用于带内光学性能监测的方法及设备的制作方法

专利名称：用于带内光学性能监测的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光网络中信噪比的测量，具体涉及信噪比的带内(in-band)测量。
背景技术：
为了监测波分复用(WDM)光网络的性能，在遍及网络的多个点测量 各波长信道的信噪比(SNR)是有用的。在主要由放大自发辐射(ASE)噪 声引起退化的网络中，SNR与光信噪比(OSNR)有关。OSNR通常是使用光学频谱分析仪(OSA)测量。带内OSNR可通过对 在相邻波长信道之间的点测量的ASE噪声本底进行插值来估计。然而，OSA 方法无法应用于具有高频谱效率的WDM系统中，如图l所示，其中示出具 有50GHz间隔(O.lnm分辨率)的10GB/s NRZ信号的光学频谱。需要注意 的是，如此近间隔的信道之间的调制边带掩盖了真实的OSNR水平，且OSA 分辨带宽的减小也是无益的。OSA方法也无法应用于不同信道可以在不同 光^各间来回移动的可重配置网络中。对于直接测量带内OSNR (即信道带宽内的OSNR)，有多个可选的提 议试图克服以上局限。这些带内方法使用多种技术来区分噪声和信号。所提议的 一种带内OSNR测量方法是在"Application of Amplitude Histograms to Monitor Performance of Optical Channels," Elec. Lett., vol 35, pp 403， March 1999中给出的异步直方图技术。在该提议中，高速接收机用于构
建异步采样直方图。然而一个简单的概念是，该方法在区分各种噪声损伤源 时存在困难，且进一步需要高速探测器。带内OSNR测量的偏振消光(polarization nulling )方法在J.H. Lee, D.K. Jung， C.H. Kim和 Y.C. Chung的"OSNR Monitoring Technique Using Polarisation-Nulling Method. IEEE Phot. Tech. Lett., vol. 13, pp 88-90， Jan. 2001及美国专利申请No.2001/0052981中陈述。在该方法中，信道极化的程 度与OSNR相关。使用1/4波片，信号可转化为线偏振状态，并通过起偏器。 从起偏器旋转时的最大平均光功率和最小平均光功率的比率得到OSNR。半时钟频率窄带RF分析在H. Stuart的"Signal to Noise Ratio Monitoring of Optical Data Using Narrowband RF Analysis at the Half-Clock Frequency," OFC 2003, pp 407-409中提出。该技术基于这样的有i^殳半时钟 速率的归零(RZ)电信号的傅里叶变换是实数。所以，认为SNR能够从对 半时钟速率电信号进行的同相及正交测量确定。该方法本质上是窄带，所以 需要最低限度的高速电子电路，且进一步不限于ASE噪声。然而，该方法 依赖于信号格式和比特率，且只能为RZ信号在半比特率测量RF噪声。进 一步地，该方法假设以半比特率测量的噪声可表示横跨信号带宽的噪声，且 假设噪声源在相位空间中是各向同性的。一种正交延时零差4支术在C丄Youn, K丄Park, J.H. Lee和Y.C. Chung 的"OSNR Monitoring Technique Based on Orthogonal Delayed-Homodyne Method," IEEE Phot. Tech. Lett., vol. 14, pp 1469-1471, Oct. 2002禾口美国专利 申请No.2004/0126108 Al中陈述。该延时零差技术依赖于不相关ASE场的 垂直偏振部分。图2示出该延时零差技术的原理。信号场与偏振光分路器 (PBS)的轴线成45°角排列，以使在两条轴线的信号幅度相等(Sl(t)= s2(t))。作为比较，尽管ASE噪声的几何对称性保证在每个分支有相等的噪 声功率，但是在PBS两个分支的ASE幅度a^)和a2(t)是不相关的。