CN113497666B - 光信号补偿装置、方法、设备以及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光信号补偿装置、方法、设备以及计算机可读存储介质,属于光传输技术领域。该装置通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,并向光放大器下达目标控制指令,由于目标控制指令携带的该多个第一增益值与下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,即使光放大器当前接收到的第四光信号与目标光信号中光束的波长不同,也即是第四光信号与目标光信号出现了波长动态切换,光放大器也可以根据目标控制指令对接收到的第四光信号进行放大,以对第四光信号进行补偿。
Description
技术领域
本申请涉及光传输技术领域,特别涉及一种光信号补偿装置、方法、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
为了避免光信号在光纤中传输时因拉曼效应所造成的光谱倾斜,可以采用光放大器来对光信号进行补偿。
目前,可以通过图1中的光通道功率检测装置(optical channel monitor,OCM)以及控制器,来控制光放大器的增益值,以补偿光信号因拉曼效应所造成的光谱倾斜,其中,图1为本申请实施例提供的一种光信号补偿方法的示意图。在图1中,光分路器将光放大器发射的光信号分为两部分,并向光纤发射一部分光信号,使的这部分光信号可以在光纤中传输,且光分路器向OCM发射另一部分光信号,OCM可以检测输入的光信号中各个波长的光束的光功率,并将各个波长的光束的光功率发生至控制器,由控制器根据各个波长的光束的光功率,预测各个波长的光束在光纤中传输时产生的拉曼增益值,对于任意一个波长的光束,控制器控制光放大器的放大增益值与该波长对应的拉曼增益值相反,以补偿该波长的光束在光纤中传输时因拉曼效应所造成的影响。
但是波分复用***中光纤内传输的光信号的波长分布会发生动态改变,例如图2所示的本申请实施例提供的一种波分复用***的示意图,图2中的可重构光分插复用器(reconfigurable optical add-drop multiplexer,ROADM)可以将接收的光信号中一部分波长的光束下波到本地节点的光接收机,将接收的光信号中剩下波长的光束发射至光纤,也即是发生了下波现象,从而使得光纤中传输的光信号缺少了一部分波长的光束,就会导致光纤中传输的光信号的波长分布发生动态改变;或者是,本地节点的光发射机也可以向ROADM发射其它波长的光束,ROADM可以将光发射机发射的其它波长的光束与接收到的光信号组成一个新光信号,并将新光信号发射至光纤中,也即是发生了上波现象,此时光纤中传输新光信号,由于新光信号中增加了其它波长的光束,就会导致光纤中传输的光信号的波长分布发生动态改变。
光纤中传输的光信号的波长分布发生动态改变的时间维度一般为毫秒级,而OCM会根据波长大小对输入的光信号进行扫描式功率检测,其检测周期一般是秒级,因此,OCM在检测光放大器输出的某一光信号的部分光信号过程中,光放大器接收的光信号可能已经由某一光信号(老光信号)变成一个新光信号,而控制器基于OCM的检测结果确定的是补偿老光信号的放大增益值,那么,控制器基于补偿老光信号的放大增益值,控制光放大器补偿新光信号,不仅会导致老光信号无法得到及时补偿,且也会导致新光信号不能得到正确补偿。也即是,光放大器基于OCM的检测结果,无法对接收到的光信号进行实时补偿。
发明内容
本申请实施例提供了一种光信号补偿装置、方法、设备以及计算机可读存储介质,能够对光信号进行实时补偿。该技术方案如下:
第一方面,提供了一种光信号补偿装置,所述装置包括光放大器、光分路器、功率检测单元以及控制器;其中,所述光放大器、光分路器、功率检测单元以及控制器之间的连接关系可以是:所述光放大器与所述光分路器、所述控制器连接,所述光分路器与所述功率检测单元连接,所述功率检测单元与所述控制器连接;
所述光分路器,用于对所述光放大器发射的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号,向下一跨光纤发射所述第一光信号,向所述功率检测单元发射所述第二光信号以及所述第三光信号;
所述功率检测单元,用于分别对所述第二光信号以及所述第三光信号进行功率检测,向所述控制器发送携带第一功率检测值以及第二功率检测值的目标功率信息;
所述控制器,用于根据所述目标功率信息携带的所述第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,向所述光放大器发送目标控制指令;
所述光放大器,用于接收上一跨光纤输出的第四光信号,根据所述目标控制指令中的所述多个第一增益值,对所述第四光信号进行放大,得到第五光信号,向所述光分路器发射所述第五光信号;
其中,所述目标光信号包括多个波长的光束,所述下一跨光纤用于传输所述装置输出的光信号,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率,所述目标控制指令包括所述多个第一增益值,所述多个第一增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,所述上一跨光纤用于向所述装置输出光信号。
