信道内残余色散测量的制作方法

专利名称：信道内残余色散测量的制作方法
信道内残余色散测量
背景技术：
电信运营商通常部署光纤，用于从一点向另一点发射光信号。一些电信运营商通 过这种光纤发送高比特速率光信号，用于在长距离、超长距离和/或海下网络中进行通信。 在这种高比特速率系统中，光纤的性能可以取决于通过光纤提供的信道的残余色散(“CD”) 值。色散涉及由于光信号传播速度的波长相关性而导致的光信号“散播(spreading)”。如 果光信号包含多个波长，那么由于色散，所述光信号的组成波长将通过光纤以不同的速度 前进并且在不同的时间到达接收器，导致光信号“散播”。由于构成光纤的材料和/或光纤 的几何结构的原因，所以可能出现色散。通过光纤的光速随光的波长或频率而略微改变。从 而，每个波长当通过光纤时以略微不同的角度折射。光的这种折射或散播被称作色散。例 如，对于传输数据速率常常为十(10)千兆比特每秒(G/s)的网络，对于光信号来说残余色 散的公差可以近似为每纳米(nm) “1500”皮秒(ps)。然而，对于传输数据速率为四十(40) G/s的网络，残余色散的公差可以简化为近似“ 100” ps/nm。


图1是其中可以实现这里所描述的系统和方法的网络的示例性示意图；图2图示了在图1中所描绘网络的网络设备、发射器和/或接收器的示例性组件；图3描绘了在图1中图示的发射器的示例性组件；图4图示了在图1中所描绘的接收器的示例性组件；图5依照一个实现方式描绘了在图3中图示的发射器的可调谐双频率光源的示例 性组件；图6依照另一实现方式描绘了在图3中图示的发射器的可调谐双频率光源的示例 性组件；图7图示了能够由在图1中所描绘的网络的发射器和/或接收器产生和/或接收 的示例性光谱布置图；图8A和8B是描绘接收器如何同时检测两个光脉冲的组延迟差的示例性示意图；图9是图示接收器如何检测模式化脉冲链的组延迟差的示例性示意图；图10图示了能够由在图1中所描绘的网络的接收器产生和/或接收的示例性光 谱布置(对于二阶色散来说)图；和图11和12描绘了依照这里描述的实现方式的示例性处理的流程图。
具体实施例方式以下详细描述参照附图。在不同附图中的相同附图标记可以标识相同或类似的元 素。并且，以下详细描述不限制本发明。因为高比特速率传输变得越来越流行，需要测试设备来测量信道内的残余色散以 帮助安装和故障查找。然而，因为在密集波分复用(DWDM)信道中总共可使用的带宽太窄， 所以现有的测试设备不能测量在基于DWDM的网络的DWDM (例如，用于在现有光纤干线上增加带宽的光学技术)信道中的残余色散。例如，信道可以是间隔“50”千兆赫(GHz)的信道， 并且可以具有小于“25GHz”的可用带宽(8卩，小于“0.2”歷)。虽然对于测试集来说最小可 用的波长级可以是“0. 2”nm，但是如果在非常小的频谱范围内测量残余色散，那么测试设备 可能遇到准确性问题。现有的测试设备也不能执行多信道的残余色散测量，这是因为在网 络的光学组件中不确定的物理延迟严重地影响了测量准确度。这里描述的实现方式可以测量基于光纤的系统(例如，基于高比特速率的网络， 基于DWDM的网络等)的信道内残余色散。例如在一个实现方式中，可以在光传输系统的发 送端在DWDM信道内以两个频率/波长产生两个光脉冲，并且可以在所述光传输系统的接收 端测量到达时间及其频率。可以对光脉冲的两个频率计算或设置频率差，并且还可以计算 两个光脉冲的相对组延迟差。可以通过相对组延迟差除以频率差来计算一阶残余色散。这 里所描述的系统和方法还可以用来计算更高阶的残余色散值，并且可以使用户(例如，电 信提供商的现场测试员)能够迅速且准确地确定在DWDM信道中的残余色散。图1是其中可以实现这里所描述的系统和方法的网络100的示例性示意图。如所 图示，网络100可以包括经由传输光纤140和光放大器150互连的网络设备110(例如，包 括信道增加端口 120)和另一网络设备110(例如，包括信道减少端口 130)。网络100可以 进一步包括在被连接到信道增加端口 120的发射器170和被连接到信道减少端口 130的接 收器180之间的通信链路160。为简单起见，在图1中已经图示了两个网络设备、两个传输 光纤、单个光放大器、发射器和单个接收器。在实践中，可以存在不同的、更多或更少的网络 设备、传输光纤、光放大器、发射器和/或接收器。而且，在一些示例中，一个网络设备110 还可以执行被描述为由另一个网络设备110执行的一个或多个功能。在一个实现方式中， 网络设备110、传输光纤140和光放大器150可以形成基于DWDM的网络、基于高比特速率的 网络等。在其它实现方式中，网络设备110、传输光纤140和光放大器150可以形成其它类 型的基于光的网络。此外，网络设备110和/或光放大器150可以从网络100中省略，发射 器170可以连接到光传输系统(例如，传输光纤140)的发送端，并且接收器180可以连接 到光传输系统(例如，传输光纤140)的接收端。每个网络设备110可以包括数据传送设备，诸如网关、路由器、交换机、防火墙、网 络接口卡(NIC)、集线器、桥接器、代理服务器、光增加-减少多路复用器(OADM)或用于处理 和/或传送数据的其它类型的设备。在一个例子中，每个网络设备110能够建立在信道增 加端口 120和信道减少端口 130之间进行光传递信息的信道。信道增加端口 120可以包括用于使网络设备110能够向现有的光信号(例如，现 有的多波长WDM信号)增加一个或多个波长信道并且向传输光纤140发送光信号的端口。信道减少端口 130可以包括用于使网络设备110能够多路复用信道上的光信号和 /或向接收器180提供多路复用的光信号的端口。每个传输光纤140可以包括连接、耦合、链路或其它类似的机构，借此可以由一个 光学组件携带的光信号可以被给予通信的光学组件。例如，传输光纤140可以允许网络设 备110光学上彼此通信，并且可以允许光信号在网络设备110之间发送。“在光学上通信的” 各设备可以不必彼此直接连接而是可以被中间光学组件或设备隔开。光放大器150可以包括用于在不把光信号转换为电信号的情况下直接放大光信 号的设备。在一个例子中，光放大器150可以包括用于使得传入的光信号放大的增益介质。
