專利名稱：一種用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信網(wǎng)絡(luò)，特別是一種用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方 法。
背景技術(shù)：
光通信網(wǎng)絡(luò)采用了有著巨大帶寬資源和優(yōu)異傳輸性能的光纖介質(zhì)，隨著波分復(fù) 用(WDM)技術(shù)和摻鉺光纖放大器(EDFA)的廣泛應(yīng)用，一根光纖已經(jīng)能夠傳輸數(shù)十倍 Tbit/s的光信息。目前世界上一級(jí)光通信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在他們的骨干光網(wǎng)絡(luò)里部署了大量 的密集波分(DWDM)光傳輸系統(tǒng)，去緩解越來(lái)越多的對(duì)于圖像和即時(shí)通訊的大量需求。 為了更有效的利用光傳輸系統(tǒng)的頻譜效率和光纖帶寬，更多的運(yùn)營(yíng)商也開(kāi)始在城域網(wǎng)嘗 試應(yīng)用40Gb/s和相應(yīng)的lOOGb/s密集波分光傳輸產(chǎn)品。這些嘗試不僅可以充分提高路由 互連的效率，也可以將現(xiàn)有的光通信系統(tǒng)的容量成倍的增加。基于這些獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì) 以及系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的大量需求，密集波分光模塊也贏得了光通信供應(yīng)商投入大量的資源去 開(kāi)發(fā)。然而，隨著通信業(yè)務(wù)量的急劇增加，復(fù)用信道之間的間隔也越來(lái)越小，從而光 纖非線性物理效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信道之間的串?dāng)_，降低了信號(hào)的質(zhì)量，影響了傳輸距離；另 外，構(gòu)成光交叉連接節(jié)點(diǎn)的器件也不可能實(shí)現(xiàn)光信道之間的完全隔離，使得鄰近信道的 信號(hào)耦合和泄露到本不該去的信道，也導(dǎo)致了信道之間的串?dāng)_。盡管目前已經(jīng)有技術(shù)可 以去抑制或者避免鄰近信道間的串?dāng)_，然而，如何實(shí)現(xiàn)密集波分光模塊在上電過(guò)程中減 小或者抑制鄰近信道間的串?dāng)_，一直是個(gè)難以解決的問(wèn)題，尤其是針對(duì)速率在lOGb/s以 上的光模塊，例如lOGb/s DWDM XFP0這些光模塊采用了致冷的電吸收調(diào)制激光器
(EML)去實(shí)現(xiàn)光模塊工作在更高的速率和更長(zhǎng)的傳輸距離。在上電過(guò)程中，波長(zhǎng)的 瞬態(tài)變化是一個(gè)半導(dǎo)體激光器的本征物理特性，因此無(wú)法真正的避免這一過(guò)程發(fā)生。目 前，有一些光模塊廠家采用了加入一個(gè)光開(kāi)關(guān)，或者類(lèi)似光開(kāi)關(guān)的光器件在上電過(guò)程中 保持關(guān)閉狀態(tài)直到波長(zhǎng)穩(wěn)定到目標(biāo)波長(zhǎng)范圍，但是這將極大增加了光模塊成本以及制約 了其使用的范圍。鑒于目前光模塊的發(fā)展方向是低成本和小尺寸，采用這一方案是不可 行的。圖1展示了一個(gè)10Gb/s DWDM XFP光模塊的硬件原理框圖，采用了一個(gè)致冷 的DWDM EML TOSA，微處理器(MCU)通過(guò)一個(gè)TEC控制電路去調(diào)整和控制激光器 的輸出光波長(zhǎng)，從而達(dá)到滿足符合ITU制定的密集波分波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，采用傳統(tǒng)的 TEC控制電路和APC控制電路，無(wú)法滿足密集波分復(fù)用系統(tǒng)對(duì)于DWDM XFP光模塊快 速波長(zhǎng)穩(wěn)定的要求。圖2就是一個(gè)典型的DWDM XFP光模塊在上電過(guò)程中的波長(zhǎng)變化瞬 態(tài)過(guò)程。在這個(gè)上電的瞬態(tài)過(guò)程中，其波長(zhǎng)的變化超過(guò)了 0.4nm的范圍。對(duì)于ITU制定 100GHz/50GHz的密集波分標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)應(yīng)的信道間隔只有大約0.8nm和0.4nm，因此我們 可以看出采用傳統(tǒng)的溫度控制電路(TEC)控制電路和光功率控制電路(APC)會(huì)產(chǎn)生 嚴(yán)重的信道之間的串?dāng)_，導(dǎo)致密集波分系統(tǒng)中傳輸信號(hào)品質(zhì)的大大下降。

