多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)及方法
【專利摘要】多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)及方法，涉及光通信領(lǐng)域，包括n個獨(dú)立激光器、一個N×2合波器、兩個陣列波導(dǎo)光柵、n組探測裝置和n個反饋電路，其中N≥n≥1，n個獨(dú)立激光器用作多波長光源；N×2合波器匯聚n個不同波長的光，并均分輸出到兩個陣列波導(dǎo)光柵；陣列波導(dǎo)光柵濾波并輸出對應(yīng)不同光源的兩路監(jiān)測光；每組探測裝置包括兩個光電二極管，分別接收對應(yīng)同一光源的兩路監(jiān)測光；反饋電路分別連接每組探測裝置及其對應(yīng)的激光器，比較每組探測裝置探測到的兩個光功率，并根據(jù)結(jié)果微調(diào)與其對應(yīng)的激光器的輸出波長；本發(fā)明可在DWDM和Nyquist-WDM系統(tǒng)中使用較低成本保持多個獨(dú)立光源的波長間隔穩(wěn)定。
【專利說明】多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域的DWDM和多子載波系統(tǒng)，具體來講是一種多子載波系統(tǒng) 中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高速光通信的發(fā)展使得光纖的譜寬資源變得緊張。在基于DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing,密集型光波復(fù)用)和多子載波技術(shù)的大容量光傳輸系 統(tǒng)中，為降低相鄰信道間的串?dāng)_需要保持波道間間隔足夠大，這樣往往會降低譜效率。因此 控制光源的波長漂移、穩(wěn)定中心波長間距，對于DWDM和多子載波系統(tǒng)中的多個獨(dú)立光源非
常必要。
[0003]已有多子載波生成技術(shù)多使用高性能的窄線寬光源，單個光源的成本很高限制了 其廣泛商用。而成熟商用的激光器如DFB不能滿足更高的波長控制要求，DFB的中心波長 波動可達(dá)±2.5GHz，而基于高階調(diào)制格式的大容量Nyquist-WDM系統(tǒng)中設(shè)置的波道間隔最 小為200MHz，各獨(dú)立光源的波長偏移很容易造成波道的重疊。由于DFB等成熟光源的波長 頻率不夠穩(wěn)定，而在使用多個獨(dú)立光源產(chǎn)生多載波時(shí)，需要保證光源波長間隔穩(wěn)定，因此目 前DFB等成熟光源還不能穩(wěn)定的用于Nyquist-WDM系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種多子載波系統(tǒng)中多光源 的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)及方法，保持多個光源的波長間隔穩(wěn)定，減少相鄰信道間的串?dāng)_以及相干 接收時(shí)的頻差，降低DWDM和Nyquist-WDM系統(tǒng)的成本。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供一種多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)，包括n 個獨(dú)立激光器、一個NX 2合波器、兩個陣列波導(dǎo)光柵、n組探測裝置和n個反饋電路，其中 NSnS 1，其特征在于:所述n個獨(dú)立激光器用作多波長光源；NX2合波器用于匯聚所述多 個波長的光，并均分輸出到與其連接的兩個陣列波導(dǎo)光柵；每個陣列波導(dǎo)光柵都具有相同 的數(shù)目的端口和相同自由光譜范圍，用于濾波并輸出對應(yīng)不同光源的監(jiān)測光；所述每組探 測裝置包括兩個光電二極管，分別接收來自兩個陣列波導(dǎo)光柵的對應(yīng)同一光源的監(jiān)測光； 所述反饋電路分別連接每組探測裝置及其對應(yīng)的激光器，比較每組探測裝置探測到的兩個 光功率，并根據(jù)比較結(jié)果微調(diào)與其對應(yīng)的激光器。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述每組光電探測裝置內(nèi)的兩組光電二極管將光功率 大小轉(zhuǎn)化為電壓，每個反饋電路比較同組兩個光電二極管探測的電壓，并調(diào)諧對應(yīng)的激光 器；根據(jù)反饋電壓的大小控制波長調(diào)諧的快慢，反饋電壓的正負(fù)控制波長調(diào)諧的方向。
[0007]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述每組探測裝置的兩個光電二極管探測光功率相等 時(shí)，反饋電壓為0,則波長為穩(wěn)定狀態(tài)；若其中一個光電二極管探測到的光功率大于另一個 光電二極管探測到的光功率，則通過反饋電路調(diào)整激光器波長偏移，使經(jīng)過兩個陣列波導(dǎo) 光柵濾波后的監(jiān)測光功率接近，反饋電壓趨于O。[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述每個陣列波導(dǎo)光柵具有至少n個端口，所述光電二極管的個數(shù)為2n個,所述反饋電路的個數(shù)為n個。