用于测量带内OSNR的延时零差技术的实验性设置原理图如图3所示。 WDM信道分成偏振光分路器(PBS )的两个分支，在一个分支具有大约400ps 的延时，然后由第二PBS复合。虚线正方形之内的模块仅仅是一阶PMD仿 真器。信号输出的RF频谱在由延时确定的频率(fnull=l/2AT)处具有消光。 作为比较，由于在PBS不同分支中的ASE场是不相关的，所以ASE噪声频 语不受延时的影响。这样，在消光处的射频(RF)频语功率的测量提供ASE 噪声的直接测量。延时零差技术使用去偏振或圆偏振光工作，消光深度对一 阶偏振模色散(PMD)不敏感，且消光的频率依赖于差分群延时(DGD)。 延时零差技术需要PBS两个分支的功率相等，在PBS输入端处需要偏振控 制器(PC)，以补偿输入偏振态的波动。进一步地，对于固定的延时，消 光只在一个频率出现，则对OSNR的测量只能在该频率进行。^吏用偏振保持(PM)光纤的RF频谱消光分析技术已在G.W. Lu, M.H. Cheung, L.K. Chen and C.K. Chan, "Simultaneous PMD and OSNR Monitoring by Enhanced RF Spectral Dip Analysis Assisted with a Local Large-DGD Element," ECOC 04中提出，该技术基于与平衡零差技术类似的原理。然而，光纤来代替PMD仿真器而获得的。美国专利申请No.2002/0149814公开了多功能光性能监测器。该文件基 于4端口 PBS[6],该PBS具有与两个光探测器相连的输出端。PBS的输入 端由信号端口和本地震荡器(混频端口 )组成。监测器被设计为测量例如 PMD的信号损伤和色散。包括在本申请文件中的文档、备忘录、材料、设备、文章等的任何描述 仅为了为本发明提供前后关系。不应该因为它们在本申请每个权利要求的优 先权日之前存在，就视为承认任意或所有这些内容形成现有技术基础的一部 分，或者在与本发明相关的领域中是普通的常识。贯穿本说明书的词"包括"可理解为表示包括所列出的元素、整体或步 骤，或元素、整体或步骤的组，但并不排除包括任何其它元素、整体或步骤， 或元素、整体或步骤的组
发明内容
依据第一方面，本发明提供一种确定光信号的带内噪声的方法，该方法包括分割所述光信号，以产生第一光信号分量和偏振与所述第 一光信号分量 不同的第二光信号分量；将所述第一光信号分量转换到电域，以产生第一电信号分量； 将所述第二光信号分量转换到电域，以产生第二电信号分量； 均衡所述第一电信号分量的信号功率和所述第二电信号分量的信号功 率；以及将均衡后的第一电信号分量和第二电信号分量相减。 依据第二方面，本发明提供一种用于确定光信号的带内噪声的设备，所 述设备包括偏振光分路器，用于分割所述光信号，以产生第一光信号分量和具有与 所述第一光信号分量不同偏振的第二光信号分量；第一光探测器，用于将所述第一光信号分量转换到电域，以产生第一电 信号分量；第二光探测器，用于将所述第二光信号分量转换到电域，以产生第二电 信号分量；用于均衡所述第一电信号分量的信号功率和所述第二电信号分量的信号功率的装置；以及合路器，用于将所述均衡后的第一电信号分量和第二电信号分量相减。 第二光信号分量的偏振必须与第一光信号分量的偏振充分不同，以使得 第二光信号分量中的待测量噪声与第一光信号分量中的噪声只是部分相关，最好是不相关。通过保证相异地偏振后噪声分量部分或完全不相关，经过均 衡的第一和第二光信号分量相减不会引起部分或完全不相关的噪声分量的 抵消。然而，经过均衡的第一和第二光信号分量的相减会通过相减来使得信
