專利名稱：同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光通信技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的裝置。
背景技術(shù)：
在光傳輸系統(tǒng)中，為了提高傳輸距離，往往大量采用光纖放大器技術(shù)，使系統(tǒng)的傳輸性能和傳輸質(zhì)量受到光放大器等噪聲源的影響，并且呈現(xiàn)出噪聲累積現(xiàn)象。因此，光信噪比成為限制系統(tǒng)傳輸距離與傳輸質(zhì)量的一個(gè)主要制約因素。這樣監(jiān)測接收端的光信噪比就成為了解系統(tǒng)工作性能、估計(jì)信號傳輸質(zhì)量的一個(gè)十分重要的技術(shù)手段。在可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)信道在被接收前都要經(jīng)過復(fù)用、解復(fù)用和路由，而信號每經(jīng)過一次復(fù)用器/解復(fù)用器，都要經(jīng)受一定的濾波效應(yīng)。在這一過程中，信道通帶內(nèi)的自發(fā)輻射(ASE)噪聲不斷積累，而信道外的ASE噪聲被濾波器限制到了較低的水平，因此帶內(nèi)和帶外ASE噪聲的功率水平是不一樣的，顯然帶內(nèi)ASE噪聲的功率水平?jīng)Q定了最終的光信噪比(OSNR)，也即信號質(zhì)量。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利號為US6813021，名為“Method andapparatus for monitoring optical signal-to-noise ratio(OSNR)usingpolarization-nulling method(基于偏振消光的監(jiān)測光信噪比的裝置和方法)”。該專利的裝置中，光信號在解復(fù)用后先通過一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的四分之一波片，再通過一個(gè)慢速旋轉(zhuǎn)的起偏器，所得的光信號經(jīng)過光電檢測和放大后送入功率檢測裝置，通過測量在兩個(gè)偏振方向上光功率的比值來監(jiān)測光信號的OSNR。然而，這一技術(shù)的前提是假定信號的偏振度為(DOP)1，而這一條件在實(shí)際的光傳輸系統(tǒng)中并不滿足。當(dāng)PMD(偏振模式色散)存在于傳輸光纖中時(shí)，光信號具有兩個(gè)在時(shí)間上互相延遲的正交偏振分量，即偏振的兩個(gè)主狀態(tài)，此時(shí)信號的偏振度小于1。因此，即使調(diào)整了信號偏振，也不能使信號偏振衡消。因此，這一技術(shù)在有PMD存在時(shí)，所測量的OSNR值中的誤差很大。此外，在多信道WDM系統(tǒng)中，由于信道間的交叉相位調(diào)制(XPM)，造成信號的偏振態(tài)出現(xiàn)偏振散射效應(yīng)，使信號的偏振度小于1，應(yīng)用這一技術(shù)也會造成較大的OSNR測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，提供一種同步光傳輸系統(tǒng)中帶內(nèi)光信噪比監(jiān)測的裝置，使其可用于動態(tài)可重構(gòu)波分復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)，并且大大提高監(jiān)測效率，縮短監(jiān)測時(shí)間。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括一個(gè)高速光開關(guān)、一個(gè)耦合器、一個(gè)光檢測單元、一個(gè)光檢測器、一個(gè)電放大器、一個(gè)頻譜分析單元、一個(gè)微處理器單元。待監(jiān)測的光信號首先送入高速光開關(guān)，此高速光開關(guān)由幀同步信號驅(qū)動，用于實(shí)現(xiàn)對光信號的切割，以抑制載荷信號而只讓幀頭信號通過。切割后的光信號送入一個(gè)耦合器，分為等功率的兩路光信號，其中一路經(jīng)由光纖送入光檢測單元，用于測量光功率；光檢測單元輸出的電流信號送入微處理器單元。耦合器輸出的另一路光信號經(jīng)由光纖送至光檢測器，光檢測器輸出的電信號由電放大器放大后送入頻譜分析單元，頻譜分析單元用于檢測差拍噪聲功率，其輸出結(jié)果送入微處理器單元。微處理器單元對輸入的光功率和差拍噪聲功率進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)已有的校正系數(shù)得到信號的光信噪比。
所述的高速光開關(guān)，開關(guān)速度達(dá)ns級，消光比＞20dB，并且開關(guān)特性與偏振無關(guān)。
所述的耦合器，采用50∶50的1×2耦合器。
所述的光檢測器，帶寬小于300MHz。
所述頻譜分析單元，帶寬小于300MHz。
本發(fā)明提出的帶內(nèi)OSNR監(jiān)測裝置，可以抗PMD及偏振散射等傳輸損傷，適用于同步模式傳輸系統(tǒng)。在同步模式傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)碼流由幀頭和載荷組成，其中幀頭中的數(shù)據(jù)具有固定的重復(fù)頻率，如SDH系統(tǒng)中的幀頭重復(fù)頻率為1/125s。在頻譜上，這些幀頭對應(yīng)于固定的頻率間隔，而這些頻率間隔之間頻率區(qū)域?qū)?yīng)于載荷的頻譜；同時(shí)，信號的噪聲也位于這一區(qū)域。通常情況下，由于噪聲被信號頻譜掩蓋，因此不可能測到真正的噪聲功率。而本發(fā)明通過信號切割的方法，抑制了載荷而只保留了幀頭信息，可以通過測量噪聲獲得信號的OSNR。
