专利名称：一种用于测量和动态补偿具有监视信道的光学传输线路中功率损耗变化的装置及其方法
技术领域：
本发明的领域涉及光学装置，特别是涉及测量和补偿光学信号传输线路中的功率损耗，该光学信号传输线路具有专用于传送网络管理数据的监视信道。
背景技术：
由于它们的部件(光纤，放大器等)，光学传输线路会产生功率损耗，以致降低传输性能，有时还会导致处理误差甚至丢失数据。当线路被安装时，可以测量光纤中的标称(nominal)功率损耗并可以相应的调整静态补偿损耗的装置。然而，光学功率损耗是随时间变化的。损耗的变化通常与部件的老化和/或维护或修理工作相关。
为了追踪变化的功率损耗，建议在光纤的出口端周期地测量初级光学信号的光学输出功率。这种类型的测量不能区分由光纤引起(induced)的损耗和向光纤馈送初级信号的光学放大器所引起的损耗。美国专利申请2001/0050807中描述了一种用于确定光学传输线路中的损耗的方法，该光学传输线路包括一个光纤，即可用于光学信号的传输，又可用于通过拉曼效应对信号的放大。这种放大需使用光学泵浦源。上述现有技术的文献提出了切换泵浦源以比较所接收的具有泵浦的信号功率和不具有泵浦的信号功率，从而推算光纤中的损耗。
在具有监视信道的线路中，在理论上有可能利用监视信号来测量将被传输的初级信号的输入光学功率并传送表示监视信道上所测量功率的信息，从而可以比较光学输入功率和输出功率。然而这种类型的检测实施复杂，而且特别重要的是，需要与动态调整光学功率的程序不相称的处理时间。
日本文献JP 08271380公开了一种可传输监视信号的方法，该信号具有用于描述监视信号的信息，其描述方式是信号先于传输而存在。该方法的缺点是必须要传输用于描述监视信号的信息。
希望能够不仅可动态地测量传输光纤引起的损耗中的变化，还能动态地对初级信号的这些变化效果进行补偿。从而本发明的目的是提出一种动态测量损耗中的变化并对其效果进行动态补偿的方法。
发明内容
本发明提出一种光学装置，用于测量和动态补偿光学传输线路中的功率损耗变化，包括注入装置，用于注入监视信号，和光纤，具有用于接收初级光学信号和监视光学信号的入口端和用于发送初级信号和监视信号的出口端。注入装置用于注入具有选定的(最好是恒定的)光学功率的监视信号。测量装置包括检测装置，用于在光纤的出口端抽取监视信号以确定它们的光学功率并从其以及选定的光学功率来推算表示光纤中监视信号的光学功率损耗的初级信息，并比较初级信息和表示光纤中(监视信号的)标称功率损耗的一个值，并发送表示光纤中功率损耗变化的次级信息。
“输入功率”和“输出功率”分别表示进入光纤输入端的输入信号的光学功率和离开光纤输出端的输出信号的光学功率。
根据本发明，测量和补偿装置的特征在于，还包括与所述检测装置和光纤的出口端相耦合的控制装置，如果检测到光纤中监视信号的功率损耗有变化，则控制装置可调整光纤的出口端发送的信号的功率作为检测到的变化的一个函数。
相应的，在光纤中的监视信号的功率损耗有变化(增加)的情况下，该装置可动态地调整信号的输出功率以保持基本恒定的标称功率损耗。
控制装置最好能包括一个在检测装置上游的、与光纤的出口端相耦合的可变光学衰减器(VOA)。由于VOA可衰减在光纤出口端的初级信号的功率，则在检测到光纤中的功率损耗变化(增加)时，比较装置可请求控制装置减少所述衰减。
检测装置最好包括一个光纤，用于抽取监视信号；一个电路，与该光纤相耦合并用于发送初级信息；和比较装置，用于比较初级信息和标称功率损耗，从而发送次级信息。
该装置还可包括辅助检测装置，用于i)在安装于光纤的入口端和出口端之间的辅助光学装置(例如一个增加及减少(add and drop)波分复用器)上游抽取监视信号，从而确定它们的光学功率，并根据该功率，选定(标称)的光学功率，和辅助装置上游的光纤部分中的标称损耗，来推算表示光纤的所述上游部分中监视信号的光学功率损耗的信息，和ii)可能在从监视信号的光学功率减去一个基本等于辅助装置推算出的标称功率损耗的一个值之后，在辅助装置的下游注入新的监视信号，该监视信号从动于抽取的监视信号的检测功率。
因此最好能确定功率损耗的变化是出现在辅助装置的上游还是下游。
本发明还提出一种设备，用于传输携带数据的光学信号，该设备包括一个光学传输线路，其由多个通过光学放大器连接的光纤构成，每个光纤都可发送初级信号并与上述定义类型的测量和补偿装置相耦合。
