[發明專利]一種用于光密集波分復用的波長快速穩定方法

有效

• 申請號: 201010281729.2
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN102014315A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 李虎成;胡朝陽;王安斌;魯妹玲
• 申請（專利權）人: 索爾思光電（成都）有限公司
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04B10/12;H01S5/068;G02B6/293;G06F17/50
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

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100Gb/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10Gb/s以上的光模塊，例如10Gb/s?DWDM?XFP。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0.008nm的波長變化；同樣激光器管芯1oC的溫度變化，會導致0.1nm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。?