專利名稱：一種用于測量和動態(tài)補償具有監(jiān)視信道的光學傳輸線路中功率損耗變化的裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明的領域涉及光學裝置，特別是涉及測量和補償光學信號傳輸線路中的功率損耗，該光學信號傳輸線路具有專用于傳送網絡管理數(shù)據的監(jiān)視信道。
背景技術：
由于它們的部件(光纖，放大器等)，光學傳輸線路會產生功率損耗，以致降低傳輸性能，有時還會導致處理誤差甚至丟失數(shù)據。當線路被安裝時，可以測量光纖中的標稱(nominal)功率損耗并可以相應的調整靜態(tài)補償損耗的裝置。然而，光學功率損耗是隨時間變化的。損耗的變化通常與部件的老化和/或維護或修理工作相關。
為了追蹤變化的功率損耗，建議在光纖的出口端周期地測量初級光學信號的光學輸出功率。這種類型的測量不能區(qū)分由光纖引起(induced)的損耗和向光纖饋送初級信號的光學放大器所引起的損耗。美國專利申請2001/0050807中描述了一種用于確定光學傳輸線路中的損耗的方法，該光學傳輸線路包括一個光纖，即可用于光學信號的傳輸，又可用于通過拉曼效應對信號的放大。這種放大需使用光學泵浦源。上述現(xiàn)有技術的文獻提出了切換泵浦源以比較所接收的具有泵浦的信號功率和不具有泵浦的信號功率，從而推算光纖中的損耗。
在具有監(jiān)視信道的線路中，在理論上有可能利用監(jiān)視信號來測量將被傳輸?shù)某跫壭盘柕妮斎牍鈱W功率并傳送表示監(jiān)視信道上所測量功率的信息，從而可以比較光學輸入功率和輸出功率。然而這種類型的檢測實施復雜，而且特別重要的是，需要與動態(tài)調整光學功率的程序不相稱的處理時間。
日本文獻JP 08271380公開了一種可傳輸監(jiān)視信號的方法，該信號具有用于描述監(jiān)視信號的信息，其描述方式是信號先于傳輸而存在。該方法的缺點是必須要傳輸用于描述監(jiān)視信號的信息。
希望能夠不僅可動態(tài)地測量傳輸光纖引起的損耗中的變化，還能動態(tài)地對初級信號的這些變化效果進行補償。從而本發(fā)明的目的是提出一種動態(tài)測量損耗中的變化并對其效果進行動態(tài)補償?shù)姆椒ā?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種光學裝置，用于測量和動態(tài)補償光學傳輸線路中的功率損耗變化，包括注入裝置，用于注入監(jiān)視信號，和光纖，具有用于接收初級光學信號和監(jiān)視光學信號的入口端和用于發(fā)送初級信號和監(jiān)視信號的出口端。注入裝置用于注入具有選定的(最好是恒定的)光學功率的監(jiān)視信號。測量裝置包括檢測裝置，用于在光纖的出口端抽取監(jiān)視信號以確定它們的光學功率并從其以及選定的光學功率來推算表示光纖中監(jiān)視信號的光學功率損耗的初級信息，并比較初級信息和表示光纖中(監(jiān)視信號的)標稱功率損耗的一個值，并發(fā)送表示光纖中功率損耗變化的次級信息。
“輸入功率”和“輸出功率”分別表示進入光纖輸入端的輸入信號的光學功率和離開光纖輸出端的輸出信號的光學功率。
根據本發(fā)明，測量和補償裝置的特征在于，還包括與所述檢測裝置和光纖的出口端相耦合的控制裝置，如果檢測到光纖中監(jiān)視信號的功率損耗有變化，則控制裝置可調整光纖的出口端發(fā)送的信號的功率作為檢測到的變化的一個函數(shù)。
相應的，在光纖中的監(jiān)視信號的功率損耗有變化(增加)的情況下，該裝置可動態(tài)地調整信號的輸出功率以保持基本恒定的標稱功率損耗。
控制裝置最好能包括一個在檢測裝置上游的、與光纖的出口端相耦合的可變光學衰減器(VOA)。由于VOA可衰減在光纖出口端的初級信號的功率，則在檢測到光纖中的功率損耗變化(增加)時，比較裝置可請求控制裝置減少所述衰減。