本发明还提出了一种测量和动态补偿光学传输线路中功率损耗变化的方法，该光学传输线路包括一个光纤，其具有用于接收初级光学信号和监视光学信号的一个输入端和用于发送所述初级信号和所述监视信号的一个出口端，该方法在于，将监视信号以选定(最好是恒定)的光学功率注入光纤，并在光纤的出口端抽取所述监视信号，从而确定它们的功率并由所述功率和选定的光学功率来推算表示光纤中监视信号的光学功率损耗的初级信息，和比较初级信息和表示光纤中标称功率损耗的一个值，从而发送表示所述光纤中功率损耗变化的次级信息，该方法的特征在于，若检测到光纤中监视信号的功率损耗变化，则调整光纤出口端发送的初级信号的功率，该功率作为所述检测到的变化的一个函数。
发送的次级信息最好表示初级信息和选定(正常)值之间的差值。例如，次级信息或者是表示差值幅度的信息或者是具有两个状态的信息，其中第一状态与初级信息和选定值的正差值相关，第二状态与初级信息和选定值的负差值或零差值相关。
并且，若辅助光学装置被安装在光纤的入口端和出口端之间监视信号最好在所述辅助装置的上游被抽�。堑墓庋Чβ时蝗范ǎ⒂纱斯β剩《�(标称)的光学功率，和辅助装置的上游光纤部分中的标称损耗，来推算出表示光纤上游部分中监视信号的光学功率损耗的信息，和可能在从监视信号的光学功率减去一个基本等于辅助装置推算出的标称光学功率的值之后，从动于检测到的抽取监视信号功率的新监视信号被注入辅助装置的下游。
本发明的装置，设备和方法都特别的，然而不排外的，适用于测量和/或动态控制电通信领域中使用的光学传输线路的功率损耗，特别是，当所述线路携带有波分复用(WDM)的数据信道时。
本发明的其他特征和优点在阅读了下述详细说明和察看附图之后更为明显，其中图1是表示本发明的光学装置的第一实施例的框图，和图2是表示本发明的光学装置的第二实施例的框图。
具体实施例方式
附图基本上是字符定义性的。从而它们不仅可以描述本发明，还可以在适当的时候用于定义说明。
参考图1，首先说明了安装在光学传输线路的一部分上的本发明装置的第一实施例。该部分包括第一光学放大器1(输入放大器)，连接至光纤2的入口端E，用于向光纤发送携带有被传输数据的初级光学信号，该信号可以是例如波分复用的形式。在所示实施例中，光纤2的出口端S被耦合至第二光学放大器3(输出放大器)，该放大器3与传输线路的另一部分相连接。光纤2的标称功率损耗是已知的。
本发明的装置首先包括一个监视�？�4，通过例如光学耦合器被连接至输入放大器1的输出端，并发送具有一个选定的且最好是恒定(标称)的光学功率的监视信号。监视信号以预留的特定频率被发送，从而可占用一个专用的监视信道。
初级信号和监视信号在光纤2中传输到其出口端6，并达到一个“输出”光学功率。
装置还包括一检测�？�5，位于光纤2的出口端S的下游和输出放大器3的上游。此�？楸挥糜诔槿±肟庀�2的监视信号以推算表示它们的光学输出功率的初级信息。为了更精确，检测�？�5包括一个解复用器6，用于从光纤2的出口端S和输出放大器3之间传输的信号中只抽取(在专用信道上的)监视信号。监视信号被馈送至用于测量它们的平均输出功率的光电二极管电路7。得知监视信号的标称功率，电路7可因此推知光纤2引起的功率损失，从而电路7发送初级信息，该初级信息不仅表示监视信号的平均功率，还表示光纤2引起的功率损耗。
检测�？�5还包括一个比较器8，由电路7向其提供初级信息。比较器8用于比较初级信息和表示监视信号的正常光学功率损耗的一个设定点C。
初级信息和设定点C最好被分别提供至比较器10的非反相输入(+)和一个反相输入(-)。设定点C使比较器10可以估计标称损耗和光纤2引起的实际损耗之间的差值。
从而，比较器10可接收初级信息，将其与设定点C比较，并发送表示初级信息和设定点C之间的差值，也就是表示光纤2中相对于标称值的功率损耗变化的次级信息。次级信息可以是直接表示测量的差值的信息或者是具有两个状态的信息，其中第一状态例如是与正差值相关的“高”状态，第二状态例如是与负差值或零差值相关的“低”状态。
本发明的装置还可用于调整光纤2的出口端S的功率。在此情况下，如图1所示，还包括一个控制�？�9，该控制�？�9包括一个装置10，用于修正初级信号和监视信号的功率，在它们到达解复用器6和随后的输出放大器3之前。装置10是一个，例如，在光纤2的出口端和检测电路5的上游的可变光学衰减器(VOA)。
随后，由检测电路5的解复用器6取样的监视信号被VOA 10预先衰减，从而若检测到光纤2中功率损耗中的变化(增加)，则控制�？�9可命令所述VOA 10减少该衰减(即对光纤中损耗的增加进行补偿)，这等效于放大调制信号以将它们恢复至标称输出功率。