[0009]本發(fā)明還提供一種基于所述系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定方法，所述n個獨(dú)立激光器發(fā)出多個不同波長的光，通過NX 2合波器匯聚所述多個不同波長的光，并均分輸出到兩個陣列波導(dǎo)光柵，由每個陣列波導(dǎo)光柵分光并濾出對應(yīng)不同光源的監(jiān)測光到各端口 ；每組探測裝置內(nèi)的兩個光電二極管分別對來自兩個陣列波導(dǎo)光柵的同一光源的監(jiān)測光進(jìn)行光功率探測；每個反饋電路通過對每組探測裝置的兩個輸出電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果微調(diào)與其對應(yīng)的激光器的輸出波長，直至每組探測裝置的兩個探測光功率相等。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:利用陣列波導(dǎo)光柵(AWG, Arrayed Waveguide Grating) 穩(wěn)定的自由光譜范圍(FSR)和濾波特性，通過每組探測裝置的兩個光電二極管(PD，photo diode)探測的光功率相比較，控制反饋電路保持多個光源的波長間隔穩(wěn)定。由于探測到光功率不與預(yù)定的標(biāo)定值比較，進(jìn)而減少了因ro探測光功率的變化而調(diào)諧監(jiān)測光波長，減少了監(jiān)測光波長的絕對偏移，使用較低成本實(shí)現(xiàn)多個監(jiān)測光光源的波長間隔穩(wěn)定，也減少了多波長監(jiān)測光的頻率波動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)的示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明雙陣列波導(dǎo)光柵控制波長漂移的示意圖；
[0013]圖3為減小陣列波導(dǎo)光柵溫飄對波長影響的示意圖；
[0014]圖4為消除探測光功率變化對波長影響的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)，包括n個激光器 (LD1 ~LDn)、一個NX2合波器、兩個陣列波導(dǎo)光柵(AWG1和AWG2)、n組探測裝置、n個反饋電路，其中NSnS I，每組探測裝置包括兩個光電二極管(PD:、PD2 Nro2l^PD2nX所述n 個激光器的工作波長為固定間隔，用作多波長光源，NX 2合波器分別連接AWGl和AWG2，用于接收所述多個波長的光；AWG1和AWG2均具有相同數(shù)目的端口和相同自由光譜范圍，每個 AffG具有至少n個端口，用來濾波并輸出對應(yīng)不同光源的監(jiān)測光。所述兩組探測裝置包括光電二極管的總個數(shù)為2n個，每組探測裝置中一個光電二極管與AWGl的一個端口對應(yīng)，用來探測來自AWGl的監(jiān)測光，另一個光電二極管與AWG2的一個端口對應(yīng)，用來探測來自AWG2 的監(jiān)測光，并且每組中兩個光電二極管探測到的監(jiān)測光來自同一光源。所述每組探測裝置的輸出均連接一個對應(yīng)的反饋電路，每個反饋電路連接與其對應(yīng)的一個激光器，通過比較同組兩個光電二極管探測的電壓，當(dāng)兩路探測的電壓相等時(shí)，則光源波長為穩(wěn)定狀態(tài)；否則根據(jù)探測到探測電壓差的大小和正負(fù)，反饋調(diào)節(jié)激光器的輸出波長左移或右移。
[0017]本發(fā)明基于上述系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定方法，n個獨(dú)立激光器發(fā)出多個不同波長的光，通過NX 2合波器匯聚所述多個波長的光后，功率均分送入AWGl和AWG2，AffGl和AWG2分別分光并濾出對應(yīng)不同光源的監(jiān)測光到各端口，每組探測裝置內(nèi)的兩個光電二極管對分別來自AWGl和AWG2的同一光源的監(jiān)測光進(jìn)行光功率探測，將光功率大小轉(zhuǎn)化為電壓，傳給與其連接的反饋電路進(jìn)行比較，每個反饋電路比較同組兩個光電二極管探測光功率轉(zhuǎn)化的電壓 差，根據(jù)比較結(jié)果微調(diào)與其對應(yīng)的激光器波長，直至每組探測裝置的兩個探測光功率相等。
[0018]如圖2所示，為本發(fā)明雙陣列波導(dǎo)光柵控制波長漂移的示意圖。監(jiān)測光的中心波 長落在兩個陣列波導(dǎo)光柵通帶的左右衰落區(qū)，這樣通過兩個陣列波導(dǎo)光柵會有不同的功率 衰減。期望兩個光電二極管探測電流相等時(shí)的監(jiān)測光波長為穩(wěn)定狀態(tài)，假定最后探測功率 在a點(diǎn)。以同一組中的PD2為例，如果PD1探測到的AWGl端口監(jiān)測光的光功率落在c 點(diǎn)，PD2探測到的AWG2端口監(jiān)測光的光功率在落b點(diǎn)，則Pb>P。，應(yīng)通過反饋電路控制LDl調(diào) 整監(jiān)測光波長左移；反之如果Pb〈P。，應(yīng)通過反饋電路控制LDl調(diào)整監(jiān)測光波長右移。所述 反饋電路反饋到激光器的反饋電壓的大小控制波長調(diào)諧的快慢，反饋電壓的方向控制波長 調(diào)諧的方向。