本發(fā)明是一種適用于同步模式光傳輸系統(tǒng)的OSNR監(jiān)測裝置，它可以準(zhǔn)確地測出帶內(nèi)OSNR，并且對于光傳輸系統(tǒng)中普遍存在的PMD和偏振散射效應(yīng)具有很好的健壯性，能在存在這些效應(yīng)時(shí)準(zhǔn)確地工作，具有很好的應(yīng)用前景。本發(fā)明大大提高監(jiān)測效率，縮短監(jiān)測時(shí)間。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括一個(gè)高速光開關(guān)1、一個(gè)50∶50的1×2耦合器2、一個(gè)光檢測器3、一個(gè)電放大器4、一個(gè)頻譜分析單元5、一個(gè)光檢測單元6、一個(gè)微處理器單元7。待監(jiān)測信號首先送入高速光開關(guān)1，此高速光開關(guān)由幀同步信號9驅(qū)動，用于實(shí)現(xiàn)對光信號的切割，以抑制載荷信號而只讓幀頭信號通過。切割后的光信號送入50∶50的1×2耦合器2，分為等功率的兩路光信號，其中一路經(jīng)由光纖送入光檢測單元6，用于測量光功率；光檢測單元6輸出的電流信號送入微處理器單元7。耦合器2輸出的另一路光信號經(jīng)由光纖送至光檢測器3，光檢測器3輸出的電信號由電放大器4放大后送入頻譜分析單元5，頻譜分析單元用于檢測差拍噪聲功率，其輸出結(jié)果送入微處理器單元7。微處理器單元7對輸入的光功率和差拍噪聲功率進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)已有的校正系數(shù)得到信號的光信噪比(OSNR)。OSNR的計(jì)算公式為OSNR2+(2-APtotal2Nbeat)OSNR+(1-BPtotal2Nbeat)=0]]>上式中，A、B為校準(zhǔn)系數(shù)，與光檢測器的特性以及所采用的光濾波器特性有關(guān)，Nbeat和Ptotal分別由頻譜分析單元和光檢測單元測得。
在本發(fā)明上述OSNR監(jiān)測裝置中，高速光開關(guān)1要求具有高的開關(guān)速度，以保證幀頭信息在切割過程中不失真，因此要求光開關(guān)具有ns量級的開關(guān)速度；同時(shí)要求高速光開關(guān)1具有高的消光比，以實(shí)現(xiàn)對載荷信息的有效抑制，因此要求消光比大于20dB；同時(shí)還要求高速光開關(guān)1的開關(guān)特性與偏振無關(guān)，以有效抑制光傳輸過程中普遍存在的PMD和偏振散射效應(yīng)帶來的誤差。實(shí)際使用中，高速光開關(guān)1可采用半導(dǎo)體放大器(SOA)光開關(guān)，如Ciphotonics公司的SOA-S-OEC-1550；或采用電吸收調(diào)制器(EAM)，如CYOptics的EAM10。
頻譜分析單元5，根據(jù)光檢測器的輸出的電信號做快速傅立葉變換(FFT)，以得到信號的頻譜信息。對于所使用的頻譜分析單元5的帶寬無嚴(yán)格要求，一般小于300MHZ即可，可使用安泰信公司的AT5006；或使用集成數(shù)字信號處理(DSP)電路，如德州儀器(TI)公司的TMS320VC5501。
權(quán)利要求
1.一種同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的裝置，包括一個(gè)高速光開關(guān)(1)、一個(gè)50∶50的1×2耦合器(2)、一個(gè)光檢測器(3)、一個(gè)電放大器(4)、一個(gè)頻譜分析單元(5)、一個(gè)光檢測單元(6)、一個(gè)微處理器單元(7)，其特征在于，待監(jiān)測的信號經(jīng)由光纖送至高速光開關(guān)(1)，由高速光開關(guān)(1)切割后的信號送至耦合器(2)，耦合器(2)輸出的一路光信號經(jīng)由光纖送入光檢測單元(6)，光檢測單元(6)輸出的電信號送至微處理器單元(7)，耦合器(2)輸出的另一路光信號送至光檢測器(3)，光檢測器(3)輸出的電壓信號經(jīng)由電放大器(4)放大后送入頻譜分析單元(5)，頻譜分析單元(5)的輸出結(jié)果送至微處理器單元(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的裝置，其特征是，所述的高速光開關(guān)(1)，開關(guān)速度達(dá)ns級，消光比＞20dB，并且開關(guān)特性與偏振無關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的裝置，其特征是，所述的耦合器(2)，采用50∶50的1×2耦合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的方法，其特征是，所述的光電檢測器(3)，帶寬小于300MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的方法，其特征是，所述的頻譜分析單元(5)，帶寬小于300MHz。
全文摘要
一種光通信技術(shù)領(lǐng)域的同步光傳輸系統(tǒng)中光信噪比監(jiān)測的裝置，包括高速光開關(guān)、耦合器、光檢測器、電放大器、頻譜分析單元、光檢測單元、微處理器單元，待監(jiān)測的信號經(jīng)由光纖送至高速光開關(guān)，由高速光開關(guān)切割后的信號送至耦合器；耦合器輸出的一路光信號經(jīng)由光纖送入光檢測單元，光檢測單元輸出的電信號送至微處理器單元；耦合器輸出的另一路光信號送至光檢測器，光檢測器輸出的電壓信號經(jīng)由電放大器放大后送入頻譜分析單元，頻譜分析單元的輸出結(jié)果送至微處理器單元。本發(fā)明可用于動態(tài)可重構(gòu)波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)，并且大大提高監(jiān)測效率，縮短監(jiān)測時(shí)間。
文檔編號H04J14/02GK1790949SQ20051011123
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者田祥慶, 蘇翼凱, 胡衛(wèi)生 申請人:上海交通大學(xué)