号基本抵消，从而使第一和第二电信号分量相减合路的输出提供可测量的噪 声分量。因此本发明依赖于在不同偏振时至少部分，如果不是完全，统计独 立的噪声。通过对光信号的两个偏振后部分进行相减，本发明提供诸如数字信号的相关信号的带内抵消，而不会抵消诸如ASE噪声的不相关信号。这样，当 相关信号抵消时，可以对剩余的不相关信号，例如ASE噪声，进行直接带 内测量。进一步地，通过将第一和第二光信号分量分别转换到电域，本发明使电 信号处理技术得到更大的应用。这类电信号处理技术的利用可减少对用于处 理光信号分量的设备的性能需求，这样就允许有希望实现低成本的光学部 分。例如，在本发明的一些实施例中不需要偏振控制。在本发明的一些实施例中，光探测器的电带宽可显著小于信号带宽。由 于ASE差拍噪声在频谙上几乎是恒定的，所以低频分量可用于确定OSNR。 如果两个接收机有相同的响应函数，则由低带宽滤波引入的畸变信号对于两 个信号是公共的，所以可以抵消。除了减少了成本，低速实施例对于定时偏 移和一阶PMD也具有较为不敏感。在本发明的 一 些实施例中，从每个光探测器的输出可经过可变带通滤波 器。这样，光探测器和滤波的组合形成光接收机，其电带宽是可变的。对第一电信号分量的信号功率和第二电信号分量的信号功率的均衡可 使用一种或多种技术达到。例如，在本发明的一些实施例中，第一光信号分 量和第二光信号分量中的一个或两者可在转换到电域之前经过可变光学衰 减器。在这类实施例中， 一个或多个可变光学衰减器较佳地由来自电域的反 馈进行控制。也就是说，第一和第二电信号分量的信号功率可以在电域确定， 从而为一个或多个可变光学衰减器提供反馈控制。在进一步的实施例中，第一电信号分量的信号功率和第二电信号分量的 信号功率的均衡可以作为附加地或作为替换地包括令光信号经过偏振控制 器，该偏振控制器配置为与偏振光分路器的输入成45度，这样在分割之后
第一光信号分量和第二光信号分量携带有大致相等的信号功率。在本发明的进一步实施例中，第一电信号分量的信号功率和第二电信号 分量的信号功率的均衡可以包括监测第一和第二电信号分量的信号功率，并 通过等待光信号中的偏振变化来间或引发均衡。在一些这类实施例中，光信号可在被分割之前传输经过旋转的1/4波片，以增加偏振变化引起平衡的规律性。在本发明的一些实施例中，第一电信号分量的信号功率和第二电信号分 量的信号功率的均衡可作为附加地或作为替换地在第一电信号分量和第二 电信号分量相減之前，包括第一电信号分量和/或第二电信号分量的数字或 模拟处理。在本发明的更进一步实施例中，第一电信号分量的信号功率和第二电信号分量的信号功率的均衡可作为附加地或作为替换地包括分割所述第二光信号分量，以获得第三光信号分量和具有与所述第三光 信号分量大致成45度的偏振的第四光信号分量；将所述第三光信号分量转换到电域，以获得第三电信号分量； 将所述第四光信号分量转换到电域，以获得第四电信号分量；以及 选择所述第三电信号分量和第四电信号分量中的至少一个，作为用于与 所述第一电信号分量相减的第二电信号分量。因此这类实施例使得可以针对第三电信号分量和第四电信号分量中的 哪一个携带有与第一电信号分量最相似的信号功率来进行选择。特别地，这 类实施例可适用于光信号分割之前不使用偏振控制的情况。在本发明的更进一步实施例中，第一电信号分量的信号功率和第二电信 号分量的信号功率的均衡可作为附加地或作为替换地包括在分割光信号之 前对光信号进行去偏振。这种实施例保证在第一光信号分量和第二光信号分 量出现大致相等的信号噪声功率，从而在由大致匹配的光探测器转换到电域 之后，在第一电信号分量和第二电信号分量出现大致相等的信号噪声功率。 较佳地，第一光信号分量和第二光信号分量在转换到电域之前经过大致 相等的延时，以使第一电信号分量和第二电信号分量相减合路的输出在整个 带基本上只是噪声。例如，在分割之后，第一光信号分量和第二光信号分量 可分别直接传输至对应的光探测器从而转换到电域，以便保证相等的延时。 特别地，当噪声可直接进行带内测量，且横跨感兴趣的整个带时，这种实施 例具有优势。可选地，第一光信号分量和第二光信号分量可经过不同的延时，从而使 第一电信号和第二电信号相减合路的输出在由延时差限定的特定频率上基 本只是噪声。在本发明的一些实施例中，该设备可进一步测量平均光信号功率。该设 备可包括用于分接进一步的光信号分量的抽头耦合器和用于将该信号分量 转换到电域的光探测器。然后，从该光探测器输出的电信号传输到合路器进 行处理。


