本發(fā)明涉及一種波分復(fù)用系統(tǒng)中光信道檢測裝置及其方法，本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前波分復(fù)用(WDM)技術(shù)廣泛的應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域，WDM技術(shù)可以在一根光纖上承載許多在光譜上分離的獨(dú)立光信道，從而成倍的提升通信容量。并且，隨著光信道間隔變得越來越窄，光網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)增加，對網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控與管理也變得更加重要。許多電信運(yùn)營商要求能夠?qū)饩W(wǎng)絡(luò)上的信號進(jìn)行檢測，獲取網(wǎng)絡(luò)中特定監(jiān)控點(diǎn)信號的光性能參數(shù)，并據(jù)此優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的再配置和自我管理。

實(shí)現(xiàn)光性能檢測的裝置有多種設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中一種主流方案采用可調(diào)光濾波裝置與光探測裝置一起實(shí)現(xiàn)光性能檢測。多波光信號通過光濾波裝置僅透射或反射傳輸帶的窄帶部分能量，利用光探測裝置檢測該窄帶部分能量。通過控制可調(diào)光濾波裝置的中心波長在整個傳輸帶上掃描，獲取多波光信號在整個傳輸帶的探測光譜。最終通過一定的算法根據(jù)探測光譜進(jìn)行分析計算，獲取光信道的相關(guān)性能參數(shù)。

信號穿過可調(diào)濾波裝置會產(chǎn)生一定的損耗，在實(shí)際應(yīng)用中，需要事先對濾波裝置的損耗進(jìn)行標(biāo)定，并在最終的結(jié)果中修正這部分損耗，才能獲取真實(shí)的光信號性能參數(shù)。然而，無論基于哪種方案實(shí)現(xiàn)的可調(diào)濾波裝置，由于可調(diào)濾波裝置本身光學(xué)特性往往隨溫度等因素變化，難以保持穩(wěn)定，在對可調(diào)濾波裝置的損耗進(jìn)行標(biāo)定時不可避免的將存在誤差。直接利用此類檢測裝置的測量結(jié)果將出現(xiàn)一定的偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種用于波分復(fù)用系統(tǒng)中的光信道檢測裝置及方法。所述裝置包括可調(diào)光濾波裝置、至少兩個光探測裝置、控制和數(shù)據(jù)處理單元。所述可調(diào)光濾波裝置及所述光探測裝置分別與所述控制和數(shù)據(jù)處理單元電連接。所述至少兩個光探測裝置與可調(diào)光濾波裝置光連接，并且兩個光探測裝置分別置于可調(diào)光濾波裝置前后。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是：

一種光信道檢測裝置，包括可調(diào)光濾波裝置、分光裝置、控制和數(shù)據(jù)處理單元、第一光探測裝置、第二光探測裝置，其中：所述分光裝置接收待檢測的多波光信號后，一部分信號能量分離至所述第一光探測裝置，另一部分信號能量經(jīng)過所述可調(diào)光濾波裝置輸入所述第二光探測裝置；通過所述第一光探測裝置的測量結(jié)果對所述第二光探測裝置的測量結(jié)果進(jìn)行修正，進(jìn)而獲取光信道的相關(guān)性能參數(shù)。

所述通過所述第一光探測裝置的測量結(jié)果對所述第二光探測裝置的測量結(jié)果進(jìn)行修正包括：所述控制和數(shù)據(jù)處理單元控制第一光探測裝置進(jìn)行采樣，計算獲得待檢測信號的總功率P_sum；所述控制和數(shù)據(jù)處理單元調(diào)整可調(diào)光濾波裝置，在全傳輸帶寬范圍內(nèi)掃描以及同時控制所述第二光探測裝置同步采樣；選擇全傳輸帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)計算待檢測信號的總功率P′_sum，選擇符合信道帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)，計算各通道的功率P_ch；計算修正后的各通道功率P′_ch＝P_ch*(P_sum/P′_sum)。