通信链路160可以包括连接、耦合、链路或其它类似的机构，借此发射器170可以 与接收器180通信。发射器170可以包括能够经由信道增加端口 120在基于光纤的系统(例如，传输 光纤140)的信道内产生具有两个频率的光脉冲的设备。下面结合图3、5和6提供了发射 器的进一步细节。接收器180可以包括能够分离并测量两个光脉冲的到达时间并且测量基于光纤 的系统(例如，传输光纤140)的信道内残余色散。接收器180可以计算或设置光脉冲的 两个频率的频率差，并且还可以计算在两个光脉冲之间的相对组延迟差。接收器180还可 以通过相对组延迟差除以频率差来计算一阶残余色散，并且可以显示所计算的一阶残余色 散。下面结合图4提供接收器180的进一步细节。尽管发射器170和接收器180被示为独立的设备，但在其它实现方式中，发射器 170和接收器180可以在单个设备内组合。尽管图1示出了网络100的示例性组件，但在其它实现方式中，网络100与在图1 中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的组件。图2是可以对应于网络设备110、发射器170和/或接收器180的设备200的示例 性示意图。如所图示，设备200可以包括总线210、处理逻辑220、主存储器230、只读存储器 (ROM) 240、存储设备250、输入设备260、输出设备270和/或通信接口 280。总线210可以 包括用于允许在设备200的各组件之间进行通信的路径。处理逻辑220可以包括处理器、微处理器或可以解释并执行指令的其它类型的处 理逻辑。主存储器230可以包括随机存取存储器(RAM)或其他类型的动态存储设备，可用 于存储信息和指令以供处理逻辑220执行。ROM 240可以包括ROM设备或其他类型的静态 存储设备，可用于存储静态信息和/或指令以供处理逻辑220使用。存储设备250可以包 括磁和/或光记录介质及其相应的驱动。输入设备260可以包括允许操作者向设备200输入信息的机构，诸如键盘、鼠标、 笔、麦克风、语音识别和/或生物特征识别机构等。输出设备270可以包括用于向操作者输 出信息的机构，包括显示器、打印机、扬声器等。通信接口 280可以包括任何收发器式的机 构，用于使设备200能够与其它设备和/或系统通信。例如，通信接口 280可以包括用于经 由诸如网络100之类的网络与另一设备或系统通信的机构。如这里所描述，设备200可以响应于处理逻辑220执行在诸如主存储器230之类 的计算机可读介质中包含的软件指令来执行确定的操作。计算机可读介质可以被定义为物 理或逻辑存储设备。软件指令可以从诸如存储设备250之类的另一计算机可读介质或者经 由通信接口 280从另一设备被读取到主存储器230中。在主存储器230中包含的软件指令 可以使处理逻辑220执行这里描述的处理。作为选择，可以代替或结合软件指令使用硬连 线电路来实现这里所描述的处理。从而，这里描述的实现方式不限于硬件电路和软件的任 何具体组合。尽管图2示出了设备200的示例性组件，但在其它实现方式中，设备200与在图2 中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的组件。在其它实现方式中，设备200的一 个或多个组件可以执行被描述为由设备200的一个或多个其它组件执行的一个或多个其 它任务。
图3描绘了发射器170的示例性组件。如所图示，发射器170可以包括可调谐的 双频率光源300、驱动器310和光调制器320。可调谐的双频率光源300可以包括激光源(例如，气体激光器、化学激光器、染料 激光器、金属蒸气激光器、固态激光器、半导体激光器、其它类型的激光器等)，其能够(例 如，在网络设备110之间的信道内)以两个频率产生连续波(CW)光信号。可调谐的双频率 光源300可以调整或调谐与CW信号相关联的两个频率，使得可以借助可调谐的双频率光源 300选择并产生各种频率。可调谐的双频率光源300可以把光脉冲调谐到小于或大于信道 中心频率(例如，标称的信道频率/波长或“中心频率”)的频率。可调谐的双频率光源300 能够把中心频率调谐到任何DWDM信道(例如，DffDM信道的中心)。驱动器310可以输出各种操作频率和各种功率水平以控制光调制器320。在一个 实现方式中，驱动器310可以生成稳定且准确的无线电频率信号，其可以用来驱动光调制 器 320 ο光调制器320可以包括设备，在该设备中可以使用信号控制的元件来调制CW光束 以产生一个或多个光脉冲。在一个实现方式中，光调制器320可以与可调谐的双频率光源 300和/或驱动器310交互以产生光脉冲330，每个光脉冲330具有不同的频率(例如在网 络设备110之间的信道内)。可以向网络设备110的信道增加端口 120提供光脉冲330。可 调光源300和光调制器320可以同时和/或以已知的时间差产生两个光脉冲(例如，使得 接收器180可以以很高的准确度测量到达时间)。