發(fā)明內(nèi)容
基于半導(dǎo)體激光器的工作原理，對(duì)于在EML激光器中使用的分布光柵半導(dǎo)體激 光器(DFB-LD)，1毫安的偏置電流變化會(huì)導(dǎo)致O.OOSnm的波長(zhǎng)變化；同樣激光器管芯 IoC的溫度變化，會(huì)導(dǎo)致O.lnm的波長(zhǎng)變化。因此，在上電過(guò)程中，或者是激光器關(guān)斷 與重啟的過(guò)程中，激光器的偏置電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬態(tài)的過(guò)沖，然后是穩(wěn)態(tài)的電流增加， 這一過(guò)程會(huì)改變激光器的輸出波長(zhǎng)。同時(shí)，由于激光器溫度的變化，TEC的致冷或加熱 也會(huì)急劇改變波長(zhǎng)。在本專利中，我們提出了一種軟件和電路相結(jié)合的低成本方法，測(cè) 試證明，這一方法可以將光模塊在上電過(guò)程中波長(zhǎng)的變化量減小3 5倍，達(dá)到了密集波 分系統(tǒng)中對(duì)光模塊波長(zhǎng)快速穩(wěn)定的要求。為了減小和抑制在這一瞬態(tài)過(guò)程中發(fā)生的劇烈波長(zhǎng)變化，本專利發(fā)明的控制電 路針對(duì)性地控制時(shí)序和過(guò)沖，尤其是優(yōu)化了 APC和TEC的控制算法以及電吸收調(diào)制器
(EA)的控制算法，從而真正控制這一瞬態(tài)過(guò)程。這一可控的瞬態(tài)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了滿足不 同標(biāo)準(zhǔn)的要求，例如XFP MSA要求2ms的啟動(dòng)時(shí)間，以及ITU DWDM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于波長(zhǎng)間 隔的要求。優(yōu)化底層軟件的流程和算法也是一個(gè)關(guān)鍵的步驟。本專利闡述了通過(guò)優(yōu)化 APC> EA和TEC的控制算法，以及結(jié)合硬件電路的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的快速穩(wěn)定。進(jìn) 一步，采用軟件實(shí)現(xiàn)的APC控制算法，結(jié)合以上闡述的硬件電路，可以進(jìn)一步優(yōu)化波長(zhǎng) 快速穩(wěn)定的性能。DWDM光模塊，在所述DWDM光模塊內(nèi)設(shè)置一激光器偏置電流控制電路，并 優(yōu)化前述APC和TEC的控制算法以及前述電吸收調(diào)制器EA的控制算法；在所述DWDM 光模塊內(nèi)，在微處理器和所述激光器偏置電流控制電路之間，設(shè)置有上電過(guò)沖壓制電路?；谏厦姹緦＠U述的方法，我們進(jìn)行了一些測(cè)試。圖5和圖6分別展示了采 用硬件電路和軟硬件相結(jié)合的方法，我們可以看出，采用本專利發(fā)明的方法，在上電過(guò) 程中，波長(zhǎng)的變化非常小，從而確保消除與避免了密集波分系統(tǒng)中信道之間的串?dāng)_。


圖1為DWDM光模塊原理框圖2為典型的上電過(guò)程中光模塊波長(zhǎng)變化圖； 圖3本專利發(fā)明的激光器偏置電流和致冷控制電路； 圖4底層軟件采用的算法流程框圖5上電過(guò)程中光模塊波長(zhǎng)變化測(cè)試結(jié)果一采用本專利發(fā)明的電路； 圖6上電過(guò)程中光模塊波長(zhǎng)變化測(cè)試結(jié)果一采用軟件和硬件相結(jié)合的方法。
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特 別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。為了減小和抑制在這一瞬態(tài)過(guò)程中發(fā)生的劇烈波長(zhǎng)變化，本專利發(fā)明的控制電 路針對(duì)性地控制時(shí)序和過(guò)沖，尤其是優(yōu)化了 APC和TEC的控制算法以及電吸收調(diào)制器
