滤波锁定方法、装置的制作方法

文档序号:7924955
专利名称:滤波锁定方法、装置的制作方法
技术领域
本发明涉及光集成领域,尤其涉及一种在光集成器件/光集成电路中滤波锁 定的方法、装置。
背景技术
随着光通信业务的不断发展,光器件的集成度越来越高。例如如图l所 示,光集成器件(PID)和光集成电路(PIC)包括激光器阵列。该激光器阵列 集成了至少两个激光器。
PID/PIC连接有一个合波器。该合波器接收所有激光器发射的激光;将多路 激光合成一束光信号。
合波器连接有分光器,所述光信号经分光器传输出去。激光从激光器到分 光器的传输过程中,激光的波长随温度的变化会发生改变。为了区分当前控制 和锁定的波长分光器连接有扰频提取模块,该扰频提取模块与所述激光器阵 列连接。所述分光器从所述光信号中提取出一定比例的光信号;经扰频提取模 块得到光波波长的漂移量,将该扰频信号和光波波长的漂移量反馈回激光器。
所述扰频提取漠块包括波锁器,该波锁器一端与所述分光器连接,另一端
与模拟/数字转换器连接,模拟/数字转换器与微处理器相连接;微处理器与数 字/模拟转换器相连接;数字/模拟转换器与激光器相连接。
波锁器从提取的光信号中得到模拟信号,模拟信号经过模拟/数字转换器得 到数字信号,再经微处理器进行快速傅立叶变换(FFT),得到不同波各自的扰 动频率;经数字/纟莫拟转换器将所述扰动频率转换为扰频信号,将所述扰频信号 反馈给激光器。每一个光波加入一个唯一的扰动频率,完成波长的标记。
在实现加扰的过程中,发明人发现现有技术因为对每一波都加入一个唯一的扰动频率,随着波数的增加,硬件和软件资源都需要成倍增加,带来了成本 和电路复杂度问题。而且由于波锁器响应度较小,得到的扰频信息微弱,直接
进入模拟/数字转换器进行采样,在后端的微处理器进行FFT的频域转换时,有 效的扰频信号很难提取出来,随着波数的增加,这种弊病会更加明显。而且对 于多个激光器阵列PID和PIC的应用,采用这种波锁方式将造成复杂的控制电 路和过大的电路板面积,同PID和PIC节约体积和节约成本功耗的初衷相违背。

发明内容
为了解决现有技术中对每一波都加入一个唯一的扰动频率,带来成本和电 路复杂度增加以及很难提取出有效的扰频信号的问题,本发明实施例提供以下 技术方案
一方面,本发明实施例提供一种滤波锁定方法。 一种滤波锁定方法,包括
接收第一扰动频率,将该第一扰动频率以时分复用方式加入到两路以上的 光波中,合成一路光信号发送出去;
根据该第一扰动频率从上述光信号中获取上述光波的波长漂移量; 根据上述光波的波长漂移量,对上述光波进行波长锁定。 一种滤波锁定装置,包括
两个以上激光器,用于接收第一扰动频率,并将该第一扰动频率以时分复 用的方式地加入到发出的两路以上的光波中;
合波器,用于将上述两个以上激光器所发出的两路以上光波,合成一路光 信号发送出去;
波长漂移量获取模块,用于根据上述第一扰动频率从上述光信号中获取上 述光波的波长漂移量;述光波进行波长锁定。本发明实施例通过在光集成器件和光集成电路(PID/PIC)中使用单一扰频 以时分复用的方式注入的集中波长锁定的方法,减少了电路板面积和控制电路 的复杂度;通过采用模拟滤波和数字滤波相结合的方式,能够准确提取微弱扰 频信号;并且当扰动信号频率发生改变时,数字滤波器只需将对应参数进行调 整即可完成扰动信号的提取,可移植性和可升级性4艮强。对于多波长^t块的 PID/PIC进行多片级耳^可以采用上述方法共用 一个滤波锁定装置利用时分复用 的方式对两个以上个光波进行波长锁定。


图1为现有技术中波长锁定系统框图;图2为本发明实施例中对两个以上波长进行锁定的系统框图;锁定的系统框图;图4为本发明实施例的滤波锁定方法的流程图; 图5为本发明实施例的滤波锁定装置框图。
具体实施方式