在一个实现方式中，由可调谐的双频率光 源300和光调制器320产生的每个光脉冲可以包括大约一纳秒的脉冲宽度和大约一百皮秒 的上升时间。在其它实现方式中，可调谐的双频率光源300和光调制器320可以产生多个光脉 冲(例如，两个以上)，每个光脉冲在信道内具有不同的频率，只要这些频率可以被准确地 设置即可。这可以使得能够基于较低阶的残余色散值来测量较高阶残余色散值。下面结合 图5和6提供可调谐的双频率光源300的进一步细节。尽管图3示出了发射器170的示例性组件，但在其它实现方式中，发射器170与在 图3中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的组件。在其它实现方式中，发射器 170的一个或多个组件可以执行被描述为由发射器170的一个或多个其它组件执行的一个 或多个其它任务。图4图示了接收器180的示例性组件。如所图示的，接收器180可以包括干涉计 400、光二极管410、残余色散计算器420和/或用户接口 430。干涉计400可以包括法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉计、标准具(例如，带有两 个反射表面的透明板的设备，带有两个平面、并行镜子的设备，带有两个球面镜且两个球面 镜的凹面彼此面对并且间隔等于每个镜子的曲率半径的距离的设备等)等。在一个实现方 式中，干涉计400可以(例如，从信道减少端口 130)接收光脉冲330，可以按照波长分离光 脉冲330，并且可以向不同的二极管410提供不同波长的光脉冲。每个光二极管410例如可以包括光检测器(例如，正-本征-负(PIN) 二极管，雪 崩光电检测器(APD)和/或光倍增管(PMT))，用于把光脉冲转换为电脉冲。在一个实现方 式中，一个光二极管410可以从干涉计400以第一频率接收第一光脉冲，并且另一光二极管 410可以从干涉计400以第二频率接收第二光脉冲。光二极管410可以把接收到的光脉冲转换为相应的电信号，并且可以向残余色散计算器420提供电脉冲。残余色散计算器420可以包括任何基于硬件和/或软件的逻辑(例如，处理逻辑 220)，使接收器180能够计算残余色散(例如，与网络设备110、传输光纤140等相关联)。 在一个实现方式中，残余色散计算器420可以从光二极管410接收电脉冲(例如具有第一 和第二频率信息)，并且可以计算两个频率信号的频率差(例如，在构成每个光脉冲的光波 长的差)。例如，残余色散计算器420可以计算适于典型的基于DWDM的网络的频率差(例 如，20GHz的频率差可能由于大约5pS/nm的时间而导致测量不确定性)。由于干涉计400确 保大约0. IGHz的频率差，所以由于频率差错误所导致的不确定性是可忽略的。尽管在图4 中并未示出，但残余色散计算器420和/或接收器180可以包括用于测量两个频率信号的 频率的一个或多个机构(例如，频率计数器)。在其它实现方式中，频率信息可以由发射器 170 (例如，具有频率计数器)测量，并且可以在传输光纤140上被发送到接收器180。残余色散计算器420可以计算两个频率信号的相对组延迟差(例如，在光纤中，光 功率以给定模式的组速度前进给定距离所要求的通行时间)，并且可以通过所计算的相对 组延迟差除以所计算的频率差来计算一阶残余色散(例如，与网络设备110、传输光纤140 等相关联)。残余色散计算器420可以向用户接口 430提供所计算的一阶残余色散。用户接口 430可以包括图形用户界面(GUI)或非图形用户界面，诸如基于文本的 接口。用户接口 430可以经由定制的接口(例如，专有接口)和/或其它类型的接口(例 如，基于浏览器的接口)向用户(例如，接收器180的用户)提供信息。用户接口 430可以 经由一个或多个输入设备(例如，输入设备260)接收用户输入，可以是用户可配置的(例 如，用户可以改变用户接口 430的大小、在用户接口 430中显示的信息、用户接口 430所使 用的配色方案、在用户接口 430中文本、图像、图标、窗口等的位置等)，和/或可以不是用户 可配置的。可以经由一个或多个输出设备(例如，输出设备270)向用户显示用户接口 430。 在一个实现方式中，用户接口 430可以从残余色散计算器420接收计算的一阶残余色散，并 且可以显示计算的一阶残余色散。这种布置可以使接收器180能够同时测量两个略微分离的光脉冲的组延迟以获 得准确的相对组延迟差。相比之下，常规的测试设备要求扫描，这导致组延迟波动问题。干 涉计400可以确保具有准确的频率差计算和同步测量的信号接收。接收器180还可以向准 确的残余色散测量提供所估计的小于5pS/nm的不确定性，这对于高比特速率(例如，40和 100G/s)信号是足够的。相比之下，常规的测试设备不能对诸如在DWDM信道内的非常小的 频率范围提供准确的残余色散测量。尽管图4示出了接收器180的示例性组件，但在其它实现方式中，接收器180与在 图4中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的组件。在其它实现方式中，接收器 180的一个或多个组件可以执行被描述为由接收器180的一个或多个其它组件执行的一个 或多个其它任务。图5描绘了依照一个实现方式的发射器170的可调谐的双频率光源300的示例性 组件。如所图示的，可调谐的双频率光源300可以包括光源500、高反射镜505、增益介质 510、干涉计520、可调谐滤波器530、反向可饱和吸收器540、输出耦合器550、分束器560和 波长锁定器570。