所述可調(diào)光濾波裝置采用可調(diào)光濾波器，可調(diào)光濾波器是MEMS可調(diào)光濾波器或者F-P可調(diào)光濾波器。

所述可調(diào)光濾波器采用一個或多個獨(dú)立的濾波器進(jìn)行級聯(lián)。

所述可調(diào)光濾波器采用可以實(shí)現(xiàn)在同一個濾波器中實(shí)現(xiàn)一級或多級濾波的光學(xué)器件。

所述分光裝置的分光比設(shè)置需符合可調(diào)光濾波裝置的損耗、濾波級次以及光探測裝置的接收靈敏度的要求。

所述第一光探測裝置、第二光探測裝置采用光探測器。

一種光信道檢測裝置的光信道檢測方法，在可調(diào)光濾波裝置前端探測獲得輸入待檢測信號在整個傳輸帶的總功率P_sum；調(diào)節(jié)可調(diào)光濾波裝置，在可調(diào)光濾波裝置后端進(jìn)行探測采樣，選擇全傳輸帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)計算待檢測信號的總功率P′_sum，選擇符合信道帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)，計算各通道的功率P_ch；由P_sum、P′_sum、P_ch計算修正后的各通道功率P′_ch＝P_ch*(P_sum/P′_sum)。

具體包括如下步驟：步驟1、控制和數(shù)據(jù)處理單元控制第一光探測裝置進(jìn)行采樣，計算獲取待檢測信號的總功率P_sum；步驟2、控制和數(shù)據(jù)處理單元調(diào)整可調(diào)光濾波裝置，在全傳輸帶寬范圍內(nèi)掃描，同時控制第二光探測裝置同步采樣。選擇全傳輸帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)計算待檢測信號的總功率其中BW_band表示信號在整個傳輸帶的帶寬，i∈BW_band表示整個傳輸帶的全采樣點(diǎn)；選擇符合信道帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)，計算各通道的功率其中，i是采樣點(diǎn)序號，ch是信號通道標(biāo)識，BW_ch是信道ch的帶寬，D(i)是探測光譜上第i采樣點(diǎn)的功率，K為可調(diào)光濾波裝置的標(biāo)定系數(shù)，P_ch是信道ch的功率；

步驟3、由P_sum、P′_sum、P_ch計算修正后的各通道功率P′_ch＝P_ch*(P_sum/P′_sum)，進(jìn)而獲取光信道的相關(guān)性能參數(shù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明方法根據(jù)所述裝置獲取的待檢測信號在濾波前后的兩組探測結(jié)果進(jìn)行算法計算，得到信號的性能參數(shù)，可減小由濾波裝置損耗標(biāo)定誤差帶來的光性能分析偏差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的光信道檢測裝置的第一實(shí)施例示意圖；

圖2為本發(fā)明待測信號的濾波采樣光譜特例；

圖3為本發(fā)明的光信道檢測裝置的第二實(shí)施例示意圖；

其中：

10：輸入端口； 21：分光裝置；

31：可調(diào)光濾波裝置； 301：第一可調(diào)光濾波器；

302：第二可調(diào)光濾波器； 41：第一光探測裝置；

42：第二光探測裝置； 51：控制和數(shù)據(jù)處理單元；

具體實(shí)施方式

首先簡單說明本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)：采用可調(diào)光濾波裝置與光探測裝置配合，通過控制可調(diào)光濾波裝置的中心波長在整個信號傳輸帶上掃描，在掃描的同時，利用光探測裝置檢測各掃描點(diǎn)經(jīng)濾波裝置過濾的窄帶部分能量，可以獲取待檢測信號的光譜，最后通過一定的算法對探測光譜進(jìn)行分析計算，是實(shí)現(xiàn)光性能檢測的一種常用手段。在利用上述光譜計算光性能參數(shù)時，需要事先對光信號經(jīng)過可調(diào)濾波裝置的損耗進(jìn)行標(biāo)定。由于可調(diào)濾波裝置本身光學(xué)特性往往隨溫度等因素變化，難以保持穩(wěn)定，對可調(diào)濾波裝置的損耗進(jìn)行標(biāo)定時將不可避免的存在誤差，從而直接影響光性能參數(shù)計算的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明提供一種用于波分復(fù)用系統(tǒng)中的光信道檢測裝置及方法，能夠獲取更為準(zhǔn)確的光性能參數(shù)，該裝置及方法可以減小由濾波裝置損耗標(biāo)定誤差帶來的最終結(jié)果偏差。