该装置通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,并向光放大器下达目标控制指令,由于目标控制指令携带的该多个第一增益值与下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,即使光放大器当前接收到的第四光信号与目标光信号中光束的波长不同,也即是第四光信号与目标光信号出现了波长动态切换,光放大器也可以根据目标控制指令对接收到的第四光信号进行放大,以对第四光信号进行补偿。
在一种可能的实现方式中,所述目标功率信息包括第一功率信息以及第二功率信息,所述第一功率信息携带所述第一功率检测值,所述第二功率信息携带所述第二功率检测值;
所述功率检测单元包括第一功率检测器、滤波器以及第二功率检测器;所述第一功率检测器与所述光分路器、所述控制器连接,所述滤波器与所述光分路器、所述第二功率检测器连接,所述第二功率检测器与所述控制器连接;
所述第一功率检测器,用于对所述光分路器发射的所述第二光信号进行功率检测,得到所述第一功率检测值,向所述控制器发送所述第一功率信息;
所述滤波器,用于对所述光分路器发射的所述第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,向所述第二功率检测器发射所述滤波信号;
所述第二功率检测器,用于对所述滤波信号进行功率检测,得到所述第二功率检测值,向所述控制器发送所述第二功率信息。
在一种可能的实现方式中,所述控制器用于;
基于所述目标功率信息携带的所述第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率;根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定所述多个第一增益值。
在一种可能的实现方式中,所述控制器用于:
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值;根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述多个波长对应的多个第一增益值;
其中,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
第二方面,提供了一种光信号补偿装置,所述装置包括补偿单元、光分路器、功率检测单元以及控制器;所述补偿单元与所述光分路器、所述控制器连接,所述光分路器与所述功率检测单元连接,所述功率检测单元与所述控制器连接;
所述光分路器,用于对所述补偿单元发射的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号,向下一跨光纤发射所述第一光信号,向所述功率检测单元发射所述第二光信号以及所述第三光信号,所述目标光信号包括多个波长的光束,所述下一跨光纤用于传输所述装置输出的光信号;
所述功率检测单元,用于分别对所述第二光信号以及所述第三光信号进行功率检测,向所述控制器发送携带第一功率检测值以及第二功率检测值的目标功率信息,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;
所述控制器,用于根据所述目标光功率信息携带的所述第一功率检测值以及第二功率检测值,确定平均补偿增益值以及所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,向所述补偿单元发送携带所述平均补偿增益值的第一控制指令,向所述补偿单元发送携带所述多个第二增益值的第二控制指令,所述多个第二增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
所述补偿单元,用于接收上一跨光纤输出的第四光信号,所述上一跨光纤用于向所述装置输出光信号;
所述补偿单元还包括至少一个光放大器以及一个或多个可调滤波器,所述至少一个光放大器以及一个或多个可调滤波器依次连接,所述至少一个光放大器以及一个或多个可调滤波器均与所述控制器连接;
所述至少一个光放大器,用于接收所述控制器发送的所述第一控制指令,根据接收的所述第一控制指令所携带的所述平均补偿增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号;
所述一个或多个可调滤波器,用于接收所述控制器发送的所述第二控制指令,根据接收的所述第二控制指令所携带的所述多个第二增益值,对接收到的光信号进行滤波,发射滤波后的光信号。
该装置可以通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定平均补偿增益值以及下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,并向补偿单元发送第一控制指令和第二控制指令,并由补偿单元中的光放大器根据第一控制指令中的平均补偿增益值对接收到的第四光信号进行放大,由补偿单元中的可调滤波器根据第二控制指令中的多个第二增益值,对接收到的光信号进行滤波,从而可以实时地对输入补偿单元的第四光信号进行精确补偿。