仅通过举例的方式，参考附图描述本发明的优选实施例，其中图1为具有50G Hz间隔(O.lnm分辨率)的10GB/s NRZ信号的光学 频谱图，该图示出交叠的调制边带；图2为示出现有技术中延时零差技术原理的偏振图；图3为现有技术中用于测量带内OSNR的延时零差技术的实验性设置原 理图；图4为依据本发明第 一 实施例的OSNR监测器的原理图； 图5为依据本发明第二实施例的OSNR监测器的原理图； 图6为依据本发明第三实施例的OSNR监测器的原理图； 图7为依据本发明第四实施例的OSNR监测器的原理图； 图8为示范本发明实验性设置的原理图；图9为使用图8的实验性设置针对一定的输入OSNR水平范围获得的 RF频-潜测量图IO为使用图8的实验性设置针对一定的输入OSNR水平范围获得的 SNR测量图；以及图11为作为图8实验性设置PBS分支之间延时的函数的RF频i普的仿 真图；图12为示范包括低带宽接收机和数字信号处理的本发明实施例的实验 性设置的原理图；图13为使用图12的实验性设置，针对各种比特率的SNR测量结果相 对于输入OSNR测量结果的图；图14为SNR测量结果相对于输入OSNR测量结果的图，其示出一阶 PMD的灵壽文度。
具体实施方式
图4为依据本发明第一实施例的OSNR监测器400的原理图。输入光信 号402从被监测的WDM光网络分接。输入光信号402首先经过可调谐光学 带通滤波器404,以保证只有感兴趣的带得到处理。光信号从滤波器404经 过偏振控制器406,从而使偏振后的数据信号朝向与偏振光分路器408的输 入端成45度。偏振光分路器408分割光信号，以产生第一光信号分量和第 二光信号分量，由于偏振控制器406采用的45度偏振，因此每一光信号分 量携带基本相等的信号功率。第一光信号分量经过可变光学衰减器410，然后由光探测器412转换到 电域(electrical domain),以产生第一电信号分量。第二光信号分量经过在 本实施例中设置为0的延时器414,然后由光4笨测器416转换到电域，以产 生第二电信号分量。第一电信号成和第二电信号分量由减法器418合路，然 后减法器418的输出由RF频谱分析仪420进行分析。本发明的该实施例依赖于ASE噪声场的基本统计独立的垂直分量。这 样，当偏振控制器406的输出使得第一光信号分量和第二光信号分量具有相 等的信号功率，且可变延时器414设置为零使得两个分支之间没有延时的时 候，该信号在418中由于电域的相减而在全部带宽上被抵消。作为比较，在 两个光探测器412和416中的ASE噪声的独立性导致在418处噪声功率的 增加。因此，可以在整个信号带宽对ASE噪声的RF频语进行测量。重要的是，在该发明的实施例中，第一光信号分量和第二光信号分量是 分别探测的，然后在电域进行合路(相减)。这允许在不需要可变延时器的 情况下，在整个信号带宽上测量ASE噪声，且进一步使信号处理的使用成 本降低，减轻了输入偏振态波动的影响。在图4所示的实施例中，光探测器412、光4笨测器416、减法器418和 RF分析仪420是分立的设备。这种单独探测器的使用使得能够访问单独的 光电流。这样，可在电域中在减法器418之前对由偏振波动引起的不平衡光 功率进^ff补偿。在作为替代的实施例中，光探测器412和416可由平衡接收机实现，该 平衡接收机是集成设备，至少包括背对背探测器(back to back detector)和 放大器。这种集成设备具有光探测器匹配良好的优点，然而，这种集成设备 可能4艮昂贵。在本发明追求偏振光分路器成本降低的实施例中，可使用具有较低消光 比(可能低至3dB)的低成本偏振光分路器。可选地，图5示出依据本发明 第二实施例的OSNR监测器500,其中偏振光分路器由3dB耦合器代替，该 耦合器的一个分支被偏振。更详细地考虑图5，输入光信号502从被监测的 WDM光网络分接。该输入信号502首先经过可调谐光学带通滤波器504， 以保证只有感兴趣的带得到处理。光信号从滤波器504经过偏振控制器506, 从而使偏振后的数据信号朝向与起偏器512的轴基本成45度。功率分路器 508分割光信号，以产生第一光信号分量和第二光信号分量，每个分量携带 有基本相等的信号功率。然后，第一光信号分量经过起偏器512，以使得第一光信号分量具有与 第二光信号分量的偏振不同的偏振。然后偏振后的第一光信号分量由光探测 器514转换到电域，以产生第一电信号分量。第二电信号分量经过可变光学