光源500可以包括一个或多个激光源(例如，气体激光器、化学激光器、染料激光器、金属蒸气激光器、固态激光器、半导体激光器、其它类型的激光器等)，其能够在两个频 率产生连续波(CW)光信号。光源500可以与光调制器(未示出)相关联，所述光调制器可 以对来自光源500的CW光施加脉冲以产生光脉冲。高反射镜505可以包括具有一个或多个高反射(例如，99%以上的反射)表面的 任何镜子。例如，高反射镜505可以包括电介质镜、铀镜、激光谐振腔镜子等。高反射镜505 可以把光源500产生的光(例如，光信号或脉冲)反射到增益介质510。增益介质510可以包括呈现光学增益(例如，通过在从先前受激的高能状态到低 能状态的电子或分子跃迁的受激发射所产生的增益)的材料。例如，增益介质510可以包括 晶体材料(例如，钕、镱或铒)、玻璃材料(例如，硅酸盐或磷酸盐玻璃)、气态材料(例如， 氦和氖的混合物、氮气等)、半导体材料(例如，砷化镓、氮化镓等)等。增益介质510可以 接收由高反射镜505反射的光脉冲，并且可以向光脉冲提供光增益。增益介质510可以向 干涉计520提供光脉冲。干涉计520可以包括法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉计、标准具(例如，具有两 个反射表面的透明板的设备，具有两个平面、并行镜子的设备，具有两个球面镜并且两个球 面镜的凹面彼此面对而且间隔等于每个镜子的曲率半径的距离的设备等)等。在一个例子 中，干涉计520可以从增益介质510接收光脉冲，可以按照波长(例如，按照两个频率)分 离光脉冲，并且可以向可调谐滤波器530提供不同频率的光脉冲。可调谐滤波器530可以包括能够在光学上调谐光信号的任何设备。在一个实现方 式中，可调谐滤波器530可以包括滤光器，所述滤光器有选择地发送或接收具有某些属性 (例如，特定的波长范围)的光，同时阻挡其余的光。例如，可调谐滤波器530可以从干涉计 520接收具有两个频率的光脉冲，并且可以把所述光脉冲调谐到特定的信道(例如，在网络 设备110之间的信道)。可调谐滤波器530可以向反向可饱和吸收器540提供调谐的具有 两个频率的光脉冲。反向可饱和吸收器540可以包括具有大于基态吸收截面的激态吸收截面的材料， 其中增加入射光强度增加了吸收。例如，反向可饱和吸收器540可以从可调谐滤波器530 接收调谐的光脉冲，并且可以保持调谐的光脉冲的振荡。反向可饱和吸收器540可以向输 出耦合器550提供调谐的光脉冲。输出耦合器550可以包括用于把两个光信号耦合到单个输出光纤中的光学设备。 例如，输出耦合器550可以从反向可饱和吸收器540接收调谐的光脉冲，并且可以把调谐的 光脉冲耦合或组合到单个光纤中。输出耦合器550可以向分束器560提供调谐的光脉冲。分束器560可以包括用于把一束光拆分为两束的光学设备。分束器560可以从输 出耦合器550接收调谐的光脉冲，并且可以把调谐的光脉冲拆分为第一调谐的光脉冲580 和第二调谐的光脉冲590。分束器560可以输出第一调谐的光脉冲580作为具有两个频率 (例如，第一频率fm和第二频率fp)的光脉冲。分束器560可以向波长锁定器570提供第 二调谐的光脉冲590。波长锁定器570可包括能用于稳定可调谐的双频率光源300的波长的设备。例 如，波长锁定器570可以把信道波长稳定到在基于DWDM的网络中使用的标准波长。波长锁 定器570可以从分束器560接收第二调谐的光脉冲590，并且可以基于第二调谐的光脉冲 590 (例如，经由干涉计520和/或可调谐滤波器530的调整)稳定可调谐的双频率光源300的波长(例如，和频率，其与波长成反比)。尽管图5示出了可调谐的双频率光源300的示例性组件，但在其它实现方式中，可 调谐的双频率光源300与在图5中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的组件。在 其它实现方式中，可调谐的双频率光源300的一个或多个组件可以执行被描述为由可调谐 的双频率光源300的一个或多个其它组件执行的一个或多个其它任务。图6描绘了依照另一实现方式的发射器170的可调谐的双频率光源300的示例性 组件。如所图示的，可调谐的双频率光源300可以包括第一可调谐的光源600-1、第二可调 谐的光源600-2、第一分束器610-1、第二分束器610-2、波长锁定器620和波束耦合器630。第一可调谐的光源600-1和第二可调谐的光源600-2中的每个可以包括激光源 (例如，气体激光器、化学激光器、染料激光器、金属蒸气激光器、固态激光器、半导体激光 器、其它类型的激光器等)，其能够以选定的频率产生CW光信号。在一个实现方式中，第一 可调谐的光源600-1可以产生具有第一频率的CW光信号，并且第二可调谐的光源600-2可 以产生具有第二频率(例如不同于第一频率)的CW光信号。第一可调谐的光源600-1可以 向分束器610-1提供第一频率CW光束，并且第二可调谐的光源600-2可以向分束器610-2 提供第二频率光脉冲。第一分束器610-1和第二分束器610-2中的每个可以包括复制光束的光学设备。 第一分束器610-1可以从第一可调谐的光源600-1接收第一频率光脉冲，并且可以复制第 一频率光脉冲。第一分束器610-1可以向波长锁定器620提供第一频率光脉冲，并且可以 向波束耦合器630提供复制的第一频率光脉冲。第二分束器610-2可以从第二可调谐的光 源600-2接收第二频率光脉冲，并且可以复制所述第二频率光脉冲。