外差光信道监视器的改进的动态范围制造技术

一种光信道监视器(OCM)可以包含提供调制信号的调制器和提供已调制的LO信号的本地振荡器(LO)。已调制的LO信号可以通过基于调制信号来调制LO信号而创建。该OCM可以包含生成一对混合的光信号的混合器。可以基于将已调制的LO信号与输入光信号混合来生成该对混合的光信号。该OCM可以包含基于该对混合的光信号来提供第一电信号的光检测器，该第一电信号对应于输入光信号与已调制的LO信号的相干混合。该OCM可以包含基于第一电信号和调制信号来提供第二电信号的同步解调器，该第二电信号表示输入光信号的光功率谱。

Improved Dynamic Range of Heterodyne Optical Channel Monitor

【技术实现步骤摘要】
外差光信道监视器的改进的动态范围
本公开涉及光信道监视器(opticalchannelmonitor，OCM)，并且更具体地，涉及利用本地振荡器(LO)调制以便改进动态范围的OCM。
技术介绍
光信道监视器(OCM)是能够测量光信号的波长信道中的光功率的设备。OCM可以连接到光网络中的点，以便测量例如光信道在该点处的功率、频率和其它特性。在一些情况下，OCM可以扫描多个波长信道，以便测量该多个信道(例如，跨越一系列波长)中的光功率。例如，OCM可以用于监视波分复用(wavelengthdivisionmultiplexed，WDM)系统中的信道，在波分复用系统中波长信道被复用到公共载波信号以用于在光网络上传输(例如，密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplexed，DWDM)系统，其中波长信道是以50千兆赫(GHz)的频率间隔开，等等)。
技术实现思路
在一些实现方式中，一种光信道监视器(OCM)可以包含：提供调制信号的调制器；提供已调制的LO信号的本地振荡器(LO)(例如，波长可调谐LO)，该已调制的LO信号通过基于调制信号来调制LO信号而创建；生成一对混合的光信号的混合器，该对混合的光信号基于将已调制的LO信号与输入光信号混合而生成；基于该对混合的光信号来提供第一电信号的光检测器，该第一电信号对应于输入光信号与已调制的LO信号的相干混合；以及基于该第一电信号和该调制信号来提供第二电信号的同步解调器，该第二电信号表示输入光信号的光功率谱。在一些实现方式中，一种OCM可以包含：提供LO输出的LO；第一混合器，该第一混合器基于将LO输出的第一部分与第一输入光信号混合来生成第一对混合的光信号，该第一输入光信号与第一端口相关联；第二混合器，该第二混合器基于将LO输出的第二部分与第二输入光信号混合来生成第二对混合的光信号，该第二输入光信号与第二端口相关联；基于该第一对混合的光信号来提供第一电信号的第一光检测器，该第一电信号对应于第一输入光信号与LO输出的第一部分的相干混合；以及基于该第二对混合的光信号来提供第二电信号的第二光检测器，该第二电信号对应于第二输入光信号与LO输出的第二部分的相干混合。在一些实现方式中，一种方法可以包含：由OCM的调制器调制LO信号以创建已调制的LO信号；由OCM的混合器将输入光信号的一部分与已调制的LO信号的一部分混合以创建一对混合的光信号；由OCM的光检测器并基于该对混合的光信号来提供第一电信号，该第一电信号对应于输入光信号的一部分与已调制的LO信号的相干混合；以及由OCM的同步解调器基于第一电信号和调制信号来提供第二电信号，其中第二电信号表示输入光信号的一部分的光功率谱。附图说明图1是如本文所述的具有改进的动态范围的示例光信道监视器(OCM)的图。图2是与示例仿真相关联的图，示出了可以由本文所述的具有改进的动态范围的OCM实现的对动态范围的改进。图3是能够检测不同偏振的光功率谱的、具有改进的动态范围的示例OCM的图。图4是能够检测多个输入光信号的光功率谱的、具有改进的动态范围的示例OCM的图。图5是由本文所述的改进的OCM进行的用于光信道监视的示例处理的流程图。具体实施方式以下示例实现方式的详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。常规的OCM使用基于滤波器的技术，以便监视输入光信号的光功率谱(例如，输入光信号的一个或多个波长信道上的光功率)。