为了解决现有技术中对每一波都加入一个唯一的扰动频率,带来成本和电 路复杂度增加以及很难提取出有效的扰频信号的问题,本发明实施例提供一种 滤波锁定方法。在光集成器件/光集成电路中,存在着两个以上的激光器,每个激光器发出 一路激光,不同激光器发出的光波的波长不同,两个以上激光器发出两路以上 不同波长的光波,经合波器合成一束光输出。如图4所示,该滤波锁定方法包括401、 两个以上激光器接收第一扰动频率,并将该第一扰动频率以时分复用 的方式加入到所发出的两路以上光波中,合成一路光信号发送出去。控制单元中^^有扰动频率产生装置,可以产生《^尤动频率,控制单元将第一 扰动频率以时分复用的方式发送给两个以上激光器。两个以上激光器接收第一 扰动频率,发出两路以上光波,并将接收到的第一扰动频率加入到其中一个激 光器发出的光波中。 一个时刻只对其中一个激光器发出的光波加入第一扰动频 率,其他激光器发出的光波不加入第一扰动频率。合波器将两个以上激光器发出的两路以上光波,合成一路光信号发送出去。402、 根据第一扰动频率,从合波器发出的一束光信号中获取加入扰动频率 的那一路光波的波长漂移量。具体包括4021、 4022和4023三个步骤4021、 分光器根据第一扰动频率,从合波器发出的一束光信号中,提取出 一定比例的光信号,输入到波锁器中。在这一光信号含有的光波中,仅有一路 光波加入了第一扰动频率。4022、 波锁器接收从分光器输出的光信号,并将这一光信号分为两路,一 路经过波锁器中的以太龙,得到第一电信号; 一路不经过以太龙,得到第二电 信号。以太龙是一种对光波敏感的器件,通过比较第一电信号和第二电信号就 可以得知上述光信号发生的变化。4023、 将上述第一电信号和第二电信号经孩H尤提取,得到加入第一扰动频 率的那一路光波的波长漂移量,具体包括A、 B、 C和D四个步骤A、通过模拟滤波器对上述第 一电信号和第二电信号进行放大及才莫拟滤波处 理,得到第一电信号的模拟信号和第二电信号的模拟信号。模拟放大器中包含 小信号放大单元,可以将波锁器输出的微弱信息进行放大,便于扰动频率的提 取,然后进行模拟滤波处理,滤除带外噪声,得到第一电信号的模拟信号和第号的模 拟信号进行才莫拟/数字转换,得到第一电信号的数字信号和第二电信号的数字信 号;C、 通过数字滤波器对上述第一电信号的数字信号和第二电信号的数字信号 进行数字滤波,得到包含扰动频率信息的第三电信号和第四电信号;数字滤波 器通过可编程器件进行编程实现,可编程器件包括FPGA、专用ASIC、 CPU和DSP 等。数字滤波器可选择有限沖击响应滤波器、无限沖击响应滤波器或两者的结 合。数字滤波器的阶数可以通过相关参数进行调整,当扰动频率发生改变时, 只需改变数字滤波器相应参数;当需要提升滤波窗口边缘陡峭程度时,只需增 加数字滤波器阶数;其调测过程可以借助具体使用的编程器件的JTAG (联合测 试行动小组)或者其它接口;D、 对第三电信号和第四电信号进行比较,根据比较结果即可得到加入第一 扰动频率的激光器所发出那一路光波的波长漂移量。403、根据上述光波的波长漂移量,对加入笫一扰动频率的那一路光波进行 波长的锁定。具体包括4031和4032两个步骤4031、 控制单元产生第二扰动频率,并根据得到的上述光波的波长漂移量, 产生相应的控制信号;控制单元将控制信号同第二扰动频率一起以时分复用的 方式传输到加入第一扰动频率的光波所对应激光器的驱动器和控制电路;4032、 对应激光器的驱动器和控制电赠4妻收控制单元发出的第二扰动频率 和控制信号,将第二"t尤动频率加入到对应激光器发出的光波中,并才艮据控制单 元发出的控制信号,对此激光器发出的光波进行波长的调整,完成波长的锁定。 在一个时刻,对两个以上激光器中的一个激光器发出的光波进行波长的锁定,在下一时刻,则对除此激光器之外的另一个激光器发出的光波进行波长的锁定, 以此类推。