衰減器510,然后经光探测器516转换到电域，以产生第二电信号分量。第 一电信号分量和第二电信号分量由减法器518合路，然后减法器518的输出 由RF频谱分析仪520进行分析。再一次说明，由于在转换到电域时，第一 光信号分量和第二光信号分量具有不同的偏振态，所以相关的分量，例如数 据信号，将由减法器518抵消，而不相关的噪声分量将在减法器518的输出 端增加，这样噪声分量可直接由RF频谱分析仪520进行测量。进一步地， 在图5的实施例中，使用功率分路器508而不是偏振光分路器提供了依据本 发明的低成本OSNR监测器。可以在本发明的一些实施例中，包括图4和图5所示的实施例，进4亍的 进一步改进是向该设备的一个分支增加非零的电域延时或光域延时。在本发 明的这种实施例中，消光将在由延时限定的周期性频率上发生。该特征可有 效地应用于测量一阶偏振模色散。请注意在图4和图5中没有偏振控制器406、 506的情况下，当输入信 号402、 502的偏振平行于PBS 408或起偏器512的偏振时，信号消去和噪 声抽取可能不会在418、 518发生。图6为依据本发明第三实施例的OSNR 监测器600的原理图，该OSNR监测器600通过在图5的OSNR监测器中 包括与第一起偏器612基本成45度的第二起偏器632而构成，以保证对所 有输入偏振态都可以测量OSNR，而不需要输入端处的偏振控制器。输入光 信号602从被监测的WDM光网络分接。该输入光信号602首先经过可调谐 光学带通滤波器604，以保证只有感兴趣的带得到处理。光信号从滤波器604 传递到简单的功率分路器608的输入端。功率分路器608分割光信号，以产 生第一光信号分量和第二光信号分量。然后，第一光信号分量传递到第二功能分路器630,以产生第三光信号 分量和第四光信号分量。第三光信号分量经过起偏器612,以使得第三光信 号分量具有不同于第二光信号分量的偏振。然后，该偏振后的第三光信号分 量由光探测器614转换到电域，以产生第三电信号分量。第四光信号分量经 过起偏器632,进行与起偏器612基本成45度的偏振，以使得第四光信号 分量具有提供与第三光信号分量的偏振成45度的偏振，且该偏振不同于第 二光信号分量的偏振。然后，偏振后的第四光信号分量由光探测器634转换 到电域，以产生第四电信号分量。第二光信号分量从功率分路器608经零延时传递到光探测器616,从而 被转换到电域，以产生第二电信号分量。第二、第三和第四电信号分量传递 到数字信号处理器618。通过保证第三光信号分量的偏振和第四光信号分量 的偏振相差45度，图6的设备600保证了在与输入偏振态无关，且不需要 输入偏振控制器的情况下，可以为DSP618提供了足够的信息，使其能够进 行这样的处理相关的分量，例如数字信号，被抵消，并确定RF噪声频谱 和OSNR。有效地，第三电信号分量和第四电信号分量中的一个或两者可以 被选择作为"第一电信号分量"。这样，在设备600中，偏振补偿完全在信 号处理模块618之中执行。图7为依据本发明第四实施例的OSNR监测器700的原理图，其中对输 入偏振波动的补偿通过在接收机两个分支的光域中对信号功率的有源衰减 来进行。更详细地说，输入光信号702/人被监测的WDM光网络分才姿。该输 入光信号702首先经过可调谐光学带通滤波器704，以保证只有感兴趣的带 得到处理。光信号从滤波器704传递到偏振光分路器708的输入端。偏振光 分路器708分割光信号，以产生第一光信号分量和第二光信号分量，由于输 入偏振波动，每个分量携带有可变水平的信号功率。第一光信号分量经过可变光学衰减器710,然后由光探测器712转换到 电域，以产生第一电信号分量。第二光信号分量经过可变光学衰减器714, 然后由光探测器716转换到电域，以产生第二电信号分量。第一电信号分量 和第二电信号分量由减法器718合路，然后该减法器718的输出由RF频谱 分析仪720进行分析。为了均衡第一和第二电信号分量的信号功率，可变光学衰减器710和 714分别向第一和第二光信号分量施加可变增益。由每个可变光学衰减器 710和714施加的增益由各自包括低带宽光探测器的监测抽头730和740的