圖1示意本發(fā)明的第一實(shí)施例裝置，包括分光裝置21、可調(diào)光濾波裝置31、第一光探測裝置41、第二光探測裝置42、控制和數(shù)據(jù)處理單元51，其中可調(diào)光濾波裝置31采用可調(diào)光濾波器301。來自輸入端口10的待檢測的多波光信號，經(jīng)過分光裝置21，一部分信號能量被分離至第一光探測裝置41，另一部信號能量經(jīng)過可調(diào)光濾波裝置31后，由第二光探測裝置42接收?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理單元51與可調(diào)光濾波裝置31、第一光探測裝置41、第二光探測裝置42電連接。

控制和數(shù)據(jù)處理單元51控制可調(diào)光濾波裝置31在整個信號傳輸帶上掃描，并控制第二光探測裝置42同步檢測各掃描點(diǎn)經(jīng)可調(diào)光濾波裝置31過濾的窄帶部分能量，可以獲取待檢測信號能量隨波長變化的光譜信息。下圖2示意第二光探測裝置42獲取的包含三個單波信號的濾波采樣光譜特例。

根據(jù)圖1實(shí)施例的裝置，第一光探測裝置41對光路的采樣位置位于可調(diào)光濾波裝置31之前，控制和數(shù)據(jù)處理單元控制光第一探測裝置41采樣，在已知分光裝置21的分光比的前提下，利用第一光探測裝置41可以探測到輸入待檢測信號在整個傳輸帶的總功率P_sum。并且，由于第一光探測裝置41位于可調(diào)光濾波裝置31之前，總功率P_sum將不受到可調(diào)光濾波裝置31本身光學(xué)特性標(biāo)定誤差的影響，獲取的P_sum將十分準(zhǔn)確。

圖2示意第二光探測裝置42獲取的包含三個信道的采樣光譜特例，下面結(jié)合圖2對本發(fā)明的檢測方法作進(jìn)一步說明。圖2中采樣光譜D包含三個信道采樣光譜A、B、C。在獲取光譜之后，以A、B、C采樣光譜所在的帶寬按以下公式計算出各信道的功率：

$P_{ch}=K*\underset{i\∈{\mathrm{BW}}_{ch}}{\Σ}D\left(i\right)---(1-1)$

其中，i為采樣點(diǎn)序號，ch是信號通道標(biāo)識，BW_ch是信道ch的帶寬，D(i)是光譜上第i采樣點(diǎn)的功率，K為可調(diào)光濾波裝置31的標(biāo)定系數(shù)，P_ch是信道ch的功率。

從公式(1-1)可以看到，利用第二光探測裝置42獲取的光譜進(jìn)行信道的功率計算，結(jié)果與可調(diào)光濾波裝置31的標(biāo)定系數(shù)K相關(guān)，標(biāo)定系數(shù)K用于修正信號光經(jīng)過可調(diào)光濾波裝置31帶來的能量損耗。如前文所述，標(biāo)定參數(shù)K受可調(diào)光濾波裝置31的光學(xué)穩(wěn)定性的影響而存在誤差，并且隨著濾波級次的增加，K的誤差也會成倍的擴(kuò)大。因此如果直接利用第二光探測裝置42的探測光譜計算信道功率，受標(biāo)定誤差K的影響，P_ch將產(chǎn)生偏差。

本發(fā)明中，在可調(diào)濾波裝置31前放置第一光探測裝置41，如前文所述，利用第一光探測裝置41探測到輸入信號的總功率P_sum不受到可調(diào)光濾波裝置31本身光學(xué)特性標(biāo)定誤差的影響，將十分準(zhǔn)確。

利用P_sum對公式(1-1)中的P_ch進(jìn)行修正，修正步驟如下：

步驟1、控制和數(shù)據(jù)處理單元51控制第一光探測裝置41進(jìn)行采樣，計算獲取待檢測信號的總功率P_sum；

步驟2、控制和數(shù)據(jù)處理單元51調(diào)整可調(diào)光濾波裝置31，在全傳輸帶寬范圍內(nèi)掃描，同時控制第二光探測裝置42同步采樣。選擇全傳輸帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)計算待檢測信號的總功率P′_sum，選擇符合信道帶寬范圍的采樣數(shù)據(jù)，計算各通道的功率P_ch。其中P_ch的計算方法如公式(1-1)所述。