第一扰动频率和第二扰动频率除了产生的时刻不同,其他参数都相 同。在光波中加入扰动频率的目的是对当前的光波进行标记,区分当前进行控制的光波;并通过考察扰动频率的变化得出光波的波长漂移量,从而对光波进 行波长的调整,完成波长的锁定。对于两个以上光集成器件/光集成电路进行的组合,也可以使用上述集中波 锁和扰动提取的方式进行波长锁定,如图3所示,N个PID/PIC器件进行组合, 每个PID/PIC中包含M个激光器,可以采用上述方法,利用时分复用的方式实 现利用一个扰动频率完成对M x N个光波波长的锁定。本发明实施例通过在光集成器件和光集成电路(PID/PIC)中使用单一扰频 注入的集中波长锁定的方法,减少了电路板面积和控制电路的复杂度;模拟滤 波和数字滤波相结合的方式,能够准确提取《敬弱护G频信号;并且当扰动信号频 率发生改变时,数字滤波器只需将对应l^进行调整即可完成扰动信号的提 取,移植性和可升级性很强。对于多波长模块的PID/PIC进行多片级联,可以 釆用上述方法共用 一个滤波锁定装置利用时分复用的方式对多个光波进行波长 锁定。本发明实施例还提供了一种滤波锁定装置,下面对其进行介绍 如图5所示,该滤波锁定装置包括两个以上激光器501,用于接收第一扰动频率,并将该第一扰动频率时分复 用地加入到发出的两路以上光波中。每个激光器发出一路光波,各个激光器发出的光波波长各不相同,两个以 上激光器发出两路以上激光光波,两个以上激光器在接收到以时分复用方式发 送过来的第一扰动频率后,对两个以上激光器中的一个激光器发出的光波加入第一扰动频率,其他激光器发出的光波不加入第一扰动频率。
合波器502,用于将两个以上激光器发出的两路以上光波合成一路光信号发 送出去。
波长漂移量获取模块503,用于根据上述第一扰动频率,从合波器发出的一 束光信号中获取加入第 一扰动频率的那一路光波的波长漂移量,具体包括分光 器504、波锁器505和微扰提取单元506:
分光器504,用于根据上述第一扰动频率,从合波器输出的光信号中提取出 一定比例的光信号输入到波锁器中。这一光信号含有的光波中,其中仅有一路 光波加入了第一扰动频率。
波锁器505,用于才艮据上述一定比例的光信号得到第一电信号和第二电信 号。波锁器中含有以太龙,以太龙是一种对光敏感的器件。波锁器接收光信号,, 将光信号分为两路, 一路经过以太龙,得到第一电信号; 一路不经过以太龙, 得到第二电信号。通过比较第一电信号和第二电信号就可以得知上述光信号发 生的变化。
微扰提取单元506,用于根据上迷第一电信号和第二电信号,得到加入第一 扰动频率的那一路光波的波长漂移量。
该微扰提取单元506包括冲莫拟滤波器507、 ^t拟/数字转换器509、数字滤 波器510和波长比较子单元511:
模拟滤波器507,用于对第一电信号和第二电信号进行放大及^^莫拟滤波处 理,滤除带外噪声,得到第一电信号的模拟信号和第二电信号的模拟信号。包 括
小信号放大单元508,用于将波锁器输出的微弱信息进行放大,便于扰动频 率的提取。模拟/数字转换器509,用于对上述第一电信号的模拟信号和第二电信号的 ^^莫拟信号进行模拟/数字转换,得到第一电信号的数字信号和第二电信号的数字 信号。
数字滤波器510,用于对上述第一电信号的数字信号和第二电信号的数字信 号进行数字滤波,得到包含扰动频率信息的第三电信号和第四电信号。数字滤 波器通过可编程器件进行编程实现,可编程器件包括FPGA、专用ASIC、 CPU和 DSP等。数字滤波器可选择有限沖击响应滤波器、无限冲击响应滤波器或两者的 结合。数字滤波器的阶数可以通过相关参数进行调整,当扰动频率发生改变时, 只需改变数字滤波器相应参数;当需要提升滤波窗口边缘陡峭程度时,只需增 加数字滤波器阶数;其调测过程可以借助具体使用的编程器件的JTAG (联合测 试行动小组)或者其它接口。