输出进行控制。监测抽头730和740的输出与来自RF分析仪720的反馈信 号一起，被传递到控制器735，控制器735确定出现在第一和第二光信号分 量每一个中的相对信号功率，从而控制每个可变光学衰减器710和714的增 益。这样，第四实施例的设备700使得第一和第二光信号分量的信号功率基 本相等，导致在第一和第二电信号分量中的信号功率基本相等。这种系统假 设输入偏振态波动处于可变光学衰减器710和714带宽之内的频率(通常小 于10kHz)。在本发明的进一步实施例中，偏振加扰/控制方案可作为附加;也或作为 替换地包括在时域的加扰及最小RF功率的测量；向偏振控制器(例如406、 506)的反馈方案，以保证RF最小值由减法器产生；以及频谦去偏振，例 如使用无源设备对输入进行去偏振，100%的去偏振可保证第 一和第二光信 号分量的信号功率相等。偏振控制的 一种替代方案是通过有源地削弱设备各分支相应的信号功 率来补偿偏振波动。这样的削弱可如图7的实施例中在光域中实现，或如图 6的实施例中在电域中实现。数字域处理可由数字信号处理实现，其中来自 两个接收机的输出被放大、数字采样和处理。信号处理模块(例如包括图6 的DSP 618)补偿偏振波动，减去信号分量，并确定ASE噪声功率。作为 替代地，这样的处理可在电域中通过模拟处理实现，其中具有增益控制的放 大器用于在相减之前均衡信号功率。这种补偿技术在信号的偏振态与分路器或起偏器一致(或接近)时，有 效性可能会降低。通常这是不太可能的事件(通常输入状态是具有一定程度 去偏振的椭圓)， 一个简单的方法是忽略这些时间，并等到偏振慢慢偏离这 种状态。作为替代地，例如图6所示的实施例可通过包括第二 PBS或与第 一起偏器成45度的起偏器，来保证总是有足够的信息执行信号的相减。在本发明的进一步实施例中，可采用有源衰减和偏振控制的结合。例如 以固定速率旋转的1/4波片可以作用于输入光信号，其使用可与有源衰减组 合。这将保证该系统不会长时间处于不利的偏振态。通常，增益/衰减控制
可用于减轻对偏振控制的需求。在上述实施例中，输入光信号首先经过可调谐光学带通滤波器，以保证 只有感兴趣的带可得到处理。然而，应该理解在任一实施例中，光学带通滤 波器可具有可变的带宽。本发明的原理已使用10Gb/s的NRZ系统示出，如图8所示。信号通过 利用马赫-泽德干涉仪(MZT) 810和231-1 10 Gb/s伪随才几比特序列(PRBS ) 生成器对1510nm源805进行外部调制来生成。通过将该信号与在820处削 弱为不同功率的ASE噪声源815进行合并，从而改变OSNR。该信号由 200GHz光学带通滤波器825进行滤波，然后经偏振控制器830，发送到偏 振光分路器835的输入端。对延时的灵敏度可以通过在PBS 835的一个分支 插入可变光延迟线840进行测试。偏振控制器830被手动调节，以^f呆i正4妻收 机两个分支的功率相等。光衰减器845也用在PBS的一个分支中，以补偿 光延迟线840中的损耗。PBS 835的两个输出发送至平衡探测器850、 855、 860(带宽为10GHz), 然后发送至RF频谱分析仪。没有为该实验使用RF放大器。图9示出针对各水平OSNR测量的RF频语。图10示出带内OSNR的 才吏准曲线，并示出针对各水平OSNR测量的SNR。在图10中，偏离线性是 由于在低OSNR下的自发-自发噪声和高OSNR下的热接收机噪声。对差分群延时的灵敏度通过改变PBS —个分支的延时来进4亍测试。仿 真结果示于图11中，表明低频RF噪声(小于lGHz)对实际DGD水平不 敏感。监测器的低带宽实施由图12所示的10 Gb/s NRZ系统示范。在该例子 中，通过使用马赫-泽德干涉仪(MZI) 1210和231-1 10 Gb/s伪随才凡比特序 列(PRBS)生成器对1510nm源1205进行外部调制来生成信号。通过将该 信号与在1220处被削弱为不同功率的ASE噪声源1215进行合并而改变 OSNR。该信号由200GHz光学带通滤波器1225进行滤波，然后经偏振控制 器1230,发送到偏振光分路器1235的输入端。平均光信号功率由抽头1240
