專利名稱：一種光通道性能監(jiān)測模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電設(shè)備制造領(lǐng)域，涉及一種用在光傳輸系統(tǒng)如密集波分復用
(DWDM, dense wavelength division multiplexing)系統(tǒng)中的光通道'f生能監(jiān)須寸 (OPM， optical performance monitoring)模塊。背景技術(shù)：
在多通道的光網(wǎng)絡中，通道的波長和功率穩(wěn)定性十分重要。光通道的穩(wěn)定 性很大程度上取決于網(wǎng)絡中光發(fā)射器的性能。隨著激光器老化及其工作溫度變 化，激光器發(fā)射的激光波長和強度都易于發(fā)生變化。在DWDM網(wǎng)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(shù)據(jù)錯誤或者傳輸失敗。由此，網(wǎng)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(jiān)測(OPM)模 塊就是為滿足這些需求而出現(xiàn)的一種精確、輕便和低成本的測試沖莫塊。
0PM模塊能夠?qū)W(wǎng)絡傳輸信號流中每個通道的性能進行實時監(jiān)測。其監(jiān)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)?，F(xiàn)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?qū)Σ煌ㄩL的 光信號進行同時采樣，其優(yōu)點在于穩(wěn)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(shù)量的限制，對光信號的采集有一定誤差；高精度、動態(tài)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(diào)諧濾波器、探測器和倌號處理與控制器。這類0PM模塊優(yōu)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(diào)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(tǒng)信號的實時監(jiān)控有一定的困難。 而在本發(fā)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(xiàn)有干涉型OPM模塊中的可調(diào)濾波器。該發(fā)明繼承了現(xiàn)有干涉型0PM模 塊的所有優(yōu)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(yōu)點。首先，該發(fā)明的OPM模塊掃 描時間可達到亞ms量級，遠高于現(xiàn)有干涉型0PM模塊，可與衍射型OPM模塊相 比甚至優(yōu)于很多衍射型0PM模塊。其次，該發(fā)明在驅(qū)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(wěn)定性的缺陷，而通過對電壓控制可以很容
易實現(xiàn)高精度定位，增強了可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
.本發(fā)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(jiān) 測模塊方案，這種光通道性能監(jiān)測模塊克服了現(xiàn)有衍射型和干涉型0PM的缺點， 兼具有響應速度快、穩(wěn)定性高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、無衍射影響、無機械控制、 可靠性高的優(yōu)點。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種光通道性能監(jiān)測模塊，沿著監(jiān)測輸入信號光路方向依次設(shè)置有基本單 元準直器、可調(diào)諧F-P濾波器、光電探測器，并且可調(diào)諧F-P濾波器與電壓
驅(qū)動器連接。
'所迷的可調(diào)諧F-P濾波器可由一種快速響應的電光陶資片構(gòu)成，并且，在 該電光陶乾片兩面鍍反射膜構(gòu)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(qū)動器連接，通過電壓驅(qū)動器給該電光陶瓷片施加電
場
所迷的可調(diào)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(nèi)
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(xiàn)所述F-P濾波器的可調(diào)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(nèi)掃描整個通信帶寬內(nèi)的光信號。
'所迷的電光陶瓷片具有很高的電光系數(shù)，該F-P濾波器的透射峰在該通信 帶寬內(nèi)移動一周只需要很小的電壓變化量。
所迷的可調(diào)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(gòu)成。
所迷的可調(diào)諧F-P濾波器調(diào)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(wěn)定性。
本發(fā)明優(yōu)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(qū)(FSR)寬度，使得F-P濾波器的透射峰移動， 實現(xiàn)可調(diào)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(nèi)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(nèi)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(jīng)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(nèi)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(jiān)測模 塊的掃描速度遠遠優(yōu)于現(xiàn)有干涉型0PM,甚至優(yōu)于衍射型0PM。
由于該電光陶瓷電光系數(shù)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(nèi)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(fā)明電光陶瓷是直接用電控制，電壓驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡單，而且調(diào)諧速 度很快，避免了機械控制存在不穩(wěn)定性的缺陷。而通過對電壓控制可很容易實 現(xiàn)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(jiān)測模塊，克服了現(xiàn)有衍射型 和干涉型0PM的缺點，兼具有響應速度快、穩(wěn)定性高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、無 衍射影響、無機械控制的優(yōu)點。

