專利名稱：一種用于光密集波分復用的波長快速穩定方法
技術領域：
本發明涉及光通信網絡，特別是一種用于光密集波分復用的波長快速穩定方 法。
背景技術：
光通信網絡采用了有著巨大帶寬資源和優異傳輸性能的光纖介質，隨著波分復 用(WDM)技術和摻鉺光纖放大器(EDFA)的廣泛應用，一根光纖已經能夠傳輸數十倍 Tbit/s的光信息。目前世界上一級光通信運營商已經在他們的骨干光網絡里部署了大量 的密集波分(DWDM)光傳輸系統，去緩解越來越多的對于圖像和即時通訊的大量需求。 為了更有效的利用光傳輸系統的頻譜效率和光纖帶寬，更多的運營商也開始在城域網嘗 試應用40Gb/s和相應的lOOGb/s密集波分光傳輸產品。這些嘗試不僅可以充分提高路由 互連的效率，也可以將現有的光通信系統的容量成倍的增加。基于這些獨一無二的優勢 以及系統運營商的大量需求，密集波分光模塊也贏得了光通信供應商投入大量的資源去 開發。然而，隨著通信業務量的急劇增加，復用信道之間的間隔也越來越小，從而光 纖非線性物理效應會導致信道之間的串擾，降低了信號的質量，影響了傳輸距離；另 外，構成光交叉連接節點的器件也不可能實現光信道之間的完全隔離，使得鄰近信道的 信號耦合和泄露到本不該去的信道，也導致了信道之間的串擾。盡管目前已經有技術可 以去抑制或者避免鄰近信道間的串擾，然而，如何實現密集波分光模塊在上電過程中減 小或者抑制鄰近信道間的串擾，一直是個難以解決的問題，尤其是針對速率在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制激光器
(EML)去實現光模塊工作在更高的速率和更長的傳輸距離。在上電過程中，波長的 瞬態變化是一個半導體激光器的本征物理特性，因此無法真正的避免這一過程發生。目 前，有一些光模塊廠家采用了加入一個光開關，或者類似光開關的光器件在上電過程中 保持關閉狀態直到波長穩定到目標波長范圍，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10Gb/s DWDM XFP光模塊的硬件原理框圖，采用了一個致冷 的DWDM EML TOSA，微處理器(MCU)通過一個TEC控制電路去調整和控制激光器 的輸出光波長，從而達到滿足符合ITU制定的密集波分波長的標準。然而，采用傳統的 TEC控制電路和APC控制電路，無法滿足密集波分復用系統對于DWDM XFP光模塊快 速波長穩定的要求。圖2就是一個典型的DWDM XFP光模塊在上電過程中的波長變化瞬 態過程。在這個上電的瞬態過程中，其波長的變化超過了 0.4nm的范圍。對于ITU制定 100GHz/50GHz的密集波分標準，其對應的信道間隔只有大約0.8nm和0.4nm，因此我們 可以看出采用傳統的溫度控制電路(TEC)控制電路和光功率控制電路(APC)會產生 嚴重的信道之間的串擾，導致密集波分系統中傳輸信號品質的大大下降。
發明內容
基于半導體激光器的工作原理，對于在EML激光器中使用的分布光柵半導體激 光器(DFB-LD)，1毫安的偏置電流變化會導致O.OOSnm的波長變化；同樣激光器管芯 IoC的溫度變化，會導致O.lnm的波長變化。因此，在上電過程中，或者是激光器關斷 與重啟的過程中，激光器的偏置電流會產生一個瞬態的過沖，然后是穩態的電流增加， 這一過程會改變激光器的輸出波長。同時，由于激光器溫度的變化，TEC的致冷或加熱 也會急劇改變波長。在本專利中，我們提出了一種軟件和電路相結合的低成本方法，測 試證明，這一方法可以將光模塊在上電過程中波長的變化量減小3 5倍，達到了密集波 分系統中對光模塊波長快速穩定的要求。為了減小和抑制在這一瞬態過程中發生的劇烈波長變化，本專利發明的控制電 路針對性地控制時序和過沖，尤其是優化了 APC和TEC的控制算法以及電吸收調制器
(EA)的控制算法，從而真正控制這一瞬態過程。這一可控的瞬態過程，實現了滿足不 同標準的要求，例如XFP MSA要求2ms的啟動時間，以及ITU DWDM標準對于波長間 隔的要求。優化底層軟件的流程和算法也是一個關鍵的步驟。本專利闡述了通過優化 APC> EA和TEC的控制算法，以及結合硬件電路的優化，可以實現波長的快速穩定。進 一步，采用軟件實現的APC控制算法，結合以上闡述的硬件電路，可以進一步優化波長 快速穩定的性能。DWDM光模塊，在所述DWDM光模塊內設置一激光器偏置電流控制電路，并 優化前述APC和TEC的控制算法以及前述電吸收調制器EA的控制算法；在所述DWDM 光模塊內，在微處理器和所述激光器偏置電流控制電路之間，設置有上電過沖壓制電路。基于上面本專利闡述的方法，我們進行了一些測試。圖5和圖6分別展示了采 用硬件電路和軟硬件相結合的方法，我們可以看出，采用本專利發明的方法，在上電過 程中，波長的變化非常小，從而確保消除與避免了密集波分系統中信道之間的串擾。