$P_{sum}^{\′}=K*\underset{i\∈{\mathrm{BW}}_{band}}{\Σ}D\left(i\right)---(1-2)$

其中BW_band表示信號在整個傳輸帶的帶寬，i∈BW_band表示整個傳輸帶的全采樣點(diǎn)?？梢钥吹嚼玫诙馓綔y裝置42采樣數(shù)據(jù)獲取的P′_sum同樣包含濾波裝置31的標(biāo)定系數(shù)K。本發(fā)明中P′_sum和P_ch的計算帶寬是不一樣。

利用上述P_sum、P′_sum、P_ch，計算修正后的各通道功率P′_ch

$P_{ch}^{\′}=P_{ch}*\frac{P_{sum}}{P_{sum}^{\′}}=\frac{{\Σ}_{i\∈{\mathrm{BW}}_{ch}}D\left(i\right)}{{\Σ}_{i\∈{\mathrm{BW}}_{band}}D\left(i\right)}*P_{sum}---(1-3)$

從公式(1-3)可以看到，修正后的各通道功率P′_ch將不依賴于可調(diào)光濾波裝置31的標(biāo)定系數(shù)，其結(jié)果將更加準(zhǔn)確。利用本發(fā)明裝置和方法檢測的光信道功率值可以達(dá)到準(zhǔn)確的效果。

本實(shí)施例中的可調(diào)光濾波裝置31可以基于諸如光柵+MEMS、F-P腔等本技術(shù)領(lǐng)域成熟的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。同時，濾波級次可以為一級或者多級。在多級濾波時，可調(diào)光濾波裝置31可為多個獨(dú)立的濾波器級聯(lián)，或是通過一定的光學(xué)手段，使光信號多次經(jīng)過同一個可調(diào)光濾波器。分光裝置21的分光比原則上應(yīng)該根據(jù)可調(diào)光濾波裝置31的損耗、濾波級次以及探測裝置的接收靈敏度靈活設(shè)置。探測裝置可以選用光電二極管等本技術(shù)領(lǐng)域成熟的技術(shù)方案。

圖3示意本發(fā)明第二實(shí)施例示意圖，該實(shí)施例中可調(diào)光濾波裝置31包括第一可調(diào)濾波器301及第二可調(diào)濾波器302。來自輸入端口10的待檢測的多波光信號，經(jīng)過分光裝置21，一部分信號能量被分離至第一光探測裝置41，另一部信號能量經(jīng)過第一可調(diào)光濾波器301、第二可調(diào)光濾波器302后，由第二光探測裝置42接收?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理單元51與第一可調(diào)光濾波器301、第二可調(diào)光濾波器302、第一光探測裝置41、第二光探測裝置42電連接?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理單元51控制第一可調(diào)光濾波器301和第二可調(diào)光濾波器302在整個信號傳輸帶上同步掃描，并控制第二光探測裝置42同步檢測各掃描點(diǎn)經(jīng)可調(diào)光濾波裝置31過濾的窄帶部分能量，可以獲取待檢測信號能量隨波長變化的光譜信息。本發(fā)明中，第一光探測裝置、第二光探測裝置采用光探測器。

本發(fā)明第二實(shí)施例的光信道檢測方法與本發(fā)明的第一實(shí)施例步驟一致，在此不再復(fù)述。

總之，本發(fā)明提出一種光信道檢測的裝置及方法，所述裝置包括可調(diào)光濾波裝置、至少兩個光探測裝置、控制和數(shù)據(jù)處理單元。所述可調(diào)光濾波裝置及所述光探測裝置分別與所述控制和數(shù)據(jù)處理單元電連接。至少兩個光探測裝置與可調(diào)光濾波裝置光連接，并且兩個光探測裝置分別置于可調(diào)光濾波裝置前后。所述方法根據(jù)所述裝置獲取的待檢測信號在濾波前后的兩組探測結(jié)果，利用濾波前的探測結(jié)果對濾波后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，可以得到與濾波裝置標(biāo)定系數(shù)無關(guān)的信號的性能參數(shù)。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的某種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。