第二分束器610-2可 以向波长锁定器620提供第二频率光脉冲，并且可以向波束耦合器630提供复制的第二频 率光脉冲。波长锁定器620可以包括可以用于稳定可调谐的双频率光源300的波长的设备。 例如，波长锁定器620可以把信道波长稳定到在基于DWDM的网络中使用的标准波长。波长 锁定器620可以从第一分束器610-1和第二分束器610-2接收第一和第二频率光脉冲的部 分，并且可以基于接收到的第一和第二频率光脉冲的部分来稳定可调谐的双频率光源300 的波长(例如，和频率，其与波长成反比)(例如，经由第一可调谐的光源600-1和/或第二 可调谐的光源600-2的调整)。波束耦合器630可以包括用于把一个或多个光信号组合到单个光信号中的设备。 例如，波束耦合器630可以从第一分束器610-1和第二分束器610-2接收第一和第二频率 光信号，并且可以把所述第一和第二频率光信号组合到具有两个频率(例如，第一频率fm 和第二频率fp)的光信号640中。尽管图6示出了可调谐的双频率光源300的示例性组件，但在其它实现方式中，可 调谐的双频率光源300与在图6中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的组件。在 其它实现方式中，可调谐的双频率光源300的一个或多个组件可以执行被描述为由可调谐 的双频率光源300的一个或多个其它组件执行的一个或多个其它任务。图7图示了能够由发射器170和/或接收器180产生和/或接收的示例性的光谱 布置图700。如所图示的，光谱布置图700可以包括水平频率轴(例如，“频率”)、多个垂直 信道轴(例如，“Ch n-l”、“Ch n”、“Ch n+1”和“Ch n+2”)，其可以定义(例如在网络设备110之间提供的)多个信道、通带710、信道间隔720、信道内带宽730、测试信号740和频率 差 750。通带710可以包括与特定的信道相关联的总带宽(例如，其中在信道中可以接收 光信号的可接受的频率范围)。信道间隔720可以包括在网络设备110之间提供的相邻信 道(例如，信道“Ch n-l，，，“Ch η", "Ch η+1”和“Ch n+2”)之间的间隔。信道内带宽730 可以包括与每个信道相关联的带宽。测试信号740可以包括(例如，由发射器170/接收器180产生和/或接收到的) 光脉冲，每个光脉冲可以具有不同的频率(例如，第一频率fm和第二频率fp)。在一个实现 方式中，测试信号740可以描绘由接收器180接收到的光脉冲。频率差750可以包括在测 试信号740的第一频率fm和第二频率fp之间的差。尽管图7示出了光谱布置图700的示例性元件，但在其它实现方式中，光谱布置图 700与在图7中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的元件。在一个例子中，代替 或除基于频率的信息之外，示例性示意图700可以提供基于波长的信息。图8A和8B是描绘接收器180如何检测在两个光脉冲之间的组延迟差的示例性示 意图800。发射器170可以产生包括第一频率(fm)810和第二频率(fp)820的光脉冲，如图 8A中所图示的。具有第一频率(fm)810的第一光脉冲和具有第二频率(fp)820的第二光脉 冲可以同时和/或以已知的时间差产生(例如，使得接收器180可以以很高的准确度测量 到达时间)。光脉冲可以被提供到网络设备110的信道增加端口 120，可以被发送到网络设 备110的信道减少端口 130(例如，经由传输光纤140，光放大器150等)，并且可以由接收 器180接收。在由接收器180接收到的光脉冲的第一频率(fm)810和第二频率(fp)820之间的 到达时间可以彼此偏移相对的组延迟差830，如图8B中所图示的。相对的组延迟差830可 以用于测量光脉冲前进给定距离(例如在网络设备110之间)的通行时间。接收器180可 以使用测量的相对组延迟差830来计算残余色散(例如，与网络设备110、传输光纤140等 相关联)。尽管图8A和8B示出了示例性示意图800的示例性元件，但在其它实现方式中，示 例性示意图800与在图8A和8B中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的元件。在 一个例子中，代替或除基于频率的信息之外，示例性示意图800可以提供基于波长的信息。图9是图示接收器180如何检测模式化(patterned)脉冲链的组延迟差的示例性 示意图900。发射器170可以产生模式化光脉冲链，包括具有第一频率(fm)910的第一光脉 冲和具有第二频率(fp)920的第二光脉冲。具有第一频率(fm)910的第一光脉冲和具有第 二频率(fp)920的第二光脉冲可以同时和/或以已知的时间差产生(例如，使得接收器180 可以以很高的准确度测量到达时间)。模式化光脉冲链可以被提供到网络设备110的信道 增加端口 120，可以被发送到网络设备110的信道减少端口 130(例如，经由传输光纤140， 光放大器150等)，并且可以由接收器180接收(例如，作为在图9中所描绘的波形)。在由接收器180接收到的模式化光脉冲链的第一频率(fm)910和第二频率(fp)920 可以彼此偏移相对的组延迟差930，如图9中所图示的。相对的组延迟差930可以提供用 于模式化光脉冲链前进给定距离(例如在网络设备110之间)的通行时间的测量。接收器 180可以使用测量的相对组延迟差930来计算残余色散(例如，与网络设备110、传输光纤140等相关联)。