波长比较子单元511,用于根据上述第三电信号和第四电信号,得到加入第 一扰动频率的那一路光波的波长漂移量。在波长比较子单元对第三电信号和笫 四电信号进行比较,根据比较结果即可得到加入第一扰动频率的激光器所发出 光波的波长漂移量。
波长锁定^=莫块512,用于根据上述第一扰动频率对加入第一扰动频率的那一 路光波进行波长的锁定。波长锁定模块512包括控制单元513和激光器驱动器 和控制电路514:
控制单元513,用于才艮据上述光波的波长漂移量,以时分复用的方式传输第 二扰动频率和控制信号到对应激光器的驱动器和控制电路。
控制单元产生第二扰动频率,并根据得到的上述光波的波长漂移量,产生 相应的控制信号;控制单元将控制信号同第二扰动频率以时分复用的方式一起 传输到加入第一扰动频率的光波所对应激光器的驱动 和控制电路。激光器驱动器和控制电路514,用于根据上述控制信号,对对应激光器发出 的光波进行波长的调整,并根据上述第二扰动频率标记当前进行波长调整的光 波,完成波长的锁定。
对应的激光器驱动器和控制电路接收控制单元发出的第二扰动频率和控制 信号,将第二扰动频率加入到对应激光器发出的光波中,并根据控制单元发出 的控制信号,对此激光器发出的光波进行波长的调整,完成波长的锁定。在一 个时刻,对两个以上激光器中的一个激光器发出的光波进行波长的锁定,在下 一时刻,则对除此激光器之外的另一个激光器发出的光波进行波长的锁定,以 此类推。第一扰动频率和第二扰动频率除了产生的时刻不同,其他参数都相同。 在光波中加入扰动频率的目的是对当前的光波进行标记,区分当前进行控制的 光波;并通过考察扰动频率的变化得出光波的波长漂移量,从而对光波进行波 长的调整,完成波长的锁定。
对于两个以上光集成器件/光集成电路进行组合,也可以使用上述集中波锁 和扰动提取的装置进行波长锁定,如图3所示,N个PID/PIC器件进行组合,每 个PID/PIC中包含M个激光器,可以釆用上述装置,利用时分复用的方式实现 利用 一个扰动频率对M x N个光波进行波长的锁定。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式
,但本发明的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到 变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应 所述以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种滤波锁定方法,其特征在于,包括接收第一扰动频率,将所述第一扰动频率以时分复用方式加入到两路以上的光波中,合成一路光信号发送出去;根据所述第一扰动频率从所述光信号中获取所述光波的波长漂移量;根据所述光波的波长漂移量,对所述光波进行波长锁定。
2、 根据权利要求1所述的滤波锁定方法,其特征在于,所述根据所述第一 扰动频率从所述光信号中获取所述光波的波长漂移量的步骤包括根据第 一扰动频率,从所述光信号中提取出 一定比例的光信号; 根据所述一定比例的光信号,获取第 一电信号和第二电信号; 将所述第一电信号和第二电信号经微扰提取,得到所述光波的波长漂移量。
3、 根据权利要求2所述的滤波锁定方法,其特征在于,所述将所述第一电 信号和第二电信号经微扰提取,得到所述光波的波长漂移量的步骤包括对所述第一电信号和第二电信号进行模拟滤波处理,得到第一电信号的模 拟信号和第二电信号的模拟信号;对所述第一电信号的模拟信号和第二电信号的模拟信号进行模拟/数字转 换,得到所述第一电信号的数字信号和第二电信号的数字信号;对所述第一电信号的数字信号和第二电信号的数字信号进行数字滤波,得 到包^^扰动频率信息的第三电信号和第四电信号;对所述第三电信号和第四电信号进行比较,得到所述光波的波长漂移量。
