[发明专利]对用于光纤链路长跨距应用的雪崩光电二极管光接收器和激光发射器进行自适应地调整和性能监控的设备和方法

说明书

技术领域

本发明要求于2008年4月19日提交的美国专利申请第11/785,631号 的优先权，其是基于并要求于2005年9月16日提交的美国临时申请第 60/717,193号的权利的于2006年9月18日提交的美国专利申请第 11/522,517号的部分连续案；以及其是基于并要求于2005年9月16日提 交的在先美国临时申请第60/717,194号的权利的于2006年9月18日提交 美国专利申请第11/522,515号的部分连续案，其全部内容作为参考合并于 此。

本发明通常涉及可以在系统运行期间调整其性能而不干扰网络流量 的雪崩光电二极管(“APD”)光接收器和激光器系统。具体地，本发明旨 在通过控制一组主系统参数将小变化自适应地应用到系统的关键部分。自 适应的例行程序可以在系统运行期间执行，以保持主系统参数接近它们的 最优值。在调整期间，系统可以划分成独立的系统部分。每部分的调整可 以独立于系统的其它部分。对于光网络系统，可基于网络信道架构来分配 不同部分的最优化和优先级。

具体地，本发明涉及通过使用以下五个受控的特征来自适应地调整光 网络系统不同部分的参数的设备和方法：Q因子；比特误码率(BER)； “1”和“0”电平的直方图；输入光功率；以及激光器输出功率。然而， 本领域普通技术人员应当认识到，其它关键特征也可以和本发明的设备和 方法结合使用。

背景技术

光网络系统的实时监测对于控制和改善光学系统的性能很重要。一种 已知的实时监测的实现包括使用本地存储器、控制器以及查找表(LUT) 电路来调整和设置主系统参数。然而，这种方法的主要缺陷是：这种方法 要求在使用系统之前对光网络信道进行复杂的初始校准。

实际上，与自调整(可选地，文中称作自适应调整)相似的方法也用 以调整光学系统的参数。例如，在美国专利第5,929,982号描述的系统中， 通过接收器的信噪比的自适应最优化来实现APD增益的自适应调整。具 体地，为了监测目的，测量超过某些阈值的噪声水平并将其用于自适应地 设置。然而，基于超过某些阈值的噪声的测量使用自适应的系统来调整 APD增益以及计算信噪比的缺点在于：尽管这种方法可以在接收的光信 号具有完全打开的眼图的良好质量时给出适当的结果，但当眼图的质量不 好时，例如，当光纤中存在光色散或者没有足够的信号时间抖动时，这种 方法不能提供清晰的结果，并且将不能解决在信号连接中的故障。

发明内容

因此，在该技术领域存在对于不需要复杂的初始校准，而提供清晰的 结果并将解决信号连接中故障的自适应调整的设备和方法的需求。本发明 通过提供使用以下五种受控的特征来自适应地调整光网络系统不同部分 的参数的设备和方法来解决上述以及其他要求：Q因子、BER、“1”和“0” 电平的直方图、输入光功率以及激光器输出功率。这些被监测的参数将全 面地解决光学系统运行中的不同问题，这是因为在光链路故障中可能牵涉 光学系统的不同部分。使用上述的五个参数使用户可以确定和定位系统发 生故障的部分，例如，发送器，光纤，或者接收器。

根据以下对本发明的详细描述以及附图，其它目的，特征和优点对于 本领域普通技术人员是明显的。

附图说明

为了更完整地理解本发明、其满足的需求，以及其目的、特征和优点， 现在将结合附图的以下描述作为参考。

图1示出了可与本发明的实施例结合使用的光网络信道的视图；

图2示出了如与本发明的实施例结合使用的示例性眼图及其相对于 Q因子的关系；

图3示出了描述根据本发明实施例的BER相对于Q因子的关系的视 图；

图4A和4B示出了如与本发明的实施例结合使用的眼图和对应的直 方图的视图；

图5示出了如与本发明的实施例结合使用的描述APD偏置电压相对 于温度的关系的视图；

图6示出了在标准电平“1”或“0”的一个中具有噪声的实例的视图；

图7示出了根据本发明的实施例比较在执行均衡前和执行均衡后的 激光器特性的视图；

图8示出了根据本发明的实施例比较在执行均衡前和执行均衡后的 系统功率预算的视图；

图9示出了根据本发明的实施例对于整个接收器系统的自适应调整 的任务流程的示例图；