(EA)的控制算法，從而真正控制這一瞬態(tài)過(guò)程。這一可控的瞬態(tài)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了滿足不 同標(biāo)準(zhǔn)的要求，例如XFP MSA要求2ms的啟動(dòng)時(shí)間，以及ITU DWDM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于波長(zhǎng)間 隔的要求。優(yōu)化底層軟件的流程和算法也是一個(gè)關(guān)鍵的步驟。本專利闡述了通過(guò)優(yōu)化 APC> EA和TEC的控制算法，以及結(jié)合硬件電路的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的快速穩(wěn)定。進(jìn) 一步，采用軟件實(shí)現(xiàn)的APC控制算法，結(jié)合以上闡述的硬件電路，可以進(jìn)一步優(yōu)化波長(zhǎng) 快速穩(wěn)定的性能。該用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方法，其特征在于以下步驟
a)在DWDM光模塊內(nèi)設(shè)置一激光器偏置電流控制電路；
b)優(yōu)化APC和TEC的控制算法以及電吸收調(diào)制器EA的控制算法；
C)采用軟件實(shí)現(xiàn)的APC控制算法，結(jié)合所述的激光器偏置電流控制電路的硬件電 路，對(duì)DWDM光模塊內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化處理。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方法，其特征在于以下步驟a)在DWDM光模塊內(nèi)設(shè)置一激光器偏置電流控制電路；b)優(yōu)化APC和TEC的控制算法以及電吸收調(diào)制器EA的控制算法；C)采用軟件實(shí)現(xiàn)的APC控制算法，結(jié)合所述的激光器偏置電流控制電路的硬件電 路，對(duì)DWDM光模塊內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方法，其特征在于，優(yōu) 化底層軟件的流程和算法包括以下步驟1)首先是上電和初始化；2)對(duì)接口進(jìn)行控制配置；3)判斷是否是波長(zhǎng)快速模式，如是，進(jìn)入EA、APC>TEC控制，并通過(guò)所述EA、 APC, TEC控制與定時(shí)器的結(jié)合，進(jìn)入監(jiān)測(cè)模式；4)在進(jìn)行上述判斷是否是波長(zhǎng)快速模式時(shí)，如否，則直接通過(guò)所述EA、APC,TEC 控制進(jìn)入監(jiān)測(cè)模式。
3.一種應(yīng)用所述權(quán)利要求1所述用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方法的DWDM 光模塊，其特征在于在所述DWDM光模塊內(nèi)設(shè)置一激光器偏置電流控制電路，并優(yōu)化 前述APC和TEC的控制算法以及前述電吸收調(diào)制器EA的控制算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用所述權(quán)利要求1所述用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn) 定方法的DWDM光模塊，其特征在于在所述DWDM光模塊內(nèi)，在微處理器和所述激 光器偏置電流控制電路之間，設(shè)置有上電過(guò)沖壓制電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于光密集波分復(fù)用的波長(zhǎng)快速穩(wěn)定方法及其控制電路，其可以針對(duì)性地控制時(shí)序和過(guò)沖，尤其是優(yōu)化了APC和TEC的控制算法以及電吸收調(diào)制器EA的控制算法，從而真正控制這一瞬態(tài)過(guò)程；在本發(fā)明中，提出了一種軟件和電路相結(jié)合的低成本方法，通過(guò)優(yōu)化APC、EA和TEC的控制算法，以及結(jié)合硬件電路的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的快速穩(wěn)定；采用本發(fā)明的方法，在上電過(guò)程中，波長(zhǎng)的變化非常小，從而確保消除與避免了密集波分系統(tǒng)中信道之間的串?dāng)_。
文檔編號(hào)H04B10/12GK102014315SQ201010281729
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者李虎成, 王安斌, 胡朝陽(yáng), 魯妹玲 申請(qǐng)人:索爾思光電(成都)有限公司