4、 根据权利要求3所述的滤波锁定方法,其特征在于,所述对所述第一电 信号和第二电信号进行才莫拟滤波处理,得到第 一电信号的才莫拟信号和第二电信 号的模拟信号之前还包括对所述第一电信号和第二电信号进行;故大。
5、 根据权利要求1所述的滤波锁定方法,其特征在于,所述根据所述光波 的波长漂移量,对所述光波进行波长锁定的步骤包括根据所述光波的波长漂移量,以时分复用的方式发送第二扰动频率和控制 信号;根据所述控制信号,对所述光波进行波长的调整,并根据所述第二扰动频 率标记当前进行波长调整的光波,对所述光波进行波长锁定。
6、 一种滤波锁定装置,其特征在于,包括两个以上激光器,用于接收第一扰动频率,并将所述第一扰动频率以时分 复用的方式地加入到发出的两路以上的光波中;合波器,用于将所述两个以上激光器所发出的两路以上光波,合成一路光 信号发送出去;波长漂移量获i^^莫块,用于根据所述第一扰动频率从所述光信号中获取所 述光波的波长漂移量;波长锁定才莫块,用于根据所述光波的波长漂移量,对所述光波进行波长锁定。
7、 根椐权利要求6所述的滤波锁定装置,其特征在于,所述波长漂移量获 取模块包括分光器,用于根据第一扰动频率,从合波器输出的光信号中提取出一定比例的光信号输入到波锁器中;波锁器,用于根据所述一定比例的光信号得到第一电信号和第二电信号; 微扰提取单元,用于根据所述第一电信号和第二电信号,得到所述光波的波长漂移量。
8、 根据权利要求7所述的滤波锁定装置,其特征在于,所述微扰提取单元包括;漠拟滤波器,用于对所述第一电信号和第二电信号进行^^拟滤波处理,得 到第一电信号的模拟信号和第二电信号的模拟信号;模拟/数字转换器,用于对所述第一电信号的模拟信号和第二电信号的模拟 信号进行模拟/数字转换,得到所述第一电信号的数字信号和第二电信号的数字 信号;数字滤波器,用于对所述第一电信号的数字信号和第二电信号的数字信号 进行数字滤波,得到包含扰动频率信息的第三电信号和第四电信号;波长比较子单元,用于对所述第三电信号和第四电信号进行比较,得到所 述光波的波长漂移量。
9、 根据权利要求8所述的滤波锁定装置,其特征在于,所述模拟滤波器包括小信号》文大单元,用于对所述波锁器输出的所述第一电信号和第二电信号 进行放大。
10、 根据权利要求6所述的滤波锁定装置,其特征在于,所述波长锁定模 块包括控制单元,用于才艮据所述光波的波长漂移量,以时分复用的方式发送第二 扰动频率和控制信号到对应激光器的驱动器和控制电路;激光器驱动器和控制电路,用于根据所述控制信号,对所述光波进行波长 的调整,并根据所述第二扰动频率标记当前进行波长调整的光波,完成对所述 光波波长的锁定。
全文摘要
本发明提供一种滤波锁定方法及系统,属于光集成通信领域。为解决现有波长锁定技术中随着波数的增加,成本和电路复杂度提高以及扰频信息提取难以实现的问题而发明。该滤波锁定方法及系统通过在光集成器件和光集成电路中使用单一扰频注入的集中波长锁定的方法,减少了电路板面积和控制电路的复杂度;通过模拟滤波和数字滤波相结合的方式,准确提取微弱扰频信号;并且当扰动信号频率发生改变时,数字滤波器只需将对应参数进行调整即可完成扰动信号的提取,移植性和可升级性很强。对于多波长模块的PID/PIC进行两片以上级联,可以采用上述方法共用一个滤波锁定装置利用时分复用的方式对两个以上光波进行波长锁定。
文档编号H04B10/50GK101674135SQ200810211900
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者吴双起, 飞 唐, 张红苹 申请人:华为技术有限公司
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