和DC耦合的接收机1260确定。接收机1260的电输出由DSP模块1265进 行采样。偏振光分路器的两个输出发送到低速接收机1250、 1255 (带宽 110GHz),在这里各个光信号转换到电域，然后发送至DSP模块1265, DSP 模块1265对信号进行数字采样，并计算OSNR。在图13中比特率无关校准曲线说明监测器的比特率无关性。另外，在 图14中的校准曲线说明监测器的耐用性与路径长度色散和一阶PMD有关。本领域技术人员应该理解，可以在不脱离广泛描述的本发明的^f青神和范 围的情况下，对如具体实施例所示的本发明进行很多改变和/或修改。所以， 这些实施例从各方面考虑为解释性的，而不是限制性的。
权利要求
1、一种确定光信号的带内噪声的方法，该方法包括分割所述光信号，以产生第一光信号分量和偏振与所述第一光信号分量不同的第二光信号分量；将所述第一光信号分量转换到电域，以产生第一电信号分量；将所述第二光信号分量转换到电域，以产生第二电信号分量；均衡所述第一电信号分量的信号功率和所述第二电信号分量的信号功率；以及将均衡后的第一电信号分量和第二电信号分量相减。
2、 如权利要求1所述的方法，其中所述第二光信号分量具有与所述第 一光信号分量充分不同的偏振，以使得所述第二光信号分量中的^f寺测量噪声 与所述第一光信号分量中的待测量噪声基本不相关。
3、 如权利要求1或2所述的方法，进一步包括对相减结果的直接带内 测量。
4、 如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中所述均衡包括在 转换到电域之前，将所述第一光信号分量和第二光信号分量中的至少一个通 过对应的可变光学衰减器。
5、 如权利要求4所述的方法，进一步包括通过电域的反馈来控制所述 或各个对应的可变光学衰减器。
6、 如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中所述均tf包括将 所述光信号通过偏振控制器，所述偏振控制器配置为与偏振光分^^器的输入 大致成45度，从而使得分割后所述第一光信号分量和第二光信号分量携带 有大致相等的信号功率。
7、 如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中所述均衡包括监 测所述第一和第二电信号分量的信号功率，等待光信号中的偏振变化来间或 引发均衡。
8、 如权利要求1至7中任意一项所述的方法，进一步包括在分割之 前，将所述光信号通过旋转的1/4波片。
9、 如权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中所述均衡包括在 所述第一电信号分量和所述第二电信号分量相减之前，对所述第一电信号分 量和所述第二电信号分量中的至少一个进行电域信号处理。
10、 如权利要求1至9中任意一项所述的方法，所述均:銜包4舌 分割所述第二光信号分量，以获得第三光信号分量和具有与所述第三光信号分量大致成45度的偏振的第四光信号分量；将所述第三光信号分量转换到电域，以获得第三电信号分量； 将所述第四光信号分量转换到电域，以获得第四电信号分量；以及 选择所述第三电信号分量和第四电信号分量中的至少一个，作为用于与所述第一电信号分量相减的第二电信号分量。
11、 如权利要求1單10中任意一项所述的方法，其中所述均tf包括 在分割所述光信号之前，对所述光信号进行去偏振。
12、 如权利要求1至11中任意一项所述的方法，其中所述第一光信号 分量和所述第二光信号分量在转换到电域之前经过大致相等的延时。
13、 如权利要求1至11中任意一项所述的方法，其中所述第一光信号 分量和所述第二光信号分量经过不同的延时，使所述第一电信号分量和所述 第二电信号分量的相减合路的输出，在由所述延时差所限定的特定频率处基 本上只是噪声。