尽管图9示出了示例性示意图900的示例性元件，但在其它实现方式中，示例性示 意图900与在图9中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的元件。在一个例子中， 代替或除基于频率的信息之外，示例性示意图900可以提供基于波长的信息。图10图示了能够由发射器170/接收器180产生和/或接收的示例性光谱布置图 1000 (对于二阶色散来说)。如所图示的，光谱布置图1000可以包括水平频率轴(例如， “频率”)、多个垂直信道轴(例如，“Ch n-l”、“Ch n”、“Ch η+l”和“Ch n+2”)，其可以定义 (例如在网络设备110之间提供的)多个信道、通带1010、信道间隔1020、信道内带宽1030 和测试信号1040。通带1010可以包括与特定的信道相关联的总带宽(例如，其中在信道中可以接收 到光信号的可接受的频率范围)。信道间隔1020可以包括在网络设备110之间提供的相邻 信道(例如，信道“Ch n-l，，，“Chn，，，“Ch η+l”和“Ch n+2”)之间的间隔。信道内带宽1030 可以包括与每个信道相关联的带宽。测试信号1040可以包括(例如，由发射器170/接收器180产生和/或接收到的) 光脉冲，每个光脉冲可以具有不同的频率(例如，第一频率fm和第二频率fp)以及中心频率 (f。)，其可以被调谐到信道(例如，信道“Ch n+2”)。在一个实现方式中，测试信号1040可 以描绘由接收器180接收到的光脉冲。发射器170可以产生第一频率fm和中心频率f。以 测量第一相对组延迟差，并且可以产生第二频率fp和中心频率f。以测量第二相对组延迟 差。接收器180可以基于第一和第二相对组延迟差来计算一阶残余色散，并且可以基于所 述一阶残余色散来计算二阶残余色散。接收器180 (例如，经由输出设备270和/或用户接 口 430)可以显示一阶残余色散和/或二阶残余色散。尽管图10示出了光谱布置图1000的示例性元件，但在其它实现方式中，光谱布置 图1000与在图10中所描绘的相比可以包含更少的、不同的或另外的元件。在一个例子中， 代替或除基于频率的信息之外，示例性示意图1000可以提供基于波长的信息。图11依照这里所描述的实现方式描绘了用于测量在网络(例如，网络100)的一 个或多个网络设备110之间提供的信道的残余色散的示例性处理1100的流程图。在一个 实现方式中，处理1100可以由发射器170/接收器180执行。在其它实现方式中，处理1100 可以由发射器170/接收器180结合另一设备(例如，计算设备，诸如笔记本电脑、个人计算 机等)执行。如所图示的，处理1100可以始于把双频率光源的中心频率调整到要测量的信道 中心(块1110)，并且利用双频率光源同时产生具有两个频率的光脉冲(块1120)。例如， 在上面结合图3描述的一个实现方式中，发射器170的可调谐的双频率光源300可以以两 个频率产生CW光信号(例如，在网络设备110之间的信道内)。可调谐的双频率光源300 可以调整或调谐与CW信号相关联的两个频率，使得可以借助可调谐的双频率光源300选择 并产生各种频率。可调谐的双频率光源300可以把光脉冲调谐到小于或大于信道中心频率 (例如，标称的信道频率/波长或“中心频率”)的频率。可调谐的双频率光源300能够把 中心频率调谐到任何DWDM信道(例如，DWDM信道的中心)。两个光脉冲可以同时和/或以 已知的时间差产生(例如，使得接收器180可以以很高的准确度测量到达时间)。如在图11中进一步示出，可以分离光脉冲的两个频率并且可以测量两个频率的到达时间(块1130)，并且可以计算或设置光脉冲的频率差(块1140)。例如在上面结合图 4描述的一个实现方式中，接收器180的干涉计400可以接收光脉冲330 (例如，从信道减少 端口 130)，可以按照波长分离光脉冲330，并且可以向不同的二极管410提供不同波长的光 脉冲。接收器180的残余色散计算器420可以从光二极管420接收电脉冲(例如具有第一 和第二频率信息)，并且可以计算两个频率信号的频率差(例如，在构成每个光脉冲的光波 长中的差)。残余色散计算器420和/或接收器180可以包括用于测量两个频率信号的频 率的一个或多个机构(例如，频率计数器)。在另一例子中，频率信息可以由发射器170(例 如，利用频率计数器)测量，并且可以在传输光纤140上被发送到接收器180。返回到图11，可以对两个频率计算相对组延迟差(块1150)，可以通过相对组延迟 差除以频率差来计算一阶残余色散(块1160)，并且可以提供一阶残余色散以用于显示(块 1170)。例如，在上面结合图4描述的一个实现方式中，残余色散计算器420可以计算相对 组延迟差，并且可以通过所计算的相对组延迟差除以所计算的频率差来计算一阶残余色散 (例如，与网络设备110、传输光纤140等相关联)。残余色散计算器420可以向用户接口 430提供所计算的一阶残余色散。用户接口 430可以从残余色散计算器420接收计算的一 阶残余色散，并且可以显示计算的一阶残余色散。图12依照这里所描述的实现方式描绘用于测量在网络(例如，网络100)的一个 或多个网络设备Iio之间提供的信道的残余色散的示例性处理1200的流程图。在一个实 现方式中，处理1200可以由发射器170/接收器180执行。在其它实现方式中，处理1200 可以由发射器170/接收器180结合另一设备(例如，计算设备，诸如笔记本电脑、个人计算 机等)执行。