[0019]本實(shí)施例中的原理為:使用了兩個陣列波導(dǎo)光柵和n組探測裝置，每組光電二極 管探測的光功率經(jīng)過比較確定波長的穩(wěn)定點(diǎn)，而不取決于固定的功率值，因此在陣列波導(dǎo) 光柵溫飄和陣列波導(dǎo)光柵輸入光功率波動時(shí)，減少因光電二極管探測功率的大小變化而調(diào) 諧波長引起頻率偏移。
[0020]如圖3所示，為本發(fā)明減小陣列波導(dǎo)光柵溫飄對波長影響的示意圖。當(dāng)其中一個 AWG工作波長發(fā)生偏移時(shí)，基于穩(wěn)定探測光功率的方法，需要將激光器發(fā)出監(jiān)控光的波長調(diào) 節(jié)至e點(diǎn)，而實(shí)際本申請方法中，將值調(diào)節(jié)到d點(diǎn)即可，波長調(diào)節(jié)范圍減少一半。
[0021]如圖4所示，當(dāng)由于光源輸出功率或者光鏈路中衰減變化，兩個AWG輸入功率降低 時(shí)，基于穩(wěn)定探測光功率的方法需將波長調(diào)節(jié)至g點(diǎn)或h點(diǎn)，而實(shí)際本申請方法中，最終穩(wěn) 定于f，并不需調(diào)節(jié)波長。由于探測光功率的穩(wěn)定點(diǎn)與AWG輸入功率無關(guān)，因此在AWG輸入 功率降低時(shí)時(shí)可保持波長的穩(wěn)定。
[0022]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離 本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng),包括n個獨(dú)立激光器、一個NX 2合波 器、兩個陣列波導(dǎo)光柵、n組探測裝置和n個反饋電路，其中NSnS 1，其特征在于:所述n 個獨(dú)立激光器用作多波長光源；NX2合波器用于匯聚所述多個波長的光，并均分輸出到與 其連接的兩個陣列波導(dǎo)光柵；每個陣列波導(dǎo)光柵都具有相同的數(shù)目的端口和相同自由光譜 范圍，用于濾波并輸出對應(yīng)不同光源的監(jiān)測光；所述每組探測裝置包括兩個光電二極管，分 別接收來自兩個陣列波導(dǎo)光柵的對應(yīng)同一光源的監(jiān)測光；所述反饋電路分別連接每組探測 裝置及其對應(yīng)的激光器，比較每組探測裝置探測到的兩個光功率，并根據(jù)比較結(jié)果微調(diào)與 其對應(yīng)的激光器。
2.如權(quán)利要求1所述的多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于:所述每 組光電探測裝置內(nèi)的兩組光電二極管將光功率大小轉(zhuǎn)化為電壓，每個反饋電路比較同組兩 個光電二極管探測的電壓，并調(diào)諧對應(yīng)的激光器；根據(jù)反饋電壓的大小控制波長調(diào)諧的快 慢，反饋電壓的正負(fù)控制波長調(diào)諧的方向。
3.如權(quán)利要求2所述的多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于:所述每 組探測裝置的兩個光電二極管探測光功率相等時(shí)，反饋電壓為O，則波長為穩(wěn)定狀態(tài)；若其 中一個光電二極管探測到的光功率大于另一個光電二極管探測到的光功率，則通過反饋電 路調(diào)整激光器波長偏移，使經(jīng)過兩個陣列波導(dǎo)光柵濾波后的監(jiān)測光功率接近，反饋電壓趨 于O。
4.如權(quán)利要求1所述的多子載波系統(tǒng)中多光源的頻率穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于:所述每 個陣列波導(dǎo)光柵具有至少n個端口，所述光電二極管的個數(shù)為2n個，所述反饋電路的個數(shù) 為n個。
5.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定方法，其特征在于:所述n個獨(dú)立激光器 發(fā)出多個不同波長的光，通過NX 2合波器匯聚所述多個不同波長的光，并均分輸出到兩個 陣列波導(dǎo)光柵，由每個陣列波導(dǎo)光柵分光并濾出對應(yīng)不同光源的監(jiān)測光到各端口 ；每組探 測裝置內(nèi)的兩個光電二極管分別對來自兩個陣列波導(dǎo)光柵的同一光源的監(jiān)測光進(jìn)行光功 率探測；每個反饋電路通過對每組探測裝置的兩個輸出電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果微調(diào) 與其對應(yīng)的激光器的輸出波長，直至每組探測裝置的兩個探測光功率相等。
【文檔編號】H04L5/00GK103560853SQ201310472378
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】劉武, 楊奇, 楊鑄 申請人:武漢郵電科學(xué)研究院