用于监控以及控制光通信系统的性能的方法和装置的制造方法
【专利说明】用于监控以及控制光通信系统的性能的方法和装置
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本发明要求在2013年12月20日提交的序列号为61/919361、标题为"methods and apparatus for monitoringand controlling the performance of optical communication system"的美国临时专利申请的优先权以及权益，该申请的公开内容以其 整体通过参考合并于本文中。
【背景技术】
[0003] 本文描述的一些实施例一般性地涉及用于监控以及控制光通信系统性能的方法 和装置。特别地，但非限制性地，本文描述的一些实施例涉及用于检测与消光比相关的度量 值并基于其在光通信系统中执行校正的方法和装置。
[0004] 包括光源（或光学发送器）以及光学检测器（或光学接收器）的光通信系统的 消光比（ER)是诸如激光二极管或外部调制器的光源生成的数字信号的两个光功率水平的 比。两个光功率水平的一个是光源处于第一配置（例如指示二进制"1"功率水平的"on" 配置）时产生的平均光功率水平。两个光功率水平的另一个是光源处于第二配置（例如指 示二进制"0"功率水平的"off"配置）时产生的平均光功率水平。光通信系统的系统性能 可以被认为是ER的函数。因此，检测、监控并且控制ER能够增强诸如高速通信系统的光通 信系统的性能。
[0005] 检测光通信系统的ER的已知方法通常包括实施高带宽采样技术（其中采样率至 少等于或大于要被测量的光学信号的比特率），通过同步采样使用示波器（即，使用在光源 处生成或者从示波器输入恢复的重复"时钟"信号）建立二进制"0"功率水平以及二进制 "1"功率水平的时间（temporal)位置。这一位置被称为"眼部中心（center of the eye) "。 一旦"眼部中心"被定位，二进制"0"和二进制" 1"的功率水平可以被测量，因而可以算出 ER〇
[0006] 检测光通信系统的ER的这类已知方法通常为繁琐的。此外，通常采用高带宽电子 设备（例如一部分测试设备）实施同步ER检测，所述电子设备通常是昂贵的，并且通常占 用大量空间。
[0007] 因此，存在一种对使用异步检测来测量、监控以及控制光通信系统性能的方法和 装置的需要，该异步检测不使用"时钟"信号以及用于采样光通信系统的光学信号的高带宽 电子设备。
【发明内容】
[0008] 在一些实施例中，一种装置包括光学检测器，该光学检测器能够从可以是光学发 送器或者光学接收器的光学部件异步地采样光学信号。在这些实施例中，该装置还包括操 作地耦合到该光学检测器的处理器，其中该处理器能够计算光学信号的度量值，而不需测 量光学信号的消光比。该度量值与该光学信号的消光比成比例。在这些实施例中，处理器 能够基于光学信号的度量值定义误差信号，并且处理器能够将该误差信号发送到光学发送 器，从而该光学发送器修改输出光学信号。
【附图说明】
[0009]图1是根据一个实施例的使用异步检测的光通信系统的逻辑框图。
[0010] 图2是根据一个实施例的信号处理器的系统框图。
[0011] 图3是根据一个实施例的用于光学信号的时域眼图的图例。
[0012] 图4A-4C展示了具有分别为4dB、2dB和ldB的三个ER的同步采样的光学信号的 时域眼图的示例。
[0013] 图4D-4F展示了具有分别为4dB、2dB和ldB的三个ER的异步采样的光学信号的 时域眼图的示例。
[0014] 图5是根据一个实施例的具有三个不同的消光比的宽带光学信号的傅里叶变换 图。
[0015] 图6是作为光通信系统的模拟带宽的函数的校准值n的变化的示例。
[0016] 图7示出了针对不同的Be，在度量值、校准值n、以及ER(以dB为单位）之间的 线性关系。
[0017] 图8是图示了根据一个实施例用于采用异步检测来监控和控制光通信系统的性 能的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 在一些实施例中，一种装置包括光学检测器，该光学检测器能够从可以是光学发 送器或光学接收器的光学部件异步采样光学信号。在这些实施例中，该装置还包括操作地 耦合到该光学检测器的处理器，其中该处理器能够计算光学信号的度量值，而不需测量光 学信号的消光比。该度量值与该光学信号的消光比成比例。在这些实施例中，处理器能够基 于光学信号的度量值来定义误差信号，并且处理器能够将该误差信号发送到光学发送器， 从而该光学发送器修改输出光学信号。