然而，基于滤波器的OCM具有有限的谱分辨率，这可能不足以满足需要检测相对精细的谱特征的应用中的要求，诸如具有密集封装的子载波的WDM超信道。相干外差(heterodyne)OCM(本文称为相干OCM)能够改进谱分辨率(例如，与基于滤波的OCM相比)，并且因此可以更好地适合于满足给定应用的要求。然而，常规的相干OCM具有有限的动态范围(例如，近似20dB或更小)。有限的动态范围可能由于光学系统内的信号-信号差拍(beat)噪声(本文称为差拍噪声)和检测器噪声引起。值得注意的是，除非光学混合器被完美平衡，否则无法完全减掉差拍噪声，并且该对光电检测器必须具有相同的响应度。为了解决这个问题，可能需要严格的元件要求，诸如：提供具有相对高的光功率(例如，与输入光信号相比)的LO信号的本地振荡器(LO)、以及具有被严格控制的不平衡的混合器。值得注意的是，有限的动态范围存在显著的问题，特别是当正被分析的输入光信号的谱中存在许多波长信道且输入光信号的光功率相对接近LO信号的光功率时。如上所述，动态范围问题出现在常规的相干OCM中，因为输入光信号的光功率相对接近LO信号的光功率(与典型的外差检测不同，在典型的外差检测中输入信号的功率典型地显著小于LO信号的功率)。例如，在典型的光学系统中，监视点可以在增强掺铒光纤放大器(EDFA)之后。EDFA可以提供具有近似24dBm的光功率的光信号，并且可以使用抽头将光信号的1％的光功率引导到OCM。在该示例中，1％的光功率近似为4dBm，这意味着OCM处的输入光信号的光功率近似为4dBm。在典型情况下，LO信号的光功率可以相对接近4dBM(即，LO信号的光功率不显著大于输入光信号的光功率)。相对接近LO信号光功率的输入信号光功率在常规相干OCM的谱中将其自身表现为本底噪声(noisefloor)。随着输入光信号的光功率变得更接近LO信号的光功率，本底噪声升高，从而降低OCM的动态范围。如果波长信道中的信号的光功率低于本底噪声，则OCM可能无法检测到信号是存在于波长信道中的，或者可能错误地确定波长信道仅包含噪声。差拍噪声是共模(commonmode)的，并且理论上可以由相干OCM中的已平衡的检测器电路来移除。然而，在实践中，由于不能容易地或可靠地实现对常规相干OCM的光学部件和电气部件的不平衡的控制，因此难以在适用的波长范围和操作温度范围内实现已足够平衡的检测(例如，系统共模抑制比系统(CMRR)高于25dB)。改进动态范围的一种解决方案是增加LO信号的光功率，以便使LO信号中的光功率显著高于输入光信号中的光功率(例如，与典型的外差检测系统中的情况一样)。然而，增加LO信号功率来改进动态范围最终变得不切实际或甚至不可能(例如，当LO激光器具有有限的输出功率时，诸如16dB毫瓦(dBm))。另一种改进动态范围的解决方案是使用自由空间光学部件实现相干OCM，以便实现被平衡的混合器。然而，自由空间光学部件的使用增加了相干OCM的成本和复杂性，并且仍然可能无法被足够平衡。本文描述的一些实现方式提供了一种具有改进的动态范围的相干OCM(例如，与上述常规的相干OCM相比)。在一些实现方式中，具有改进的动态范围的相干OCM(称为改进的相干OCM)可以利用已强度调制的LO信号，以及在该调制的频率下的同步检测。如下所述，这允许移除不期望的差拍噪声，从而提供改进的动态范围性能并降低LO信号所需的光功率。如下面进一步详细描述的，可以至少部分地使用集成光学器件来实现改进的相干OCM，其降低了改进的相干OCM的成本和复杂性(例如，与使用自由空间光学元件实现的相干OCM相比)。在一些实现方式中，如下所述，改进的相干OCM降低了LO信号的光功率要求，同时维持或甚至改进了改进的相干O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光信道监视器(OCM)，包括：调制器，用以提供调制信号；本地振荡器(LO)，用以提供已调制的LO信号，所述已调制的LO信号通过基于所述调制信号来调制LO信号而创建；混合器，用以生成一对混合的光信号，该对混合的光信号基于将所述已调制的LO信号与输入光信号混合而生成；光检测器，用以基于该对混合的光信号来提供第一电信号，所述第一电信号对应于所述输入光信号与所述已调制的LO信号的相干混合；以及同步解调器，用以基于所述第一电信号和所述调制信号来提供第二电信号，所述第二电信号表示所述输入光信号的光功率谱。

