專利名稱：一種光通道性能監測模塊的制作方法
技術領域：
本發明屬于光電設備制造領域，涉及一種用在光傳輸系統如密集波分復用
(DWDM, dense wavelength division multiplexing)系統中的光通道'f生能監須寸 (OPM， optical performance monitoring)模塊。背景技術：
在多通道的光網絡中，通道的波長和功率穩定性十分重要。光通道的穩定 性很大程度上取決于網絡中光發射器的性能。隨著激光器老化及其工作溫度變 化，激光器發射的激光波長和強度都易于發生變化。在DWDM網絡中由于光通道 增加，通道間隔變窄，波長漂移會引起相鄰通道的串擾，使光通道波長漂移和 強度抖動變得更為明顯，這會導致傳輸數據錯誤或者傳輸失敗。由此，網絡的 安全高效運行就越來越需要得到有效的保障和加強。光通道性能監測(OPM)模 塊就是為滿足這些需求而出現的一種精確、輕便和低成本的測試沖莫塊。
0PM模塊能夠對網絡傳輸信號流中每個通道的性能進行實時監測。其監測的 三個主要指標為光通道的波長、功率和光信噪比(optical signal to noise ratio, 0SNR)。現有的0PM模塊從原理上主要分為兩種類型，衍射型0PM模塊 和干涉型0PM模塊。
基于衍射型的0PM原理，如圖1所示，給出了利用透射式衍射光柵作為衍 射元件的0PM基本原理。衍射型的0PM模塊中無活動部件，能夠對不同波長的 光信號進行同時采樣，其優點在于穩定性好、測量時間短。而缺點也較為明顯 體積較大；存在衍射效應，造成光信號的通道間干擾；受到陣列探測器的單個 象素尺寸和象素數量的限制，對光信號的采集有一定誤差；高精度、動態范圍 大的陣列探測器，帶來了成本的上升。
千涉型0PM的原理如圖2所示，它主要由三部分組成可調諧濾波器、探測器和倌號處理與控制器。這類0PM模塊優點在于體積小，光路簡單，無衍射 影響；采用單個光電探測器，提高了光信號的采集效率、降低了成本。干涉型 OPM的缺點在于其核心器件可調諧濾波器目前還很難達到OPM所需要的帶寬和速 率以及其他指標。由于采用了串行掃描方式，不能對所有信號成分進行同時采 樣，掃描速度較慢( 一般需要幾百ms )，對系統信號的實時監控有一定的困難。 而在本發明中，基于千涉型0PM的原理，采用了一種快速響應的電光陶資 來取代現有干涉型OPM模塊中的可調濾波器。該發明繼承了現有干涉型0PM模 塊的所有優點體積小，光路簡單，無衍射影響，成本低。同時還改善了千涉 型OPM模塊的缺點，兼具衍射型OPM模塊的優點。首先，該發明的OPM模塊掃 描時間可達到亞ms量級，遠高于現有干涉型0PM模塊，可與衍射型OPM模塊相 比甚至優于很多衍射型0PM模塊。其次，該發明在驅動方式上用電控制來取代 機械控制，避免了機械控制存在不穩定性的缺陷，而通過對電壓控制可以很容
易實現高精度定位，增強了可靠性。
發明內容
.本發明的目的在于提出了一種基于快速響應的電光陶瓷的光通道性能監 測模塊方案，這種光通道性能監測模塊克服了現有衍射型和干涉型0PM的缺點， 兼具有響應速度快、穩定性高、體積小、結構簡單、無衍射影響、無機械控制、 可靠性高的優點。
本發明所采用的技術方案是
一種光通道性能監測模塊，沿著監測輸入信號光路方向依次設置有基本單 元準直器、可調諧F-P濾波器、光電探測器，并且可調諧F-P濾波器與電壓
驅動器連接。
'所迷的可調諧F-P濾波器可由一種快速響應的電光陶資片構成，并且，在 該電光陶乾片兩面鍍反射膜構成F-P濾波器，在反射膜外還鍍有透明的導電膜電極，導電膜電極與電壓驅動器連接，通過電壓驅動器給該電光陶瓷片施加電
場
所迷的可調諧F-P濾波器厚度適當，保證該F-P濾波器在整個通信帶寬內
只有一個透射峰。通過改變所述電光陶瓷片的電場強度，可改變其折射率，使
所述F-P濾波器的透射峰移動，實現所述F-P濾波器的可調諧。
所迷的電光陶資片具有極高的電光響應速度，可在很短的時間(亞ms量級) 內掃描整個通信帶寬內的光信號。
