[发明专利]一种光通道性能监测模块

说明书

【技术领域】

本发明属于光电设备制造领域，涉及一种用在光传输系统如密集波分复用(DWDM，dense wavelength division multiplexing)系统中的光通道性能监测(OPM，optical performance monitoring)模块。

【背景技术】

在多通道的光网络中，通道的波长和功率稳定性十分重要。光通道的稳定性很大程度上取决于网络中光发射器的性能。随着激光器老化及其工作温度变化，激光器发射的激光波长和强度都易于发生变化。在DWDM网络中由于光通道增加，通道间隔变窄，波长漂移会引起相邻通道的串扰，使光通道波长漂移和强度抖动变得更为明显，这会导致传输数据错误或者传输失败。由此，网络的安全高效运行就越来越需要得到有效的保障和加强。光通道性能监测(OPM)模块就是为满足这些需求而出现的一种精确、轻便和低成本的测试模块。

OPM模块能够对网络传输信号流中每个通道的性能进行实时监测。其监测的三个主要指标为光通道的波长、功率和光信噪比(optical signal to noiseratio，OSNR)。现有的OPM模块从原理上主要分为两种类型，衍射型OPM模块和干涉型OPM模块。

基于衍射型的OPM原理，如图1所示，给出了利用透射式衍射光栅作为衍射元件的OPM基本原理。衍射型的OPM模块中无活动部件，能够对不同波长的光信号进行同时采样，其优点在于稳定性好、测量时间短。而缺点也较为明显：体积较大；存在衍射效应，造成光信号的通道间干扰；受到阵列探测器的单个象素尺寸和象素数量的限制，对光信号的采集有一定误差；高精度、动态范围大的阵列探测器，带来了成本的上升。

干涉型OPM的原理如图2所示，它主要由三部分组成：可调谐滤波器、探测器和信号处理与控制器。这类OPM模块优点在于体积小，光路简单，无衍射影响；采用单个光电探测器，提高了光信号的采集效率、降低了成本。干涉型OPM的缺点在于其核心器件可调谐滤波器目前还很难达到OPM所需要的带宽和速率以及其他指标。由于采用了串行扫描方式，不能对所有信号成分进行同时采样，扫描速度较慢(一般需要几百ms)，对系统信号的实时监控有一定的困难。

而在本发明中，基于干涉型OPM的原理，采用了一种快速响应的电光陶瓷来取代现有干涉型OPM模块中的可调滤波器。该发明继承了现有干涉型OPM模块的所有优点：体积小，光路简单，无衍射影响，成本低。同时还改善了干涉型OPM模块的缺点，兼具衍射型OPM模块的优点。首先，该发明的OPM模块扫描时间可达到亚ms量级，远高于现有干涉型OPM模块，可与衍射型OPM模块相比甚至优于很多衍射型OPM模块。其次，该发明在驱动方式上用电控制来取代机械控制，避免了机械控制存在不稳定性的缺陷，而通过对电压控制可以很容易实现高精度定位，增强了可靠性。

【发明内容】

本发明的目的在于：提出了一种基于快速响应的电光陶瓷的光通道性能监测模块方案，这种光通道性能监测模块克服了现有衍射型和干涉型OPM的缺点，兼具有响应速度快、稳定性高、体积小、结构简单、无衍射影响、无机械控制、可靠性高的优点。

本发明所采用的技术方案是：

一种光通道性能监测模块，沿着监测输入信号光路方向依次设置有基本单元：准直器、可调谐F-P滤波器、光电探测器，并且可调谐F-P滤波器与电压驱动器连接。

所述的可调谐F-P滤波器可由一种快速响应的电光陶瓷片构成，并且，在该电光陶瓷片两面镀反射膜构成F-P滤波器，在反射膜外还镀有透明的导电膜电极，导电膜电极与电压驱动器连接，通过电压驱动器给该电光陶瓷片施加电场。

所述的可调谐F-P滤波器厚度适当，保证该F-P滤波器在整个通信带宽内只有一个透射峰。通过改变所述电光陶瓷片的电场强度，可改变其折射率，使所述F-P滤波器的透射峰移动，实现所述F-P滤波器的可调谐。

所述的电光陶瓷片具有极高的电光响应速度，可在很短的时间(亚ms量级)内扫描整个通信带宽内的光信号。

所述的电光陶瓷片具有很高的电光系数，该F-P滤波器的透射峰在该通信带宽内移动一周只需要很小的电压变化量。

所述的可调谐F-P滤波器还可由其它可变折射率或者厚度的、可以快速响应的材料来构成。

所述的可调谐F-P滤波器调谐方式不仅限于电光，还包括磁光、热光等方式。

所述的F-P滤波器后面可增加一个透光的衬底，以降低电光陶瓷片的加工难度，增强F-P滤波器的稳定性。