光学滤波器及使用该光学滤波器监视光学信道的装置和方法

文档序号:7546704阅读:471来源:国知局
专利名称:光学滤波器及使用该光学滤波器监视光学信道的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种波分多路复用(WDM)光学通信系统,具体地说,涉及一种利用标准样件监视波分多路复用(WDM)光信号波长及WDM光信号的光信噪比(OSNR)的变化,以分析光信号谱的装置和方法。
在光学传输系统中,WDM光信号的监视是波分多路复用(WDM)中的关键技术。每个信道光信号的监视通常是需要光信号操作的,以便在光学传输系统中得到较高的可靠性。
通过得到放大了的自发发射和每个信道的输出及波长,可实现测量各信道的OSNR、波长的变化和波长数,而这些是信道监视技术的精髓。
在现有技术中,把高频脉动信号送至每个信道的方法,利用光学器件阵列波导光栅(AWG)或可调滤波器的方法,以及其它商用的光谱分析技术均被用于实现上述测量。
波长峰值及OSNR的精确测量是波长监视的精髓。不过,利用锁相环路(PLL)将高频脉动信号送至每个信道并监视接收端的光信号的方法,并不能得到波长值。利用诸如AWG、可调滤波器等可以得到平均波长值的光学器件的方法是十分昂贵的。光谱分析用的光谱分析仪或多路波长计已被商用化,但是昂贵的,所以不适宜信道的监视。因此,对于光谱分析仪而言,存在一个日渐增强的需求,应是简单的,并且可适于监视多个WDM光信号的信道。
光谱分析技术是实现WDM光信号信道监视的基础。在现有的利用法布里-珀罗可调滤波器的光谱分析技术中,标准样件的厚度按照电信号而改变,从而使细度退化,并需要用于可变控制的控制器。
本发明的目的在于提供一种有效利用标准样件功能的光学滤波器,和一种在监视波分多路复用(WDM)光信号波长的信道信号时,利用此种光学滤波器监视光学信道的装置和方法。
为实现本发明的上述目的,提供一种光学滤波器,它包括输入单元,用于经光学传输介质接收波分多路复用(WDM)光信号,并按所述光信号波长输出具有不同入射角的光信号;滤波器,用于接收来自所述输入单元的光信号,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号。
为实现本发明的上述目的,提供一种光学信道监视装置,它包括光学滤波器,用于接收来自光学传输介质的WDM光信号,使每个WDM光信号的波长的入射角互不相同,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号;还包括检测器,用于检测作为电信号的每个不同波长的光信号的强度。
为实现本发明的上述目的,提供一种光学信道监视方法,包括如下步骤接收来自光学传输介质的WDM光信号,并按所述光信号波长输出具有不同入射角的光信号;接收所述光信号,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号;以及检测作为电信号的每个不同波长光信号的强度。
通过参照附图详细描述本发明的具体实施例,将使本发明的上述目的和优点变得愈为清晰,其中

图1示出法布里-珀罗谐振器的原理图;图2是本发明一种具体实施例的光学信道监视装置的方框图;图3是图2的细部视图。
参照图1,它表示作为本发明一个部件的法布里-珀罗谐振器的原理,一个波长为λ的光信号在标准样件内谐振,并通过该标准样件被传送。所述光信号满足方程1sin(2πL/λ)=mπ (1)其中m为正整数,即1,2,3…,L表示各标准样片之间的间隔。
在图1中,当波长为λ1和λ2的光信号经一光纤按不同的入射角入射于所述标准样件上时,它们被按不同的角度传输。本发明是使用此原理的光谱分析技术。其原理基于两个反射镜之间的谐振长度与光的入射角有关。当把一垂直加给并传输的波长设定为λ1时,则在一段谐振长度内存在预定数目的波长,从而建立方程2中所示的关系。当光按角度θ入射时,则谐振长度按方程3增加,并由方程4给出光信号的发射波长。λ1=Ln---(2)]]>其中n表示谐振器中的波长数。
λ2=Lnsinθ---(4)]]>在WDM光传输系统中,利用方程4可以得到与波长有关的测量角度,如表1所示。
参照图2,本发明一种具体实施例的信道监视装置包括输入单元200、光学滤波器210、光束尺寸控制器220和检测器230。将WDM光信号输入所述输入单元200。在输入单元200中,其端部处采用具有较小扩张角的有透镜光纤,并控制所述WDM光信号,使其根据通过一柱面凹透镜的波长按不同角度入射于光学滤波器210上。光学滤波器210把从输入单元200接收的光信号按照它们的波长分离开,并将它们输出到光束尺寸控制器220。光束尺寸控制器220控制这些通过光学滤波器210的光信号的光束尺寸。由放大器220调节的光信号被加给检测器230,以将光信号转换成电信号。把在检测器230中被转换成电信号的光信号加给信息处理装置,如微处理器,以计算光信号的波长和OSNR。