檢測裝置最好包括一個光纖，用于抽取監(jiān)視信號；一個電路，與該光纖相耦合并用于發(fā)送初級信息；和比較裝置，用于比較初級信息和標稱功率損耗，從而發(fā)送次級信息。
該裝置還可包括輔助檢測裝置，用于i)在安裝于光纖的入口端和出口端之間的輔助光學裝置(例如一個增加及減少(add and drop)波分復用器)上游抽取監(jiān)視信號，從而確定它們的光學功率，并根據該功率，選定(標稱)的光學功率，和輔助裝置上游的光纖部分中的標稱損耗，來推算表示光纖的所述上游部分中監(jiān)視信號的光學功率損耗的信息，和ii)可能在從監(jiān)視信號的光學功率減去一個基本等于輔助裝置推算出的標稱功率損耗的一個值之后，在輔助裝置的下游注入新的監(jiān)視信號，該監(jiān)視信號從動于抽取的監(jiān)視信號的檢測功率。
因此最好能確定功率損耗的變化是出現(xiàn)在輔助裝置的上游還是下游。
本發(fā)明還提出一種設備，用于傳輸攜帶數(shù)據的光學信號，該設備包括一個光學傳輸線路，其由多個通過光學放大器連接的光纖構成，每個光纖都可發(fā)送初級信號并與上述定義類型的測量和補償裝置相耦合。
本發(fā)明還提出了一種測量和動態(tài)補償光學傳輸線路中功率損耗變化的方法，該光學傳輸線路包括一個光纖，其具有用于接收初級光學信號和監(jiān)視光學信號的一個輸入端和用于發(fā)送所述初級信號和所述監(jiān)視信號的一個出口端，該方法在于，將監(jiān)視信號以選定(最好是恒定)的光學功率注入光纖，并在光纖的出口端抽取所述監(jiān)視信號，從而確定它們的功率并由所述功率和選定的光學功率來推算表示光纖中監(jiān)視信號的光學功率損耗的初級信息，和比較初級信息和表示光纖中標稱功率損耗的一個值，從而發(fā)送表示所述光纖中功率損耗變化的次級信息，該方法的特征在于，若檢測到光纖中監(jiān)視信號的功率損耗變化，則調整光纖出口端發(fā)送的初級信號的功率，該功率作為所述檢測到的變化的一個函數(shù)。
發(fā)送的次級信息最好表示初級信息和選定(正常)值之間的差值。例如，次級信息或者是表示差值幅度的信息或者是具有兩個狀態(tài)的信息，其中第一狀態(tài)與初級信息和選定值的正差值相關，第二狀態(tài)與初級信息和選定值的負差值或零差值相關。
并且，若輔助光學裝置被安裝在光纖的入口端和出口端之間監(jiān)視信號最好在所述輔助裝置的上游被抽取，它們的光學功率被確定，并由此功率，選定(標稱)的光學功率，和輔助裝置的上游光纖部分中的標稱損耗，來推算出表示光纖上游部分中監(jiān)視信號的光學功率損耗的信息，和可能在從監(jiān)視信號的光學功率減去一個基本等于輔助裝置推算出的標稱光學功率的值之后，從動于檢測到的抽取監(jiān)視信號功率的新監(jiān)視信號被注入輔助裝置的下游。
本發(fā)明的裝置，設備和方法都特別的，然而不排外的，適用于測量和/或動態(tài)控制電通信領域中使用的光學傳輸線路的功率損耗，特別是，當所述線路攜帶有波分復用(WDM)的數(shù)據信道時。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點在閱讀了下述詳細說明和察看附圖之后更為明顯，其中圖1是表示本發(fā)明的光學裝置的第一實施例的框圖，和圖2是表示本發(fā)明的光學裝置的第二實施例的框圖。
具體實施例方式
附圖基本上是字符定義性的。從而它們不僅可以描述本發(fā)明，還可以在適當?shù)臅r候用于定義說明。
參考圖1，首先說明了安裝在光學傳輸線路的一部分上的本發(fā)明裝置的第一實施例。該部分包括第一光學放大器1(輸入放大器)，連接至光纖2的入口端E，用于向光纖發(fā)送攜帶有被傳輸數(shù)據的初級光學信號，該信號可以是例如波分復用的形式。在所示實施例中，光纖2的出口端S被耦合至第二光學放大器3(輸出放大器)，該放大器3與傳輸線路的另一部分相連接。光纖2的標稱功率損耗是已知的。