在一种可能的实现方式中,所述目标功率信息包括第一功率信息以及第二功率信息,所述第一功率信息携带所述第一功率检测值,所述第二功率信息携带所述第二功率检测值;
所述功率检测单元包括第一功率检测器、滤波器以及第二功率检测器;所述第一功率检测器与所述光分路器、所述控制器连接,所述滤波器与所述光分路器、所述第二功率检测器连接,所述第二功率检测器与所述控制器连接;
所述第一功率检测器,用于对所述光分路器发射的所述第二光信号进行功率检测,得到所述第一功率检测值,向所述控制器发送所述第一功率信息;
所述滤波器,用于对所述光分路器发射的所述第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,向所述第二功率检测器发射所述滤波信号;
所述第二功率检测器,用于对所述滤波信号进行功率检测,得到所述第二功率检测值,向所述控制器发送所述第二功率信息。
在一种可能的实现方式中,所述控制器用于:
基于所述目标功率信息携带的所述第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率;根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定所述平均补偿增益值;根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述多个波长对应的多个第二增益值,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
在一种可能的实现方式中,所述控制器用于:
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值;根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述平均补偿增益值。
在一种可能的实现方式中,所述控制器用于:
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述下一跨光纤传输的光信号的功率倾斜度;根据所述功率倾斜度以及所述多个波长,确定所述多个波长对应的多个第二增益值;
其中,所述功率倾斜度为所述下一跨光纤中传输的光信号离开所述下一跨光纤时光功率随波长变化的斜率。
在一种可能的实现方式中,所述第一控制指令包括至少一个第一增益控制指令,每个第一增益控制指令携带一个第一子增益值,所述至少一个第一增益控制指令与所述至少一个光放大器一一对应,所述至少一个第一增益控制指令携带的至少一个第一子增益值之和等于所述平均补偿增益值;
每个光放大器,用于接收所述控制器发送对应的一个第一增益控制指令,根据接收到的对应的第一增益控制指令所携带的第一子增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号。
在一种可能的实现方式中,所述一个可调滤波器位于所述至少一个光放大器中的任意一个光放大器的输入端或输出端;
所述一个可调滤波器,用于接收所述控制器发送的所述第二控制指令,根据所述第二控制指令所携带的所述多个第二增益值,对所接收到的光信号进行滤波,输出滤波后光信号。
在一种可能的实现方式中,所述多个可调滤波器中的每个可调滤波器位于所述至少一个光放大器中任意一个光放大器的输入端或输出端,或位于其它可调滤波器的输出端或输出端。
在一种可能的实现方式中,所述第二控制指令包括多个第二增益控制指令,所述多个第二增益控制指令的数目等于所述多个可调滤波器的数目之和,所述多个第二增益控制指令与所述多个可调滤波器一一对应;
每个第二增益控制指令携带所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的一组第二子增益值,所述多个波长与所述一组第二子增益值中的多个第二子增益值一一对应;
所述多个波长中的任意一个波长对应的多个第二子增益值之和等于所述任意一个波长对应的第二增益值;
所述多个可调滤波器中的每个可调滤波器,用于接收所述控制器发送对应的一个第二增益控制指令,根据接收到的对应的一个第二增益控制指令中的一组第二子增益值,对接收到的光信号进行滤波,发射滤波后的光信号。
在一种可能的实现方式中,所述一个或多个可调滤波器包括第一可调滤波器,所述第一可调滤波器作为所述补偿单元的输出端。
在一种可能的实现方式中,在每个光放大器中传输的光信号的波长范围内,所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器输出的光信号的光谱形状均为线性或者准线性。
在一种可能的实现方式中,所述光功率倾斜度位于所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器可调节的光功率倾斜度范围内,所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器对光信号的调节速度至少为微秒级。
在一种可能的实现方式中,所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器具有正弦滤波特性,所述正弦滤波特性的半周期大于或等于每个光放大器能够处理的光信号的波长范围。
第三方面,提供了一光信号补偿方法,所述方法包括:
获取第一光信号、第二光信号以及第三光信号;对所述第二光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号的光功率,对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率;根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值;根据所述多个第一增益值,对所述上一跨光纤输出的第四光信号进行放大,得到第五光信号;
其中,所述第一光信号、第二光信号以及第三光信号由上一跨光纤输出的目标光信号分光得到,所述第一光信号在所述下一跨光纤中传输,所述目标光信号包括多个波长的光束,所述多个第一增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值包括:
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述多个波长对应的多个第一增益值。
在一种可能的实现方式中,所述对所述第二光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号的光功率包括:
对所述第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率;基于所述第一功率检测值,确定所述目标光信号的光功率。
在一种可能的实现方式中,所述对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率包括:
对所述第三光信号进行滤波,得到滤波信号;对所述滤波信号进行功率检测,得到第二功率检测值,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;基于所述第二功率检测值,确定所述目标光信号滤波后的光功率。
第四方面,提供了一光信号补偿方法,所述方法包括:
获取第一光信号、第二光信号以及第三光信号;对所述第二光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号的光功率,对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率;根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定平均补偿增益值以及下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值;根据所述平均补偿增益值,对上一跨光纤输出的第四光信号进行补偿,得到第六光信号;根据所述多个第二增益值,对所述第六光信号进行滤波,得到第五光信号;
其中,所述第一光信号、第二光信号以及第三光信号由目标光信号分光得到,所述第一光信号在下一跨光纤中传输,所述目标光信号包括多个波长的光束,所述多个第二增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定平均补偿增益值以及所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值包括:
基于第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率;根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定所述平均补偿增益值;根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述多个波长对应的多个第二增益值;
其中,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定所述平均补偿增益值包括:
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值,根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述平均补偿增益值。
在一种可能的实现方式中,所述根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述多个波长对应的多个第二增益值包括:
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述下一跨光纤传输的光信号的功率倾斜度;根据所述功率倾斜度以及所述多个波长,确定所述多个波长对应的多个第二增益值;
其中,所述功率倾斜度为所述下一跨光纤中传输的光信号离开所述下一跨光纤时光功率随波长变化的斜率。
在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:
对所述第四光信号进行多级补偿,每级补偿过程对应一个第一子增益值或一组第二子增益值,多级补偿过程所对应的至少一个第一子增益值之和等于所述平均补偿增益值,一组第二子增益值包括所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二子增益值,所述多个波长与多个第二子增益值一一对应,所述多个波长中的任意一个波长对应的至少一个第二子增益值之和等于所述任意一个波长对应的第二增益值;