'所迷的電光陶瓷片具有很高的電光系數，該F-P濾波器的透射峰在該通信 帶寬內移動一周只需要很小的電壓變化量。
所迷的可調諧F-P濾波器還可由其它可變折射率或者厚度的、可以快速響 應的材料來構成。
所迷的可調諧F-P濾波器調諧方式不僅限于電光，還包括磁光、熱光等方式。
所迷的F-P濾波器后面可增加一個透光的襯底，以降^f氐電光陶f:片的加工 難k,增強F-P濾波器的穩定性。
本發明優點由于電光效應，電光陶瓷的折射率隨其上施加的電場而變化， 即改變了 F-P濾波器的自由光語區(FSR)寬度，使得F-P濾波器的透射峰移動， 實現可調諧。通過改變該電光陶瓷上的電場可改變其折射率，使F-P濾波器的 透射峰移動。適當選擇F-P濾波器的厚度和反射率，使得在整個通信帶寬內只 有一個透射峰且其帶寬足夠窄，就可以對整個通信帶寬內各個通道的光信號進 行掃描，得出不同光通道的波長、功率，并經過一定的算法和處理得出各通道 的光信噪比(OSNR)。該電光陶瓷具有極高的電光響應速度(達到亞US量級)，對整個通信帶寬
內光信號的掃描只需要很短的時間(亞ras量級)。這使得該光通道性能監測模 塊的掃描速度遠遠優于現有干涉型0PM,甚至優于衍射型0PM。
由于該電光陶瓷電光系數很大，因此很小(幾十V)的電壓變化量就可以保 證透射峰在整個通信帶寬內移動一周，將不同波長/頻率的光信號成分提取出 來。
由于本發明電光陶瓷是直接用電控制，電壓驅動器結構簡單，而且調諧速 度很快，避免了機械控制存在不穩定性的缺陷。而通過對電壓控制可很容易實 現高精度定位，增強了可靠性。
綜上所述，采用快速響應電光陶瓷的光通道監測模塊，克服了現有衍射型 和干涉型0PM的缺點，兼具有響應速度快、穩定性高、體積小、結構簡單、無 衍射影響、無機械控制的優點。
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的"i兌明。 圖1衍射型0PM模塊原理圖。
圖2干涉型0PM模塊原理圖。
'圖3本發明OPM;f莫塊基本單元結構示意圖。
圖4本發明可調諧F-P濾波器結構示意圖。
圖5本發明可調諧F-P濾波器透射峰隨電壓的變化規律。
圖6本發明OPM才莫塊的掃描波形示意圖。
圖7本發明帶襯底的F-P濾波器示意圖。
具體實施方式
以下it過具體實施方式
對本發明進行更進一步的描述
參騰蹈3，本發明的基本單元如圖3所示。本發明的基本單元包括準直器(1 )、可調諧F-P濾波器(2)、光電探測器(3)、電壓驅動器(4)。沿著監測輸入 信號光路方向依次設置有準直器(1)、可調諧F-P濾波器(2)、光電探測器
(3),并且可調諧F-P濾波器(2)與電壓驅動器(4)連接。參照圖4,其中， 可調諧P-P濾波器(2)由電光陶瓷片(21)及反射膜層(22) 、 (23)構成。 待監測的輸入信號光A從準直器(1 )輸出為Al， Al入射到電光陶瓷片(21 )， 在電光陶瓷片(21)前、后表面分別鍍上反射膜(22 ) 、 ( 23 )，反射膜(22 )、
( 3)和電光陶瓷片(21)構成F-P濾波器(2)。為了給電光陶瓷片(21)加 電壓，在反射膜(22 ) 、 ( 23 )外鍍導電膜電極(24 ) 、 ( 25 )。電極一般采 用IT0 4ft^方式，通過電壓驅動器(4)給該電光陶瓷片(21)施加電場，入射 光A1在F-P濾波器(2)內發生多次干涉后射出，出射光為A2。
在電光陶瓷片(21)上施加電場時會產生電光效應，使電光陶瓷片(21) 的折射率發生變化。通過改變電壓進而改變電光陶瓷片(21)上的電場，可改 變電光陶瓷片(21)的折射率，即改變了 F-P濾波器(2)的FSR，使F-P濾波 器.(2)的透射峰移動。按一定的變化間隔來改變電壓，可實現對輸入光進行掃 描，得到不同信道的光波長、功率，并通過一定的算法計算得到各信道的OSNR 值。