如所图示的，处理1200可以始于产生包括中心频率和第一频率的光脉冲以测量 信道的第一相对组延迟差(块1210)，并且产生包括中心频率和第二频率的光脉冲以测量 所述信道的第二相对组延迟差(块1220)。例如，在上面结合图10描述的一个实现方式中， 测试信号1040可以包括(例如，由发射器170/接收器180产生和/或接收的)光脉冲，每 个光脉冲可以具有不同的频率(例如，第一频率fm和第二频率fp)以及中心频率(f。)，其可 以被调谐到信道(例如，信道“Ch n+2”)。在一个例子中，测试信号1040可以描绘由接收 器180接收到的光脉冲。发射器170可以产生第一频率fm和中心频率f。来测量第一相对 组延迟差，并且可以产生第二频率fp和中心频率f。来测量第二相对组延迟差。如在图12中进一步示出，可以基于第一和第二相对组延迟差来计算一阶残余色 散(块1230)，可以基于一阶残余色散来计算二阶色散(块1240)，并且可以提供一阶和二 阶残余色散以用于显示(块1250)。例如，在上面结合图10描述的一个实现方式中，接收器 180可以基于第一和第二相对组延迟差来计算一阶残余色散，并且可以基于所述一阶残余 色散来计算二阶残余色散。接收器180 (例如，经由输出设备270和/或用户接口 430)可以 显示一阶残余色散和/或二阶残余色散。在另一实现方式中，接收器180可以基于第一相 对组延迟差来计算信道的第一一阶残余色散并且基于第二相对组延迟差来计算信道的第 二一阶残余色散。接收器180还可以基于计算的第一和第二一阶残余色散来计算信道的二 阶残余色散，并且可以基于计算的第一和第二一阶残余色散来计算平均一阶残余色散。接 收器180可以显示计算的残余色散。这里描述的实现方式可以测量基于光纤的系统的信道内残余色散。例如在一个实现方式中，该系统和方法可以在光传输系统的发送端在DWDM信道内以两个频率/波长产生 光脉冲，并且可以在光传输系统的接收端分离并测量两个光脉冲的到达时间。可以对光脉 冲的两个频率计算或设置频率差，并且还可以对两个光脉冲计算相对的组延迟差。可以通 过相对组延迟差除以频率差来计算一阶残余色散。这里所描述的系统和方法还可以用来计 算更高阶的残余色散值，并且可以使用户(例如，电信提供商的现场测试员)能够迅速且准 确地确定在DWDM信道中的残余色散。实现方式的以上描述提供了说明和描述，但是并不意在把本发明穷举或限制为所 公开的精确形式。按照以上教导的启示，各种修改和变形也是可以的，或者可以根据本发明 的实践来获取修改和变形。例如，虽然已经相对于图11和12描述了一系列块，但在其它实现方式中可以修改 所述块的次序。此外，可以并行执行不相关的块。显然如这里所描述的实施例可以用在附图中图示的实现方式中许多不同形式的 软件、固件和硬件来实现。用于实现这里描述的实施例的实际软件代码或专门的控制硬 件并不是限制本发明。从而，在不考虑具体软件代码的情况下描述了各实施例的操作和特 性——基于这里的描述应当理解人们将能设计软件和控制硬件来实现所述实施例。此外，本发明的某些部分可以被实现为用于执行一个或多个功能的“逻辑”。此逻 辑可以包括硬件、软件或硬件和软件的组合，所述硬件诸如专用集成电路或现场可编程门 阵列。尽管在权利要求中列举了和/或在说明书中公开了特定的部件组合，但这些组合 并不意在限制本发明。实际上，可以以未在权利要求中特别列举和/或在说明书中特别公 开的方式来组合这些部件中的许多。在本申请中使用的元素、动作或指令不应当被解释为对本发明来说是关键的或必 要的，除非明确地这样描述。如这里所用，冠词“一”也旨在包括一个或多个项。在意在仅 一项的情况下，使用术语“一个”或类似的语言。此外，短语“基于”旨在意味着“至少部分 地基于”，除非另外明确地声明。
权利要求
一种方法，包括在光链路的第一端产生光脉冲，所述光脉冲在一个光信道内包括两个频率；在所述光链路的第二端接收所述光脉冲；设置所述光脉冲的所述两个频率的频率差；计算所述光脉冲的所述两个频率的相对组延迟差；并且基于所述频率差和计算的相对组延迟差来计算所述信道的残余色散。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括 提供对所述残余色散的显示。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括利用光源产生所述光脉冲，其中在光链路的所述第一端利用所述频率差来产生所述光 信号；并且向所述信道提供产生的光脉冲。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述光信道内分离所述光脉冲的所述两个频率；并且 测量所述两个频率的信号的到达时间。
5.如权利要求1所述的方法，其中计算残余色散包括所计算的相对组延迟差除以所述频率差，由此来计算所述残余色散。
6.一种方法，包括从光链路的信道接收第一光脉冲，所述第一光脉冲包括第一频率； 从所述信道接收第二光脉冲，所述第二光脉冲包括第二频率； 从所述信道接收第三光脉冲，所述第三光脉冲包括第三频率； 基于所述第一频率和所述第二频率来确定所述第一光脉冲和所述第二光脉冲的第一 相对组延迟差；基于所述第二频率和所述第三频率来确定所述第二光脉冲和所述第三光脉冲的第二 相对组延迟差；基于所述第一相对组延迟差来计算所述信道的第一一阶残余色散并且基于所述第二 相对组延迟差来计算所述信道的第二一阶残余色散；基于计算的第一和第二一阶残余色散来计算所述信道的二阶残余色散；并且 基于计算的第一和第二一阶残余色散来计算平均的一阶残余色散。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括提供对所述第一和第二一阶残余色散和所述二阶残余色散的显示。