圖1為DWDM光模塊原理框圖2為典型的上電過程中光模塊波長變化圖； 圖3本專利發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上電過程中光模塊波長變化測試結果一采用本專利發明的電路； 圖6上電過程中光模塊波長變化測試結果一采用軟件和硬件相結合的方法。
具體實施例方式
本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特 別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。為了減小和抑制在這一瞬態過程中發生的劇烈波長變化，本專利發明的控制電 路針對性地控制時序和過沖，尤其是優化了 APC和TEC的控制算法以及電吸收調制器
(EA)的控制算法，從而真正控制這一瞬態過程。這一可控的瞬態過程，實現了滿足不 同標準的要求，例如XFP MSA要求2ms的啟動時間，以及ITU DWDM標準對于波長間 隔的要求。優化底層軟件的流程和算法也是一個關鍵的步驟。本專利闡述了通過優化 APC> EA和TEC的控制算法，以及結合硬件電路的優化，可以實現波長的快速穩定。進 一步，采用軟件實現的APC控制算法，結合以上闡述的硬件電路，可以進一步優化波長 快速穩定的性能。該用于光密集波分復用的波長快速穩定方法，其特征在于以下步驟
a)在DWDM光模塊內設置一激光器偏置電流控制電路；
b)優化APC和TEC的控制算法以及電吸收調制器EA的控制算法；
C)采用軟件實現的APC控制算法，結合所述的激光器偏置電流控制電路的硬件電 路，對DWDM光模塊內進行優化處理。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神 和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于光密集波分復用的波長快速穩定方法，其特征在于以下步驟a)在DWDM光模塊內設置一激光器偏置電流控制電路；b)優化APC和TEC的控制算法以及電吸收調制器EA的控制算法；C)采用軟件實現的APC控制算法，結合所述的激光器偏置電流控制電路的硬件電 路，對DWDM光模塊內進行優化處理。
2.根據權利要求1所述的用于光密集波分復用的波長快速穩定方法，其特征在于，優 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)對接口進行控制配置；3)判斷是否是波長快速模式，如是，進入EA、APC>TEC控制，并通過所述EA、 APC, TEC控制與定時器的結合，進入監測模式；4)在進行上述判斷是否是波長快速模式時，如否，則直接通過所述EA、APC,TEC 控制進入監測模式。
3.一種應用所述權利要求1所述用于光密集波分復用的波長快速穩定方法的DWDM 光模塊，其特征在于在所述DWDM光模塊內設置一激光器偏置電流控制電路，并優化 前述APC和TEC的控制算法以及前述電吸收調制器EA的控制算法。
4.根據權利要求3所述的應用所述權利要求1所述用于光密集波分復用的波長快速穩 定方法的DWDM光模塊，其特征在于在所述DWDM光模塊內，在微處理器和所述激 光器偏置電流控制電路之間，設置有上電過沖壓制電路。
全文摘要
本發明公開了一種用于光密集波分復用的波長快速穩定方法及其控制電路，其可以針對性地控制時序和過沖，尤其是優化了APC和TEC的控制算法以及電吸收調制器EA的控制算法，從而真正控制這一瞬態過程；在本發明中，提出了一種軟件和電路相結合的低成本方法，通過優化APC、EA和TEC的控制算法，以及結合硬件電路的優化，可以實現波長的快速穩定；采用本發明的方法，在上電過程中，波長的變化非常小，從而確保消除與避免了密集波分系統中信道之間的串擾。
文檔編號H04B10/12GK102014315SQ201010281729
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者李虎成, 王安斌, 胡朝陽, 魯妹玲 申請人:索爾思光電(成都)有限公司