第一预设关系，包括：

根据所述两路第一电信号调节所述滤波处理的第一工作参数，以使所述两路第一电信号之和满足所述第三预设关系；

根据所述两路第一电信号调节所述滤波处理的第二工作参数，以使所述两路第一电信号之差满足所述第四预设关系。
根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述对所述第一光信号作滤波处理，得到两路第二光信号，包括：

对所述第一光信号作第一滤波处理，并对经过第一滤波处理后的第一光信号作第二滤波处理，得到所述两路第二光信号，其中，所述第一滤波处理是通过微环滤波器作的，所述第二滤波处理是通过MZI滤波器作的。
根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第三预设关系为：所述两路第一电信号之和大于或等于第一预设阈值，所述第四预设关系为：所述两路第一电信号之差小于或等于第二预设阈值，其中，所述第一预设阈值大于所述第二预设阈值。
根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

监测所述经过第一滤波处理后的第一光信号，并在所述经过第一滤波处理后的第一光信号发生突变时，生成反馈信号。
根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，当所述两路第一电信号满足所述第三预设关系时，所述第一光信号的波长对准所述微环滤波器drop端口透过率曲线的峰值波长，当所述两路第一电信号满足所述第四预设关系时，所述第一光信号的波长对准所述MZI滤波器两个输出端口的透过率曲线的交点对应的波长。