相应的，若比较器8向控制模块9提供“高”状态的次级信息，例如，控制�？槊頥OA 10减少一个选定量的衰减，例如基本等于3dB的一个量。或者，若次级信息表示光纤的标称损耗(C)和实际损耗之间的差值幅度，则控制模块9命令VOA 10减少基本等于该差值的一个量的衰减。
相应的，只有光纤2引起的功率损耗变化会导致该衰减的自动调整。
参照图2接着说明了本发明装置的第二实施例。该第二实施例被用于这样的传输线路中，其中光纤被辅助光学装置12分为相连的两个部分2a和2b。本实施例除使用第一实施例的所有部件外，还增加了辅助抽取模块11，用于确定额外的功率损耗是否在第一或第二光纤部分2a或2b中被引起。
在所示例子中，辅助装置12是一光学增加及减少波分复用器(OADM)。
在该例中，抽取�？�11包括一个滤波器(或耦合器)13，位于第一光纤部分2a的出口端Sa的下游和OADM 12的上游，并用于只抽取专用信道中的监视信号。
滤波器11将抽取的监视信号发送至测量它们功率的光电二极管电路14。电路14最好还可分析包含在监视信号中的网络管理信息。一旦测量出功率，就将该功率与其标称情况下的值相比较，给定监视�？�4发送的监视信号的标称功率和光纤的第一部分2a引起的标称损耗，从而可确定第一光纤部分2a中的功率损耗任何变化。
然后监视信号被再生，从而新的监视信号被辅助装置下游的电路14注入，新监视信号的功率基本等于从光纤的第一部分2a抽取出的监视信号的检测功率。
可以使用耦合器或光学滤波器从新监视信号的光学功率中减去一个基本等于OADM 12引起的标称功率损耗的值，在将新监视信号注入光纤的第二部分2b的入口端Eb之前，。
当然，这里所述的调制，检测，抽取和控制电路是通过举例来说明的，并且它们可以有多种变形和修正。
本发明还提供一种动态测量光学传输线路中的功率损耗的方法，该光学传输线路包括一个光纤，其入口端E用于接收初级光学信号和监视光学信号，其出口端S用于发送所述初级信号和所述监视信号。
这可以通过上述的装置和设备来实现。因为该方法的步骤的主要和可选功能以及子功能基本等同于构成该装置的各种设备，这里只概述了实施本发明的方法的主要功能的步骤。
该方法包括第一步骤，其中监视信号以选定(正常)的功率被注入光纤2，该功率最好是恒定的，和第二步骤，其中监视信号在光纤的出口端被抽�。紫扔糜谌范ㄋ堑墓庋Чβ剩⒏莞霉β屎脱《ǖ墓庋Чβ世赐扑惚硎竟庀酥屑嗍有藕诺墓庋Чβ仕鸷牡某跫缎畔ⅲ浯斡糜诒冉铣跫缎畔⒑捅硎竟庀酥斜瓿乒β仕鸷牡囊桓鲋担佣⑺捅硎舅龉庀酥泄β仕鸷谋浠拇渭缎畔�。
该方法还包括一个补充调整步骤，其中若检测到由光纤2引起的功率损耗的(未被认可的)变化，则光纤2的出口端S所发送的信号的功率作为检测到的变化的一个函数被修改。
本发明并不局限于以举例方式所说明的上述装置，设备和方法的实施例，而是包含本领域的技术人员在以下权利要求的范围内可能预想到的任何变形。
权利要求
1.一种光学装置，用于测量和动态补偿光学传输线路中的功率损耗变化，该装置包括注入装置(4)，用于将具有可选光学功率的监视信号注入所述线路中，该线路包括一个光纤(2)，该光纤具有用于接收初级光学信号和监视光学信号的一个入口端(E)，和用于发送所述初级信号和所述监视信号的出口端(S)；检测装置(5)，用于在光纤(2)的出口端(S)处抽取所述监视信号，以确定它们的光学功率并由此功率和所述选定光学功率来推算表示光纤(2)中监视信号的光学功率损耗的初级信息，和比较所述初级信息和表示光纤中标称功率损耗的一个值，从而发送表示光纤中功率损耗变化的次级信息。该装置的特征在于还包括与所述检测装置(5)和光纤(2)的出口端(S)相耦合的控制装置(11)，如果检测到光纤中监视信号的功率损耗的变化，则调整光纤(2)的出口端发送的初级信号的功率作为所述检测到的功率损耗变化的一个函数。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于所述检测装置(5)可发送表示所述初级信息和所述值之间的差值幅度的次级信息。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于所述检测装置(5)可发送具有两个状态的次级信号，其中第一状态与所述初级信息和所述值之间的正差值相关，第二状态与所述初级信息和所述值之间的负差值或零差值相关。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于所述控制装置(11)包括一个与光纤(2)的出口端(S)相耦合的可变光学衰减器(12)。