8.如权利要求6所述的方法，进一步包括利用光源产生所述第一、第二和第三光脉冲；并且 向所述信道提供产生的第一、第二和第三光脉冲。
9.一种系统，包括 接收器设备，被配置为从光网络的信道接收光脉冲，所述光脉冲包括两个频率和频率差， 在所述光信道内分离所述光脉冲的所述两个频率， 测量所述光脉冲的到达时间，计算所述光脉冲的所述两个频率的相对组延迟差，并且基于所述频率差和计算的相对组延迟差来计算所述信道的残余色散。
10.如权利要求9所述的系统，进一步包括 发射器设备，被配置为向所述光网络的所述光信道产生光脉冲。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述发射器设备包括 可调谐的双频率光源，用于产生光脉冲；驱动器，用于输出一个或多个操作频率和一个或多个功率水平；和 光调制器，与所述驱动器和可调谐的双频率光源交互以产生包括两个频率的光脉冲。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述可调谐的双频率光源包括 高反射镜，用于反射由所述可调谐的双频率光源产生的光；增益介质，用于接收由所述高反射镜所反射的光并且向所述光提供光增益； 干涉计，用于从所述增益介质接收所述光并且分离具有两个频率的光脉冲； 可调谐滤波器，用于从所述干涉计接收所述光脉冲并且把所述光脉冲调谐到所述信道；反向可饱和吸收器，用于从所述可调谐滤波器接收所述光脉冲并且保持所述光脉冲的 振荡；分束器，用于从所述反向可饱和吸收器接收所述光脉冲，把所述光脉冲拆分为两个部 分，并且把所述光脉冲的一部分输出到所述信道；和波长锁定器，用于从所述分束器接收所述光脉冲的另一部分并且基于所述光脉冲的所 述另一部分来调整所述干涉计和可调谐滤波器。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述可调谐的双频率光源包括 第一可调谐的光源，用于产生具有第一频率的第一光脉冲；第二可调谐的光源，用于产生具有不同于所述第一频率的第二频率的第二光脉冲； 第一分束器，用于接收所述第一光脉冲并且把所述第一光脉冲拆分为两个部分； 第二分束器，用于接收所述第二光脉冲并且把所述第二光脉冲拆分为两个部分； 波长锁定器，用于接收所述第一光脉冲的一部分，基于所述第一光脉冲的该部分来调 整所述第一可调谐的光源，接收所述第二光脉冲的一部分，并且基于所述第二光脉冲的该 部分来调整所述第二可调谐的光源；和波束耦合器，用于接收所述第一光脉冲的另一部分，接收所述第二光脉冲的另一部分， 把所述第一光脉冲的所述另一部分与所述第二光脉冲的所述另一部分组合以生成所述光 脉冲，并且向所述信道输出所述光脉冲。
14.如权利要求11所述的系统，其中所述可调谐的双频率光源包括以下之一 气体激光器；化学激光器； 染料激光器； 金属蒸气激光器； 固态激光器；或 半导体激光器。
15.如权利要求9所述的系统，其中所述接收器设备包括干涉计，用于接收所述光脉冲并且把所述光脉冲的两个频率分离为两个频率信号；和 用户接口，用于提供对所述信道的所述残余色散的显示。
16.如权利要求9所述的系统，其中所述处理逻辑进一步被配置为所计算的相对组延迟差除以所述频率差，由此来计算所述信道的所述残余色散。
17.如权利要求9所述的系统，其中所述光网络包括基于密集波分复用(DWDM)的网络。
18.一种系统，包括 接收器设备，被配置为从光链路的信道接收第一光脉冲，所述第一光脉冲包括第一频率， 从所述信道接收第二光脉冲，所述第二光脉冲包括第二频率，并且 从所述信道接收第三光脉冲，所述第三光脉冲包括第三频率；和 处理逻辑，被配置为基于所述第一频率和所述第二频率来确定所述第一光脉冲和第二光脉冲的第一相对 组延迟差，基于所述第二频率和所述第三频率来确定所述第二光脉冲和第三光脉冲的第二相对 组延迟差，基于所述第一相对组延迟差来计算所述信道的第一一阶残余色散并且基于所述第二 相对组延迟差来计算所述信道的第二一阶残余色散，基于计算的第一和第二一阶残余色散来计算所述信道的二阶残余色散，并且 基于计算的第一和第二一阶残余色散来计算平均的一阶残余色散。
19.如权利要求18所述的系统，还包括 发射器设备，被配置为利用光源产生所述第一、第二和第三光脉冲，并且 向所述信道提供产生的第一、第二和第三光脉冲。
20.一种设备，包括用于在光链路的第一端产生光脉冲的装置，所述光脉冲在一个光信道内包括两个频率；用于在所述光链路的第二端接收所述光脉冲的装置；用于设置所述光脉冲的所述两个频率的频率差的装置；用于计算所述光脉冲的所述两个频率的相对组延迟差的装置；用于基于所述频率差和计算的相对组延迟差来计算所述信道的残余色散的装置；和用于提供对所述残余色散的显示的装置。
全文摘要
一种系统在光链路的第一端产生光脉冲，并且在所述光链路的第二端接收所述光脉冲，所述光脉冲在一个光信道内包括两个频率。所述系统还设置所述光脉冲的两个频率的频率差，计算所述光脉冲的两个频率的相对组延迟差，并且基于所述频率差和计算的相对组延迟差来计算信道的残余色散。
文档编号H04B10/08GK101933255SQ200880125980
公开日2010年12月29日 申请日期2008年11月24日 优先权日2007年12月17日
发明者夏铁君, 格伦·A·韦尔布罗克 申请人:维里逊专利及许可公司