其中,在所述多级补偿过程中的任一级补偿过程中,当所述补偿过程对应一个第一子增益值时,则根据所述补偿过程对应的第一子增益值,对所述补偿过程中的光信号进行放大;当所述补偿过程对应一组第二子增益值,则根据所述补偿过程对应的一组第二子增益值,对所述补偿过程中的光信号进行进行滤波。
在一种可能的实现方式中,所述对所述第二光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号的光功率包括:
对所述第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率;基于所述第一功率检测值,确定所述目标光信号的光功率。
在一种可能的实现方式中,所述对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率包括:
对所述第三光信号进行滤波,得到滤波信号;对所述滤波信号进行功率检测,得到第二功率检测值,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;基于所述第二功率检测值,确定所述目标光信号滤波后的光功率。
第五方面,提供一种光信号补偿设备,该光信号补偿设备包括处理器和存储器,该存储器中存储有至少一条指令,该指令由该处理器加载并执行以实现如上述光信号补偿方法所执行的操作。
第六方面,提供一种计算机可读存储介质,该存储介质中存储有至少一条指令,该指令由处理器加载并执行以实现如上述光信号补偿方法所执行的操作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请实施例提供的一种光信号补偿装置的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种波分复用***的示意图;
图3是本申请实施例提供的一种光信号补偿装置的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一种拉曼增益系数归一化的示意图;
图5是本申请实施例提供的一种光信号补偿装置的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的一种补偿单元的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的一种光信号补偿设备的结构示意图;
图8是本申请实施例提供的一种光信号补偿方法的流程图;
图9是本申请实施例提供的一种光信号补偿方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图3是本申请实施例提供的一种光信号补偿装置的结构示意图,参见图3,该装置300包括光放大器301、光分路器302、功率检测单元303以及控制器304;光放大器301与该光分路器302、该控制器304连接,该光分路器302与该功率检测单元303连接,该功率检测单元303与该控制器304连接;
该光分路器302,用于对该光放大器301发射的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号,向下一跨光纤发射该第一光信号,向该功率检测单元303发射该第二光信号以及该第三光信号,该目标光信号包括多个波长的光束,该下一跨光纤用于传输该装置300输出的光信号;
该功率检测单元303,用于分别对该第二光信号以及该第三光信号进行功率检测,向该控制器304发送携带第一功率检测值以及第二功率检测值的目标功率信息,该第一功率检测值为检测出的该第二光信号的光功率,该第二功率检测值为检测出的该第三光信号滤波后的光功率;
该控制器304,用于根据该目标功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,向该光放大器301发送目标控制指令,该目标控制指令包括该多个第一增益值,该多个第一增益值与该下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
该光放大器301,用于接收上一跨光纤输出的第四光信号,根据该目标控制指令中的该多个第一增益值,对该第四光信号进行放大,得到第五光信号,向该光分路器302发射该第五光信号,该上一跨光纤用于向该装置300输出光信号。
其中,该目标光信号包括多个波长的光束,例如目标光信号包括N个不同波长的光束,N为等于或大于2的整数,也即是该目标光信号可以是波分复用信号。需要说明的是经过该装置300的光信号均是波分复用信号,例如第四光信号也是波分复用信号。本申请实施例对经过该装置300的各个光信号中的波长不做具体限定。
该下一跨光纤可以传输预设波长范围内的光束,该预设波长范围可以包括多个波长,该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长也即是预设波长范围内的波长,或者说,预设波长范围的任意一个波长的光束均可以在下一跨光纤传输,该预设波长范围可以是光放大器301的工作波长范围,本申请实施例对该预设波长范围不做具体限定。
多个第一增益值中的每个第一增益值分别对应下一跨光纤中传输的光信号的一个波长,该多个第一增益值可以不相同,例如波长1对应第一增益值1,波长2对应第一增益值2,而第一增益值1不等于第一增益值2。当然,在一种可能的实现方式中,该多个第一增益值中的部分第一增益值或全部第一增益值也可以相同。