14、 用于确定光信号的带内噪声的设备，所述设备包括分路器，用于分割所述光信号，以产生第一光信号分量和具有与所迷第 一光信号分量不同偏振的第二光信号分量；第一光探测器，用于将所述第一光信号分量转换到电域，以产生第一电 信号分量；第二光探测器，用于将所述第二光信号分量转换到电域，以产生第二电 信号分量；用于均衡所述第一电信号分量的信号功率和所述第二电信号分量的信号功率的装置；以及合路器，用于将所述均衡后的第一电信号分量和第二电信号分量相减。
15、 如权利要求14所述的设备，其中所述分路器为偏振光分^^器。
16、 如权利要求14所述的设备，其中所述分路器为功率分路器，其中 所述设备进一步包括至少一个起偏器，以在所述第一光信号分量和所述第二 光信号分量之间产生不同的偏振。
17、 如权利要求14至16中任意一项所述的设备，其中所迷第二光信号 分量具有与所述第一光信号分量充分不同的偏振，从而使得所述第二光信号 分量中的待测量噪声与所述第一光信号分量中的待测量噪声基本不相关。
18、 如权利要求14至17中任意一项所述的设备，进一步包括OSNR 仪，用于对所述合路器的输出进行直接带内测量。
19、 如权利要求14至18中任意一项所述的设备，进一步包括至少一个 可变光学衰减器，用于对所述第一光信号分量和所述第二光信号分量中的至 少一个进行可变的衰减，从而在转换到电域之前，均衡所述第一光信号分量 和所述第二光信号分量。
20、 如权利要求19所述的设备，进一步包括从电域进行反4f的电路， 用于控制所述或每个可变光学衰减器。
21、 如权利要求15、或当权利要求16至20从属于权利要求15时其中 任意一项所述的设备，进一步包括偏振控制器，配置为与所述偏振光分路器 的输入大致成45度，从而使得分割后所述第一光信号分量和第二光信号分 量携带有大致相等的信号功率。
22、 如权利要求14至21中任意一项所述的设备，进一步包括监测器， 用于监测所迷第一和第二电信号分量的信号功率，并且在所述光信号中的偏 振变化引发对所述第一和第二电信号分量的信号功率进行均衡时指示。
23、 如权利要求14至22中任意一项所述的设备，进一步包括旋转的 1/4波片，所述光信号在被分割之前经过所述旋转的1/4波片。
24、 如权利要求14至23中任意一项所述的设备，进一步包括用于所述 第一电信号分量和第二电信号分量中至少一个的电域信号处理器，以在将所 述第一电信分量和所述第二电信号分量相减之前，均衡所述第一电信号分量 和第二电信号分量。
25、 如权利要求14至24中任意一项所述的设备，进一步包括 分路器，用于分割所述第二光信号分量，以获得第三光信号分量和具有与所述第三光信号分量大致成45度的偏振的第四光信号分量；第三光探测器，用于将所述第三光信号分量转换到电域，以获得第三电 信号分量；第四光探测器，用于将所述第四光信号分量转换到电域，以获得第四电 信号分量；以及处理器，用于选择所述第三电信号分量和第四电信号分量中的至少一 个，作为用于与所述第一电信号分量相减的第二电信号分量。
26、 如权利要求14至25中任意一项所述的设备，进一步包括去偏振器， 用于在分割之前，对所述光信号进行去偏振。
27、 如权利要求14至26中任意一项所述的设备，其中所述第一光信号 分量和所述第二光信号分量在转换到电域之前，经过大致相等的延时。
28、 如权利要求14至26中任意一项所述的设备，其中所述第一光信号 分量和所述第二光信号分量经过不同的延时，以便使所述第一电信号和第二噪声。
全文摘要
用于确定光信号的带内噪声的方法及设备。分割所述光信号，以产生具有不同偏振的两个光信号分量，从而使每个信号分量中的相应噪声分量不相关。将这些光信号分量转换到电域，以产生电信号分量。在光域或电域对信号分量功率进行均衡。然后，经过均衡的电信号分量相减，以抵消信号分量中的相关成分(例如数据信号)，从而仅输出不相关的信号分量(例如噪声)用于测量。
文档编号H04B10/08GK101167273SQ200680014582
公开日2008年4月23日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月29日
发明者特雷弗·安德森, 萨拉·多兹 申请人:澳大利亚国家Ict有限公司