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)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(fā)明OPM;f莫塊基本單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明可調(diào)諧F-P濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本發(fā)明可調(diào)諧F-P濾波器透射峰隨電壓的變化規(guī)律。
圖6本發(fā)明OPM才莫塊的掃描波形示意圖。
圖7本發(fā)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(fā)明進行更進一步的描述
參騰蹈3，本發(fā)明的基本單元如圖3所示。本發(fā)明的基本單元包括準直器(1 )、可調(diào)諧F-P濾波器(2)、光電探測器(3)、電壓驅(qū)動器(4)。沿著監(jiān)測輸入 信號光路方向依次設(shè)置有準直器(1)、可調(diào)諧F-P濾波器(2)、光電探測器
(3),并且可調(diào)諧F-P濾波器(2)與電壓驅(qū)動器(4)連接。參照圖4,其中， 可調(diào)諧P-P濾波器(2)由電光陶瓷片(21)及反射膜層(22) 、 (23)構(gòu)成。 待監(jiān)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(gòu)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(qū)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(nèi)發(fā)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(chǎn)生電光效應，使電光陶瓷片(21) 的折射率發(fā)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(xiàn)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(nèi)(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(nèi)三條透射曲線所示，其中，三條透射曲線分別表示不同驅(qū)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(nèi) 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(qū)，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(wěn)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(fā)明提出的光通道性能監(jiān)測模塊，其中的可調(diào)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(gòu)成，而調(diào)諧方式不僅限于電光，還包括磁光、熱光等方式。
盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應該 明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和 細—上可以對本發(fā)明做出各種變化。
權(quán)利要求
1、一種光通道性能監(jiān)測模塊，其特征在于沿著監(jiān)測輸入信號光路方向依次設(shè)置有基本單元準直器、可調(diào)諧F-P濾波器、光電探測器、并且可調(diào)諧F-P濾波器與電壓驅(qū)動器連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種光通道性能監(jiān)測模塊，其特征在于所述的可 調(diào)諧F-P濾波器可由一種快速響應的電光陶資片構(gòu)成，并且，在該電光陶資片 兩面鍍反射膜構(gòu)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(qū)動器連接，通過電壓驅(qū)動器給該電光陶f:片施加電場。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種光通道性能監(jiān)測模塊，其特征在于所述的可 調(diào)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(nèi)只有一個透射 峰。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種光通道性能監(jiān)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(shù)，該F-P濾波器的透射峰在該通信帶寬內(nèi)移動一 周只需要4艮小的電壓變化量。
5、 如權(quán)利要求1、 2所述的一種光通道性能監(jiān)測模塊，其特征在于所述 的可調(diào)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(gòu)成。
6、 如權(quán)利要求1、 2所述的一種光通道性能監(jiān)測模塊，其特征在于所述 的可調(diào)諧F-P濾波器調(diào)諧方式不僅限于電光，還包括磁光、熱光等方式。
7、 如權(quán)利要求1、 2所述的一種光通道性能監(jiān)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(fā)明屬于光電設(shè)備制造領(lǐng)域，提供了一種光通道性能監(jiān)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(qū)動器等組成。所述的電光陶瓷片兩面鍍反射膜構(gòu)成F-P濾波器，F(xiàn)-P濾波器的可調(diào)諧是通過改變該電光陶瓷的折射率來實現(xiàn)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(chǎn)生移動，從而可對整個通信帶寬內(nèi)各個光通道的波長、功率進行掃描，并經(jīng)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(jiān)測模塊掃描時間達到亞ms量級，克服了現(xiàn)有衍射型和干涉型OPM的缺點，兼具有響應速度快、穩(wěn)定性高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、無衍射影響、無機械控制的優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者潘忠靈, 霜 莫, 蔣友山 申請人:福州高意通訊有限公司