本發(fā)明的裝置首先包括一個監(jiān)視模塊4，通過例如光學耦合器被連接至輸入放大器1的輸出端，并發(fā)送具有一個選定的且最好是恒定(標稱)的光學功率的監(jiān)視信號。監(jiān)視信號以預留的特定頻率被發(fā)送，從而可占用一個專用的監(jiān)視信道。
初級信號和監(jiān)視信號在光纖2中傳輸?shù)狡涑隹诙?，并達到一個“輸出”光學功率。
裝置還包括一檢測模塊5，位于光纖2的出口端S的下游和輸出放大器3的上游。此模塊被用于抽取離開光纖2的監(jiān)視信號以推算表示它們的光學輸出功率的初級信息。為了更精確，檢測模塊5包括一個解復用器6，用于從光纖2的出口端S和輸出放大器3之間傳輸?shù)男盘栔兄怀槿?在專用信道上的)監(jiān)視信號。監(jiān)視信號被饋送至用于測量它們的平均輸出功率的光電二極管電路7。得知監(jiān)視信號的標稱功率，電路7可因此推知光纖2引起的功率損失，從而電路7發(fā)送初級信息，該初級信息不僅表示監(jiān)視信號的平均功率，還表示光纖2引起的功率損耗。
檢測模塊5還包括一個比較器8，由電路7向其提供初級信息。比較器8用于比較初級信息和表示監(jiān)視信號的正常光學功率損耗的一個設定點C。
初級信息和設定點C最好被分別提供至比較器10的非反相輸入(+)和一個反相輸入(-)。設定點C使比較器10可以估計標稱損耗和光纖2引起的實際損耗之間的差值。
從而，比較器10可接收初級信息，將其與設定點C比較，并發(fā)送表示初級信息和設定點C之間的差值，也就是表示光纖2中相對于標稱值的功率損耗變化的次級信息。次級信息可以是直接表示測量的差值的信息或者是具有兩個狀態(tài)的信息，其中第一狀態(tài)例如是與正差值相關的“高”狀態(tài)，第二狀態(tài)例如是與負差值或零差值相關的“低”狀態(tài)。
本發(fā)明的裝置還可用于調整光纖2的出口端S的功率。在此情況下，如圖1所示，還包括一個控制模塊9，該控制模塊9包括一個裝置10，用于修正初級信號和監(jiān)視信號的功率，在它們到達解復用器6和隨后的輸出放大器3之前。裝置10是一個，例如，在光纖2的出口端和檢測電路5的上游的可變光學衰減器(VOA)。
隨后，由檢測電路5的解復用器6取樣的監(jiān)視信號被VOA 10預先衰減，從而若檢測到光纖2中功率損耗中的變化(增加)，則控制模塊9可命令所述VOA 10減少該衰減(即對光纖中損耗的增加進行補償)，這等效于放大調制信號以將它們恢復至標稱輸出功率。
相應的，若比較器8向控制模塊9提供“高”狀態(tài)的次級信息，例如，控制模塊命令VOA 10減少一個選定量的衰減，例如基本等于3dB的一個量?；蛘?，若次級信息表示光纖的標稱損耗(C)和實際損耗之間的差值幅度，則控制模塊9命令VOA 10減少基本等于該差值的一個量的衰減。
相應的，只有光纖2引起的功率損耗變化會導致該衰減的自動調整。
參照圖2接著說明了本發(fā)明裝置的第二實施例。該第二實施例被用于這樣的傳輸線路中，其中光纖被輔助光學裝置12分為相連的兩個部分2a和2b。本實施例除使用第一實施例的所有部件外，還增加了輔助抽取模塊11，用于確定額外的功率損耗是否在第一或第二光纖部分2a或2b中被引起。
在所示例子中，輔助裝置12是一光學增加及減少波分復用器(OADM)。
在該例中，抽取模塊11包括一個濾波器(或耦合器)13，位于第一光纖部分2a的出口端Sa的下游和OADM 12的上游，并用于只抽取專用信道中的監(jiān)視信號。
濾波器11將抽取的監(jiān)視信號發(fā)送至測量它們功率的光電二極管電路14。電路14最好還可分析包含在監(jiān)視信號中的網絡管理信息。一旦測量出功率，就將該功率與其標稱情況下的值相比較，給定監(jiān)視模塊4發(fā)送的監(jiān)視信號的標稱功率和光纖的第一部分2a引起的標稱損耗，從而可確定第一光纖部分2a中的功率損耗任何變化。