[0019] 在一些实施例中，一种方法包括异步地采样第一光学信号，并且计算该光学信号 的度量值，而不用测量该光学信号的消光比，其中该度量值与该光学信号的消光比成比例。 在这些实施例中，该方法包括基于该度量值定义误差信号，并发送该误差信号，从而第二光 学信号基于该第一光学信号和该误差信号而被定义。
[0020] 在一些实施例中，一种装置包括具有至少一个光学发送器或一个光学接收器的光 学系统。在这些实施例中，该光学系统还包括光学检测器和操作地耦合到该光学检测器的 处理器，其中该光学检测器能够异步采样第一光学信号。在这些实施例中，该处理器不需光 学系统测量该第一光学信号的消光比，就能够计算该第一光学信号的度量值，其中该度量 值与该第一光学信号的消光比成比例。在这些实施例中，该处理器基于该第一光学信号的 度量值能够定义误差信号，并且该光学系统能够基于该误差信号修改第二光学信号。
[0021] 例如，本文描述的光通信系统可以是使用光信号（光学信号）的强度用于发送和 /或接收数据的不相干系统（也称为直接检测系统）。
[0022] 如在这一规范中使用的，单数形式"一"、"一个"或"该"包括复数指示，除非上下 文清楚地另外描述。因此，比如，术语"一个光学检测器"试图表示单个光学检测器或者光 学检测器的组合。
[0023]图1是根据一个实施例的使用异步检测的光通信系统的逻辑框图。光通信系统 100包括光学部件110、抽头親合器120、光学检测器130以及信号处理器140。光学部件 110可以是使用光学信号强度用于发送和/或接收数据的直接检测调制格式的光学发送器 和/或光学接收器。直接检测调制格式的一个示例可以是开关键控（OOK)调制。抽头耦合 器120能够被用来分离被发送发送的（例如在图1中被标记为"T x"的）光学信号或者被 接收的（例如，在图1中被标记为"Rx"的）光学信号，并发送被发送的光学信号或者被接 收的光学信号的所述部分至光学检测器130。例如，抽头親合器120可以是偏振束分光器、 偏振维持分光器、50-50分束器、二色镜棱镜和/或类似部件。
[0024] 光学检测器130例如可以是光电倍增管（PMT)、电荷耦合器件（CCD)摄像机、光电 二极管检测器、像素阵列检测器和/或类似部件。光学检测器130能够从抽头耦合器120 接收被发送的光学信号或被接收的光学信号的部分，并且能够检测该光学信号的幅度。此 外，光学检测器130能够异步地采样光学信号以检测光学信号中基于时间的幅度变化。光 学检测器130能够向信号处理器140发送信号，该信号展示被检测的光学信号的幅度以及 在所检测的光学信号中的基于时间的幅度变化。
[0025] 信号处理器140例如可以是通用处理器、现场可编程门阵列（FPGA)、专用集成电 路（ASIC)、数字信号处理器（DSP)和/或其他部件。信号处理器140能够运行和/或执行 与测量、监控以及控制光通信系统100的性能有关的处理和/或其他模块、处理和/或功 能。信号处理器140操作地耦合到光学部件110。如下文进一步讨论的，信号处理器140不 需要测量光学信号的消光比，就能够计算由光学部件110发送的光学信号和/或由光学部 件110接收的光学信号的度量值。例如，该度量值可以是（1)时域光学信号的变动（〇 2)、 (2)时域光学信号的标准差（〇 )、（3)时域光学信号的峰峰值（max (x)-min (x))或者（4)频 域光学信号的背景功率。如果光学信号的比特率大于光学检测系统（该系统包括光学检测 器130和信号处理器140)的模拟带宽以及如果光学信号的采样频率不低于光学信号的模 拟带宽，信号处理器140还能够计算光学信号的校准值。
[0026] 信号处理器140能够基于该光学信号的度量值和校准值来定义误差信号。信号处 理器140能够发送该误差信号至光学部件110 (光学发送器或光学接收器），从而光学部件 110能够修改光学部件110所发送的随后的（或第二）光学信号和/或光学部件110接收 的光学信号。信号处理器140能够发送该误差信号到光学部件110,从而光学部件110所发 送的随后