適當選擇電光陶瓷片(21)的厚度，可以保證在整個通信帶寬內(此處選 取通信用波段1520nm 1570nm為例)只存在一個透射峰。如圖5波長掃描原理 示意圖內三條透射曲線所示，其中，三條透射曲線分別表示不同驅動電壓下F-P 濾波器(2)的透射特性。橫軸表示波長，縱軸用損耗(dB)來表示透射率。隨 著電壓增加、從Ul變到U3, F-P濾波器(2 )的透射峰從1570nm順序移到1520nm。 由于電光購瓷具有極高的電光響應速度，因此可在很短的時間(亞ms量級)內 掃描整個波段的光信號。如圖6所示為0PM的掃描波形示意圖。其中掃描脈沖(31)的實際形狀為 F-P濾波器(2)的透射波形，如虛線(32)表示掃描得到的信號鐠形狀。圖6 中透射波形狀只是為了示意，而實際中受到F-P濾波器(2)帶寬的影響，相鄰 掃描脈沖之間可能會存在重疊區，這可通過算法來進行處理和修正。
如閨7所示，為了降低電光陶瓷片(21)的加工難度，增強F-P濾波器的 穩定性，可以在F-P濾波器(2)后增加一個透光的襯底，其中，襯底(5)為 透光材料。襯底(5) —方面可以對F-P濾波器(2)起到固定作用；另一方面， 也T支撐電光陶瓷片(21),使拋光加工時電光陶瓷片(21)的厚度可以磨到 很薄(幾十um)。
本發明提出的光通道性能監測模塊，其中的可調諧F-P濾波器(2)除了可 采用快速響應的電光陶瓷外，還可由其它可變折射率或者厚度的、可以快速響 應的材料來構成，而調諧方式不僅限于電光，還包括磁光、熱光等方式。
盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該 明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內，在形式上和 細—上可以對本發明做出各種變化。
權利要求
1、一種光通道性能監測模塊，其特征在于沿著監測輸入信號光路方向依次設置有基本單元準直器、可調諧F-P濾波器、光電探測器、并且可調諧F-P濾波器與電壓驅動器連接。
2、 如權利要求1所述的一種光通道性能監測模塊，其特征在于所述的可 調諧F-P濾波器可由一種快速響應的電光陶資片構成，并且，在該電光陶資片 兩面鍍反射膜構成F-P濾波器，在反射膜外還鍍有透明的導電膜電極，導電膜 電極與電壓驅動器連接，通過電壓驅動器給該電光陶f:片施加電場。
3、 如權利要求1所述的一種光通道性能監測模塊，其特征在于所述的可 調諧F-P濾波器厚度適當，保證該F-P濾波器在整個通信帶寬內只有一個透射 峰。
4、 如權利要求2所述的一種光通道性能監測模塊，其特征在于所述的電 光陶瓷片具有很高的電光系數，該F-P濾波器的透射峰在該通信帶寬內移動一 周只需要4艮小的電壓變化量。
5、 如權利要求1、 2所述的一種光通道性能監測模塊，其特征在于所述 的可調諧F-P濾波器還可由其它可變折射率或者厚度的、可以快速響應的材料 來構成。
6、 如權利要求1、 2所述的一種光通道性能監測模塊，其特征在于所述 的可調諧F-P濾波器調諧方式不僅限于電光，還包括磁光、熱光等方式。
7、 如權利要求1、 2所述的一種光通道性能監測模塊，其特征在于所述 的F-P濾波器后面可增加一個透光的襯底。
全文摘要
本發明屬于光電設備制造領域，提供了一種光通道性能監測模塊(OPM)，由基本單元準直器、電光陶瓷片、光電探測器、電壓驅動器等組成。所述的電光陶瓷片兩面鍍反射膜構成F-P濾波器，F-P濾波器的可調諧是通過改變該電光陶瓷的折射率來實現的。通過改變電光陶瓷上的電場可改變其折射率，使F-P濾波器的透射波長產生移動，從而可對整個通信帶寬內各個光通道的波長、功率進行掃描，并經過一定的算法和處理得出各通道的光信噪比(OSNR)。由于采用了快速響應的電光陶瓷，該光通道性能監測模塊掃描時間達到亞ms量級，克服了現有衍射型和干涉型OPM的缺點，兼具有響應速度快、穩定性高、體積小、結構簡單、無衍射影響、無機械控制的優點。
文檔編號H04B10/08GK101552638SQ20081009861
公開日2009年10月7日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者潘忠靈, 霜 莫, 蔣友山 申請人:福州高意通訊有限公司