然后監(jiān)視信號被再生，從而新的監(jiān)視信號被輔助裝置下游的電路14注入，新監(jiān)視信號的功率基本等于從光纖的第一部分2a抽取出的監(jiān)視信號的檢測功率。
可以使用耦合器或光學濾波器從新監(jiān)視信號的光學功率中減去一個基本等于OADM 12引起的標稱功率損耗的值，在將新監(jiān)視信號注入光纖的第二部分2b的入口端Eb之前，。
當然，這里所述的調制，檢測，抽取和控制電路是通過舉例來說明的，并且它們可以有多種變形和修正。
本發(fā)明還提供一種動態(tài)測量光學傳輸線路中的功率損耗的方法，該光學傳輸線路包括一個光纖，其入口端E用于接收初級光學信號和監(jiān)視光學信號，其出口端S用于發(fā)送所述初級信號和所述監(jiān)視信號。
這可以通過上述的裝置和設備來實現(xiàn)。因為該方法的步驟的主要和可選功能以及子功能基本等同于構成該裝置的各種設備，這里只概述了實施本發(fā)明的方法的主要功能的步驟。
該方法包括第一步驟，其中監(jiān)視信號以選定(正常)的功率被注入光纖2，該功率最好是恒定的，和第二步驟，其中監(jiān)視信號在光纖的出口端被抽取，首先用于確定它們的光學功率，并根據該功率和選定的光學功率來推算表示光纖中監(jiān)視信號的光學功率損耗的初級信息，其次用于比較初級信息和表示光纖中標稱功率損耗的一個值，從而發(fā)送表示所述光纖中功率損耗變化的次級信息。
該方法還包括一個補充調整步驟，其中若檢測到由光纖2引起的功率損耗的(未被認可的)變化，則光纖2的出口端S所發(fā)送的信號的功率作為檢測到的變化的一個函數(shù)被修改。
本發(fā)明并不局限于以舉例方式所說明的上述裝置，設備和方法的實施例，而是包含本領域的技術人員在以下權利要求的范圍內可能預想到的任何變形。
權利要求
1.一種光學裝置，用于測量和動態(tài)補償光學傳輸線路中的功率損耗變化，該裝置包括注入裝置(4)，用于將具有可選光學功率的監(jiān)視信號注入所述線路中，該線路包括一個光纖(2)，該光纖具有用于接收初級光學信號和監(jiān)視光學信號的一個入口端(E)，和用于發(fā)送所述初級信號和所述監(jiān)視信號的出口端(S)；檢測裝置(5)，用于在光纖(2)的出口端(S)處抽取所述監(jiān)視信號，以確定它們的光學功率并由此功率和所述選定光學功率來推算表示光纖(2)中監(jiān)視信號的光學功率損耗的初級信息，和比較所述初級信息和表示光纖中標稱功率損耗的一個值，從而發(fā)送表示光纖中功率損耗變化的次級信息。該裝置的特征在于還包括與所述檢測裝置(5)和光纖(2)的出口端(S)相耦合的控制裝置(11)，如果檢測到光纖中監(jiān)視信號的功率損耗的變化，則調整光纖(2)的出口端發(fā)送的初級信號的功率作為所述檢測到的功率損耗變化的一個函數(shù)。
2.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述檢測裝置(5)可發(fā)送表示所述初級信息和所述值之間的差值幅度的次級信息。
3.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述檢測裝置(5)可發(fā)送具有兩個狀態(tài)的次級信號，其中第一狀態(tài)與所述初級信息和所述值之間的正差值相關，第二狀態(tài)與所述初級信息和所述值之間的負差值或零差值相關。
4.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述控制裝置(11)包括一個與光纖(2)的出口端(S)相耦合的可變光學衰減器(12)。
5.根據權利要求1的裝置，其特征在于所述檢測裝置(5)包括一個光纖(6)，用于抽取所述監(jiān)視信號；一個電路(7)，與所述光纖(6)相耦合并用于發(fā)送所述初級信息；和比較裝置(8)，用于比較所述初級信息和表示標稱功率損耗的一個值，從而發(fā)送所述次級信息。