【技术特征摘要】
2018.03.20 US 62/645,554;2019.03.12 US 16/299,8071.一种光信道监视器(OCM)，包括：调制器，用以提供调制信号；本地振荡器(LO)，用以提供已调制的LO信号，所述已调制的LO信号通过基于所述调制信号来调制LO信号而创建；混合器，用以生成一对混合的光信号，该对混合的光信号基于将所述已调制的LO信号与输入光信号混合而生成；光检测器，用以基于该对混合的光信号来提供第一电信号，所述第一电信号对应于所述输入光信号与所述已调制的LO信号的相干混合；以及同步解调器，用以基于所述第一电信号和所述调制信号来提供第二电信号，所述第二电信号表示所述输入光信号的光功率谱。2.根据权利要求1所述的光信道监视器，其中当所述已调制的LO信号处于第一状态时，所述第一电信号包括与所述输入光信号相关联的差拍噪声，并且当所述已调制的LO信号处于第二状态时，所述第一电信号包括所述差拍噪声加上所述输入光信号。3.根据权利要求1所述的光信道监视器，其中所述光功率谱被用于导出以下中的至少一个：信号光功率，信噪比，信道中心波长，信道波长的宽度，或信号调制格式。4.根据权利要求1所述的OCM，其中所述混合器是第一混合器，所述输入光信号是输入中的具有第一偏振的一部分，所述已调制的LO信号是已调制的LO输出中的具有第一偏振的一部分，该对混合的光信号是第一对混合的光信号，所述光检测器是第一光检测器，所述同步解调器是第一同步解调器，并且其中所述OCM进一步包括：第二混合器，用以基于将所述已调制的LO输出中的具有第二偏振的一部分与所述输入中的具有第二偏振的一部分混合来生成第二对混合的光信号；第二光检测器，用以基于所述第二对混合的光信号来提供第三电信号，所述第三电信号对应于所述输入中的具有第二偏振的一部分与所述已调制的LO信号中的具有第二偏振的一部分的相干混合；以及第二同步解调器，用以基于所述第三电信号和所述调制信号来提供第四电信号，所述第四电信号表示所述输入中的具有第二偏振的一部分的光功率谱。5.根据权利要求4所述的OCM，进一步包括：偏振分离器，用以将所述输入分离为所述输入中的具有第一偏振的一部分和所述输入中的具有第二偏振的一部分。6.根据权利要求4所述的OCM，进一步包括：分离器，用以将所述已调制的LO输出分离为所述已调制的LO输出中的具有第一偏振的一部分和所述已调制的LO输出中的具有第一偏振的另一部分；以及偏振旋转器，用以旋转所述已调制的LO输出中的具有第一偏振的另一部分的偏振，以创建所述已调制的LO输出中的具有第二偏振的一部分。7.根据权利要求1所述的OCM，其中所述混合器是第一混合器，所述已调制的LO信号是已调制的LO输出的第一部分，所述输入光信号是与第一输入端口相关联的第一输入光信号，该对混合的光信号是第一对混合的光信号，所述光检测器是第一光检测器，所述同步解调器是第一同步解调器，并且其中所述OCM进一步包括：第二混合器，用以基于将所述已调制的LO输出的第二部分与第二输入光信号混合来生成第二对混合的光信号，所述第二输入光信号与第二输入端口相关联；第二光检测器，用以基于所述第二对混合的光信号来提供第三电信号，所述第三电信号对应于所述第二输入光信号与所述已调制的LO输出的第二部分的相干混合；以及第二同步解调器，用以基于所述第三电信号和所述调制信号来提供第四电信号，所述第四电信号表示所述第二输入光信号的光功率谱。8.根据权利要求1所述的OCM，其中所述混合器是波导混合器。9.根据权利要求1所述的OCM，其中所述OCM至少部分地实现为集成光学设备。10.根据权利要求1所述的OCM，其中所述调制信号的频...

【专利技术属性】
技术研发人员：SH伍德赛德，郑嘉敏，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US