[发明专利]光信号的监测

说明书

本发明涉及在WDM光电信网络中监测光信号。

已知的WDM光电信网络包括发送节点和接收节点，用于在其间发送和接收光信号。在密集波分复用(DWDM)电信网络的情况中，发送节点包括用于生成多个信号的多个激光器，每个信号对应于要发送到接收节点的特定信道。在发送节点中，每个信号输入复用器以产生输入单个光纤的一个宽带信号。然后，宽带信号可被输入发送节点中的掺铒光纤放大器(EDFA)以发送到可能位于数千公里之外的接收节点。

从EDFA发出的宽带信号的一小部分光功率可能被输入发送节点的功率监测单元(PMU)。PMU测量宽带信号中的多个信号中每一个的平均功率。要测量光信噪比(OSNR)，可以测量一个信号的平均功率，并且与在频谱中与该信号直接相邻的平均噪声功率比较。然后可以计算OSNR的测量值。

多个信号中每一个的OSNR可用于提供传送光信号的光纤的恶化状态的指示。PMU通常是在机架上安装的卡并且可能由于使用的昂贵光电组件而成本高达￡10,000。

如果发送和接收节点之间的距离大于例如80公里，可能在它们之间需要中间节点以维持宽带信号的功率。中间节点和接收节点均具有EDFA以放大宽带信号并且可能配备PMU以确定功率和计算多个信号中每一个的OSNR。如果发送节点和接收节点相隔数千公里，可能需要几十个中间节点。各个节点中的每个EDFA增大多个信号中每一个的功率以克服传输光纤和光组件中的损耗，但也会增大整体噪声水平。

监测光信号的功率的先有方法和随后的OSNR计算有几个问题。这样的计算依赖于特定信号内的噪声水平与和该信号直接相邻的光频率上的噪声水平相同的假设。此假设是近似而事实并不一定如此，这可能导致不精确的OSNR计算。此外，使用每个中间节点的PMU确定多个信号中每一个的功率是成本十分高昂的方法。在需要许多中间节点时尤其如此，例如在接收节点距发送节点3000公里时。

下面将说明带有上述缺点的监测光信号功率的先前已知方法和随后的OSNR计算的实例。

具体地说，EP 1376899(Alcatel)依赖于光信号限于窄电子带宽的假设，而噪声出现在宽得多的范围上。因此，电子滤波允许对两个组件进行独立测量以体现OSNR。这并不十分精确，因为实际测量的未滤波噪声值会在频谱上从信号频率移除。因此无法得到真正“相同波长”OSNR。此引述的方法与本发明的不同之处在于，本发明提供在所关注波长(频率)上对OSNR的直接测量。此外，没有关于如何测量或计算在特定所关注频率上的OSNR的公开。没有提到使用单一信道的最大或最小光功率电平来计算或获得该特定信道的OSNR测量值。

EP 0762677(Fujitsu)是使用解复用光栅馈给光电二级管阵列获取指示OSNR测量值的已知方法的实例。所述方法把信道的光信号和与该信道相邻的噪声分量进行比较。(参见关于图1的第7页第31至33行)，因此这个方法具有与上述相同的不精确性。

US 6396051(Sycamore)也涉及通过测量信道的功率和与所关注信道相邻的信道的噪声功率来测量OSNR的传统方法，(参见第7栏、式2、第27至28行)。所引述专利的设备还需要可调谐滤波器来分离信道功率测量值和噪声，如第9栏第36至42行所述。

US 2003/161163(Lambda Crossing Ltd.)也涉及测量OSNR的传统方法，但涉及极其复杂和高成本的分路器和可调谐滤波器配置以允许对多个光参数的测量，如第6页第71段所述和式1所示。在式1中，S1是特定滤波器调谐到的光信号，而Sj是所关注信道中的其它光信号。这表示不测量特定信道中的噪声功率，而只测量邻近信道的噪声功率。

所有上述先有已知方法都是测量OSNR的高成本不精确方法。

本发明的一个目的是提供比其它已知方法和设备的精确度更高和实现成本更低的、用于测量光信号的光信噪比的方法和设备。

根据本发明的第一方面，提供如所附权利要求所述的采用具有权利要求中所述特征的光电二极管的设备。

根据本发明的第二方面，提供如所附权利要求所述的采用具有权利要求中所述特征的光电二极管的方法。

根据本发明的第二方面，提供如所附权利要求所述的采用如所附权利要求所述的设备的WDM电信系统。