6.根據權利要求1的裝置，其特征在于還包括輔助檢測裝置(11)，用于i)在安裝于光纖(2)的入口端(E)和出口端(S)之間的輔助光學裝置(12)的上游抽取所述監(jiān)視信號，從而確定它們的光學功率，并根據該功率、所述選定的光學功率、和輔助裝置(12)上游的光纖部分(2a)中的標稱損耗，來推算表示光纖的所述上游部分(2a)中監(jiān)視信號的光學功率損耗的信息，和ii)在輔助裝置的下游注入新的監(jiān)視信號，該監(jiān)視信號從動于抽取的監(jiān)視信號的檢測功率。
7.根據權利要求6的裝置，其特征在于所述輔助裝置(12)是一個光學增加或降低復用器。
8.一種用于傳輸攜帶數(shù)據的光學信號的設備，該設備包括一個光學傳輸線路，其由多個與光學放大器(1，3)連接的光纖(2)構成，每個光纖發(fā)送初級信號，該設備的特征在于每個光纖(2)都與權利要求1所述的一個裝置相耦合，用于測量和動態(tài)補償功率損耗變化。
9.一種測量和動態(tài)補償光學傳輸線路中功率損耗變化的方法，該光學傳輸線路包括一個光纖(2)，其具有用于接收初級光學信號和監(jiān)視光學信號的一個輸入端(E)和用于發(fā)送所述初級信號和所述監(jiān)視信號的一個出口端(S)，該方法在于，將所述監(jiān)視信號以選定的光學功率注入所述光纖(2)，并在光纖的出口端抽取所述監(jiān)視信號，從而確定它們的光學功率，由所述功率和所述選定的光學功率來推算表示光纖(2)中監(jiān)視信號的光學功率損耗的初級信息，和比較所述初級信息和表示光纖中標稱功率損耗的一個值，從而發(fā)送表示所述光纖(2)中功率損耗變化的次級信息，該方法的特征在于，若檢測到光纖(2)中監(jiān)視信號的功率損耗的變化，則調整光纖(2)的出口端(S)發(fā)送的初級信號的功率作為所述檢測到的變化的一個函數(shù)。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于所述次級信息表示所述初級信息和所述值之間的差值。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于所述次級信息是表示所述差值幅度的信息。
12.如權利要求10所述的方法，其特征在于所述次級信息具有兩個狀態(tài)的信息，其中第一狀態(tài)與所述初級信息和所述值的正差值相關，第二狀態(tài)與所述初級信息和所述值之間的負差值或零差值相關。
13.如權利要求9所述的方法，其特征在于輔助光學裝置(12)被安裝在所述光纖(2)的入口端(E)和出口端(S)之間，該方法包括在所述輔助裝置(12)的上游抽取所述監(jiān)視信號，確定它們的光學功率，并由該功率、所述選定的光學功率、和輔助裝置(12)的上游光纖部分(2a)中的標稱損耗來推算表示光纖的所述上游部分(2a)中監(jiān)視信號的光學功率損耗的信息，和在輔助裝置的下游注入從動于檢測到的抽取監(jiān)視信號功率的新監(jiān)視信號。
全文摘要
一種光學裝置，用于測量和動態(tài)補償光纖(2)中的功率損耗變化。包括用于注入監(jiān)視信號的注入裝置(4)，該監(jiān)視信號在光纖入口端(E)的下游具有選定的光學功率，和檢測裝置(5)，用于在光纖(2)的出口端(S)抽取監(jiān)視信號以確定它們的光學功率，并由此，以及所述選定的光學功率，來推算表示光纖中監(jiān)視信號的光學功率損耗的初級信息，并比較所述初級信息和表示光纖中標稱功率損耗的一個值，以發(fā)送表示光纖(2)中功率損耗的變化的次級信息。控制裝置(11)與檢測裝置(5)和光纖(2)的出口端(S)相耦合，從而可調整光纖(2)的出口端發(fā)送的初級信號的功率作為檢測到的變化的一個函數(shù)。
文檔編號G01M11/00GK1638213SQ0311025
公開日2005年7月13日 申請日期2003年4月8日 優(yōu)先權日2002年4月8日
發(fā)明者阿諾·比松, 艾麗斯·米肖, 埃馬紐埃爾·羅西, 居伊·巴蘭 申請人:阿爾卡特公司