参照图3,它是图2所示信道监视装置的细部视图,透镜310,如柱面凹透镜,使经光学滤波器300接收的WDM光信号按多个角度入射到标准样件320的第一表面321上。在此,所述输入单元端部处的有透镜光纤校准入射光,之后,所述柱面凹透镜控制已校准的光的角度。以下假设具有波长从λ1到λ8的光信号信道被多路复用。以不同角度入射在第一表面321上的光信号,根据光信号的入射角按照所述光信号的波长,即波长λ1到λ8定位于标准样件320的第二表面322上。这表示利用法布里-珀罗谐振器的原理的同时,标准样件320内谐振长度随入射角而改变现象的作用。把根据其波长而分开的光信号输入到红外光探测器(IR P D)阵列340中。可使用诸如显微镜330等光学设备调节光量,以便IR P D分析被聚集的光。PD阵列340接收光信号,并将其转换成电信号。把被PD阵列340转换成电信号的光信号上的信息加给信息处理装置,如微处理器,用以计算光信号的波长和OSNR。
除非在自由频谱范围(FSR)窄到足以包含多个WDM信道时,标准样件320防止不同的波长按同一角度被检测。
与振动数有关的FSR由方程5给出FSRv=C2nL---(5)]]>其中c表示光速,n表示折射率,υ表示振动数,L表示各标准样片之间的间隔。
与波长有关的FSR由方程6给出FSRλ=λ22nL---(6)]]>其中c表示光速,n表示折射率,λ表示波长,L表示各标准样片之间的间隔。
由方程7确定描述透过标准样件320的光的特性的细度,并且应该显著地提高波长间的分辨本领。
其中Δλ表示最大波长的半宽度。
另外,有如方程8所示,所述细度是与反射系数R有关的函数,所以可以看到所述细度随R的增大而增大。
下面作为举例,给出有关标准样件320规格的计算。根据由方程6,7和8的计算,WDM光发射所用的0.8nm、32信道光学信号的细度应该为波长间隔是大于等于24.8nm。在此,关于折射率n是1.4且FSR是30nm的假设,计算标准样件320的厚度是28.6μm。另外,波长间的分辨本领应小于0.1nm,以便用于WDM光传输系统中的信道监视,从而应该使与所述分辨本领相关的细度增大。这里,当将FSR设定为30nm时,所述细度应大于或等于300,以便得到0.1nm的分辨本领。因此,很明显的是,标准样件的反射系数R应该大于或等于99%,以便得到细度300。
在将入射光进入透镜310之前,利用有透镜的光纤以防止扩展的入射光。参照表1计算的角度,关于标准样件320的入射角度至少应为10.5°,以便检测32信道的波长。于是,由譬如柱面凹透镜的透镜310控制光的入射角。由于按不同角度发射的光信号被PD阵列340所检测,所以,标准样件320应与透镜310充分分开,以使光信号的分辨本领大于或等于0.1nm,并在标准样件320上生成充分大的图象。当通过标准样件320的光信号的强度较弱时,使用显微镜330。
通过利用PD阵列340检测随发射位置不同的光的强度计算随波长不同的光强。同时,计算具有较高强度的信道的强度,以及ASE的强度,从而得到OSNR,它是入射光信号的强度与ASE强度之比。
按通行的观点计算通过标准样件320由PD阵列340测得的光的分布。从而,微处理器等可以根据当前值得到每个信道的波长及其OSNR。
按照本发明,通过根据光信号的波长使光学信号按不同入射角入射到标准样件上,去分析光信号的谱,使标准样件的两个反光镜之间的谐振长度随波长而变化。因此,通过检测具有不同波长的光信号,可以得到光谱。所以,本发明无需用于改变标准样件厚度的电子器件,并且可以以较低的成本简单地分析光信号的谱。
权利要求
1.一种光学滤波器,其特征在于它包括输入单元,用于经光学传输介质接收波分多路复用(WDM)光信号波长,并按所述光信号波长输出具有不同入射角的光信号;滤波器,用于接收来自所述输入单元的光信号,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号。
2.如权利要求1所述的光学滤波器,其特征在于用透镜作为所述的输入单元。
3.如权利要求1所述的光学滤波器,其特征在于用标准样件作为所述的滤波器。
4.一种光学信道监视装置,它包括光学滤波器,用于接收来自光学传输介质的WDM光信号,使每个WDM光信号的入射角互不相同,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号;检测器,用于检测作为电信号的每个不同波长光信号的强度。
5.一种光学信道监视方法,包括如下步骤接收来自光学传输介质的WDM光信号,并按所述光信号波长输出具有不同入射角的光信号;接收所述光信号,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号;以及检测作为电信号的每个不同波长光信号的强度。
全文摘要
本发明提供一种在波分多路复用(WDM)光学传输系统中,分析波分多路复用(WDM)光学信号谱的装置和方法。光学滤波器包括一个滤波器,用于接收来自所述输入单元的光信号,并根据不同入射角利用各谐振长度之间的差,将所述WDM光信号分成具有不同波长的光信号。为了分析光学信号的谱,根据光信号的波长使光信号按不同入射角入射于标准样件上,并使标准样件的两个反光镜之间的谐振长度随波长而变化。
文档编号H04B10/08GK1261164SQ0010035
公开日2000年7月26日 申请日期2000年1月18日 优先权日1999年1月18日
发明者申根浩 申请人:三星电子株式会社
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