[发明专利]光传输系统、光收发单元及其相干频率调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及光传输系统、光收发单元及其相干频率调整方法。

背景技术

移动互联、视频、宽带上网等业务的迅猛增长，给运营商城域网、骨干网带来了巨大流量压力。为了保障用户体验，运营商必须提升城域网、骨干网的容量，从而推动40Gbit/s、100Gbit/s甚至400Gbit/s、1Tbit/s等超高速WDM系统部署和研制。

随着WDM系统传输速率的提高，传输技术的发展也遇到了更高的挑战，为提高频谱效率、抑制线性损伤，提高OSNR容限以及提高接收机的动态范围，WDM系统需要依靠高级调制格式以及相干光通信技术来解决，如现有的40Gbit/s和100Gbit/s的WDM系统中，采用了相干双极化四相相移键控（DP-QPSK）调制方式，使系统达到与10Gbit/s WDM系统传输性能相近的水平。

相干光通信系统中，光收发单元的发送机采用外调制方式将用户输入信号调制到发送光信号上进行传输；在接收端，接收信号首先与一本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。根据本振光信号频率与发送信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测，零差检测要求本振光频率与信号光频率严格匹配并且相位锁定，而外差检测要求本振光频率和信号光频率相差保持在一定范围内，差异越小性能越高。

图1显示了现有相干光收发单元的原理框图。以西向发送、东向接收为例，西向光收发单元中的发送激光器的频率固定，用户信号经调制后加载到发送光信号上再由合波器形成相干信号发送给WDM网络。相干信号到达东向光收发单元后，与本振光混频输出中频信号供接收机接收，接收机根据中频信号的质量输出控制信号控制频率调整控制器调整本振激光器的输出频率，通过这种反馈控制，使得东向光收发单元的本振光频率接近于西向光收发单元的发送激光器的频率，实现传输性能的最优化。东向发送、西向接收的机理与以上描述类似，在此不再赘述。

由此可见，现有的相干光通信系统中，光收发单元都具有两个激光器，一个作为发送激光器，另一个作为本振激光器，由于激光器比较昂贵，体积和功耗都较大，从而提高了WDM系统的成本，并带来光收发单元体积和功耗的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决WDM系统中，由于光收发单元必须设置两个激光器，从而提高了WDM系统成本的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种光收发单元，包括激光器、频率调整控制器、发送机、接收机、握手协议处理器和光功率调整器，所述频率调整控制器控制所述激光器的产生的光信号的频率；所述发送机通过调制器将用户信号加载到所述光信号上并生成相干信号输出给WDM网络；所述接收机通过混频器将收到经WDM网络传输来的相干信号转变为中频信号，并转变为输出信号供用户使用，所述混频器利用所述激光器的光信号作为本振光信号；所述握手协议处理器与对应的光收发单元交互各自的激光器频率锁定状态信号，并根据收到的激光器频率锁定状态信号锁定所述激光器的输出光信号的频率；所述光功率调整器根据收到的相干光信号的光功率调整所述激光器的输出光功率，使所述本振光信号的光功率达到最优化值。

在上述光收发单元中，所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

本发明还提供了一种光传输系统，包括经WDM网络连接的第一光收发单元和第二光收发单元，所述第一光收发单元和第二光收发单元采用的是上述的光收发单元。

在上述光传输系统中，所述频率锁定状态信号通过WDM网络的光监控信道在第一光收发单元和第二光收发单元之间传输，且所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

本发明还提供了一种光传输系统的相干频率调整方法，包括以下步骤：

东向和西向光收发单元初始化，并通过握手协议协商确定主机和从机地位；

主机锁定主机激光器的频率，并通过握手协议发送主机激光器锁定状态信号给从机；

从机接收到所述主机激光器锁定状态信号后，调整从机激光器到从机混频器的输入光功率，使输入到从机混频器的光功率达到最优化值；

从机调整从机激光器的频率，同时持续检测接收信号的质量，在接收信号质量达到最佳时将从机激光器频率锁定；

从机激光器频率锁定后，通过握手协议发送从机激光器锁定状态信号给主机，主机根据输出到从机的光功率调整主机激光器到主机混频器的输入光功率，使输入到主机混频器的光功率达到最优化值。