5.根据权利要求1的装置，其特征在于所述检测装置(5)包括一个光纤(6)，用于抽取所述监视信号；一个电路(7)，与所述光纤(6)相耦合并用于发送所述初级信息；和比较装置(8)，用于比较所述初级信息和表示标称功率损耗的一个值，从而发送所述次级信息。
6.根据权利要求1的装置，其特征在于还包括辅助检测装置(11)，用于i)在安装于光纤(2)的入口端(E)和出口端(S)之间的辅助光学装置(12)的上游抽取所述监视信号，从而确定它们的光学功率，并根据该功率、所述选定的光学功率、和辅助装置(12)上游的光纤部分(2a)中的标称损耗，来推算表示光纤的所述上游部分(2a)中监视信号的光学功率损耗的信息，和ii)在辅助装置的下游注入新的监视信号，该监视信号从动于抽取的监视信号的检测功率。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于所述辅助装置(12)是一个光学增加或降低复用器。
8.一种用于传输携带数据的光学信号的设备，该设备包括一个光学传输线路，其由多个与光学放大器(1，3)连接的光纤(2)构成，每个光纤发送初级信号，该设备的特征在于每个光纤(2)都与权利要求1所述的一个装置相耦合，用于测量和动态补偿功率损耗变化。
9.一种测量和动态补偿光学传输线路中功率损耗变化的方法，该光学传输线路包括一个光纤(2)，其具有用于接收初级光学信号和监视光学信号的一个输入端(E)和用于发送所述初级信号和所述监视信号的一个出口端(S)，该方法在于，将所述监视信号以选定的光学功率注入所述光纤(2)，并在光纤的出口端抽取所述监视信号，从而确定它们的光学功率，由所述功率和所述选定的光学功率来推算表示光纤(2)中监视信号的光学功率损耗的初级信息，和比较所述初级信息和表示光纤中标称功率损耗的一个值，从而发送表示所述光纤(2)中功率损耗变化的次级信息，该方法的特征在于，若检测到光纤(2)中监视信号的功率损耗的变化，则调整光纤(2)的出口端(S)发送的初级信号的功率作为所述检测到的变化的一个函数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述次级信息表示所述初级信息和所述值之间的差值。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述次级信息是表示所述差值幅度的信息。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述次级信息具有两个状态的信息，其中第一状态与所述初级信息和所述值的正差值相关，第二状态与所述初级信息和所述值之间的负差值或零差值相关。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于辅助光学装置(12)被安装在所述光纤(2)的入口端(E)和出口端(S)之间，该方法包括在所述辅助装置(12)的上游抽取所述监视信号，确定它们的光学功率，并由该功率、所述选定的光学功率、和辅助装置(12)的上游光纤部分(2a)中的标称损耗来推算表示光纤的所述上游部分(2a)中监视信号的光学功率损耗的信息，和在辅助装置的下游注入从动于检测到的抽取监视信号功率的新监视信号。
全文摘要
一种光学装置，用于测量和动态补偿光纤(2)中的功率损耗变化。包括用于注入监视信号的注入装置(4)，该监视信号在光纤入口端(E)的下游具有选定的光学功率，和检测装置(5)，用于在光纤(2)的出口端(S)抽取监视信号以确定它们的光学功率，并由此，以及所述选定的光学功率，来推算表示光纤中监视信号的光学功率损耗的初级信息，并比较所述初级信息和表示光纤中标称功率损耗的一个值，以发送表示光纤(2)中功率损耗的变化的次级信息。控制装置(11)与检测装置(5)和光纤(2)的出口端(S)相耦合，从而可调整光纤(2)的出口端发送的初级信号的功率作为检测到的变化的一个函数。
文档编号G01M11/00GK1638213SQ0311025
公开日2005年7月13日 申请日期2003年4月8日 优先权日2002年4月8日
发明者阿诺·比松, 艾丽斯·米肖, 埃马纽埃尔·罗西, 居伊·巴兰 申请人:阿尔卡特公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
