[发明专利]采用可变光衰减器和输入功率抖动的多波长开关漂移反馈补偿器

说明书

技术领域

[1]本发明涉及光纤通信光学装置，尤其是涉及采用了微型机电系统(MEMS)的多波长开关光学装置，更具体的是涉及这种光学开关装置的衰减漂移补偿器。

背景技术

[2]基于MEMS微镜的多波长开关(MWS)应用于密集型光波复用(DWDM)光纤系统，以便将多个波长信道合并到一条公共光纤中。这类MWS开关具有m个输入端和一个公共输出端。在操作中，使用者能够以可配置方式，选择将“m”个输入端口中的哪一个耦合到所述公共输出端。这种选择方式通过分辨施加于MEMS微镜致动器的电压来实现，以便光信号能够在最佳状态下从所选输入端耦合到输出端。

[3]所述MWS开关也可以用作可变衰减器，用于衰减个别波长信道，以便使多路复用光信号中所有的波长信道中的功率等同。每路波长信道的衰减是可控的，通过将由输入端到输出端的光信号从最佳值到所需衰减值的去谐来实现。在工厂中，测量每个MEMS微镜的电光响应(耦合功率—微镜斜置电压)以便提供校准电压，所述校准电压可以用于确定获得期望衰减所需的电压。通过这种方式，校准电压被用于控制MWS开关。

[4]如图1所示，测量光学装置中衰减的现有常规技术方式是直接测量输入和输出信号。在漂移探测和光信号补偿系统100中，光开关101如5×1MWS或类似装置接收多个输入信号121-125，控制器104通过输入控制信号115选择其中一个所接收的输入信号并将所选输入信号传送至输出端111。输入信号121-125和输出信号111以合适的分流比进行分接，典型的分流比为10％，分别接入输入分接线131-135和112，每条分接线被分别接入一个1×6光开关103的输入端。光开关103的输出端106可受控，用以从输入端之一选择信号以便将所选输入信号送入光信道监测器(OCM)105或类似的用于测量例如光功率、波长等信号特性的设备。

[5]斯帕克斯等人(美国专利号6,625,340，光开关衰减器，Nortel Networks有限公司)给出了一个这类例子，他们讲授了一种校准光开关的方法，使得一个预定的(微)镜对准误差产生一个预定衰减，因此通过这种方式只需要测量光信号功率这一项指示。如果任一干涉部件的衰减特征已知，则这类功率测量可以在位于光开关上游或下游的网络中的不同测量点完成。另一种可选择方法是，测量开关中的输入和输出信号以便直接指示光信号通过开关时的衰减度。可以利用该信息来提供一个闭环反馈控制系统，用于确保获得每个信号(或信道)所需的衰减度。

[6]这种控制MWS的方法产生的问题是：微镜的光电响应在操作过程中会由于不同的原因产生漂移。这样导致用于提供所需衰减值的初始衰减电压随时间而变得不准确。

[7]MWS中的输入和输出信号潜含有多个信号信道，这些潜含的信道中有一些信道对于输入端而言是多余的。因此这些信号信道的功率电平必须使用OCM分开测量。由于OCM的花费较高，所以在实践中，通过采用一个附加的光开关，所有输入端共用一个OCM。通过这种系统，对于衰减的直接测量变得相对简单。将输出和输入信号分别测量这样就能简便的计算出衰减值。

[8]这种方法的一个优点在于：从信道进入网络的特定结点(一条“增加”的信道)的输入信号在被挑选传送前可以被校验。

[9]除了额外的硬件花费，这种方法还具有一些技术上的缺陷。由于输入和输出不能被同步测量，因此功率电平在测量期间的任何改变都会出现衰减度的漂移。分接率随时间的任何漂移也将表现为衰减度的改变。对于较小的分接率，这可以成为一个大问题。

[10]为了克服漂移问题，人们设计了设备和方法，通过抖动MWS衰减来确定信道光功率电平。

[11]例如Besler等人(美国专利6,549,699)采用图1中的处理器104将适当的交互(或“抖动”)控制信号115应用于光开关101内的信道微镜，将所述控制信号115叠加于直流电控制信号，用于将信道微镜维持在特定旋转位置，使微镜稳定避免漂移。通过这种方式，使得在微镜旋转角的相应光谱信道的光功率电平和光功率电平的改变率(或光功率电平的时间变化率)可以被测量到。光功率电平的改变率与校准或预测耦合效率曲线的倾斜率成比例，因此这样有助于确定相应于所测量的光功率电平的微镜旋转角。通过所述方式测得的旋转角，可以确定反馈控制信号的大小以便将其用于信道微镜，从而以最有效的方式得到所需的耦合功率。