该目标功率信息包括第一功率信息以及第二功率信息,该第一功率信息携带该第一功率检测值,该第二功率信息携带该第二功率检测值。在一种可能的实现方式中,第一功率信息可以携带第一功率检测值以及非滤波标识,其中,该非滤波标识用于指示第一功率信息携带的第一功率检测值为未经滤波处理的光信号的功率检测值。第二功率信息可以携带第二功率检测值以及滤波标识,其中,该滤波标识用于指示第二功率信息携带的第二功率检测值为经过滤波处理的光信号的功率检测值。
该目标控制指令还可以包括每个第一增益值对应的波长的波长标识,使得目标控制指令中的每个第一增益值均可以对应一个波长,一个波长的波长标识用于指示该波长,波长标识可以是该波长的长度值。
该第四光信号为该装置300当前时刻接收到的光信号,第五光信号也即是该装置300对第四光信号补偿后的光信号。由于第五光信号为第四光信号补偿后的光信号,当光分路器302对第五光信号进行分光后,将一部分第五光信号发射至下一跨光纤,这一部分第五光信号可以在下一跨光纤传输,受到拉曼效应的影响,这一部分第五光信号可以恢复为第四光信号。
该装置300的连接结构可以是:光放大器301的入光接口与上一跨光纤连接,光放大器301的出光接口与光分路器302的入光接口连接,光分路器302的第一出光接口与该装置300的下一跨光纤的入光接口连接,下一跨光纤的出光接口与目标装置连接,其中,目标装置未在图3中示出,该目标装置可以是对下一跨光纤中传输的光信号进行处理的任一装置,例如,另一个光信号补偿装置;光分路器302的第二出光接口与功率检测单元303的第一入光接口连接,光分路器302的第三出光接口与功率检测单元303的第二入光接口连接,功率检测单元303的数据输出接口与控制器304的数据输入接口连接,该控制器304的数据输出接口与该光放大器301的数据输入接口连接。其中,光放大器301与光分路器302之间以及光分路器302与功率检测器之间可以通过光纤或光波导等连接,本申请实施例对光放大器301与光分路器302之间以及光分路器302与功率检测单元303之间的连接方式不做具体限定,也即是对该装置300内部用于传输光信号的传输通道不做具体限定。
该装置300的工作原理可以是:该光放大器301的出光接口向光分路器302的入光接口发射目标光信号,光分路器302可以将入光接口接收到的目标光信号分为三部分光信号,分别为第一光信号、第二光信号以及第三光信号,并通过光分路器302的第一出光接口向下一跨光纤发射第一光信号,以便第一光信号在下一跨光纤中传输,通过光分路器302的第二出光接口向功率检测单元303的第一入光接口发射第二光信号,通过光分路器302的第三出光接口向功率检测单元303的第二入光接口发射第三光信号;功率检测单元303可以分别对第一入光接口接收到的第二光信号以及第二入光接口接收到的第三光信号进行检测,得到第一功率检测值以及第二功率检测值,并通过功率检测单元303的数据输出接口向控制器304的数据输入接口发送目标功率信息;控制器304根据数据输入接口接收到的目标功率信息,确定该多个第一增益值,并通过控制器304的数据输出接口向光放大器301的数据输入接口发送目标控制指令;光放大器301根据从数据输入接口接收的目标控制指令中的多个第一增益值,对上一跨光纤输出的第四光信号进行放大,得到第五光信号,并通过光放大器301的出光接口向光分路器302发射第五光信号。
为了进一步说明该装置300中各个单元的具体结构以及各个单元的工作原理,结合图3,并通过下述3.1-3.4四部分内容,对该装置300中的各个单元进行具体介绍。
3.1、光分路器302
该光分路器302的入光接口用于接收光放大器301发射的目标光信号,该光分路器302可以基于目标分光比,对接收的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号。
其中,第一光信号可以是该目标光信号中的大部分的光信号,而第二光信号和第三光信号可以是目标光信号中少部分的光信号,以保证目标光信号中的大部分光信号能够在下一跨光纤中传输,该目标分光比可以是9:0.5:0.5,或9.5:0.25:0.25,本申请实施例对该目标分光比不做具体限定。
3.2、功率检测单元303
该功率检测单元303可以采用多个功率检测器分别对第二光信号和第三光信号进行检测,在一种可能的实现方式中,该功率检测单元303包括第一功率检测器3031、滤波器3032以及第二功率检测器3033;该第一功率检测器3031与该光分路器302、该控制器304连接,该滤波器3032与该光分路器302、该第二功率检测器3033连接,该第二功率检测器3033与该控制器304连接;
该第一功率检测器3031,用于对该光分路器302发射的该第二光信号进行功率检测,得到该第一功率检测值,向该控制器304发送该第一功率信息;
该滤波器3032,用于对该光分路器302发射的该第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,向该第二功率检测器3033发射该滤波信号;
该第二功率检测器3033,用于对该滤波信号进行功率检测,得到该第二功率检测值,向该控制器304发送该第二功率信息。
该功率检测单元303的连接结构可以是:第一功率检测器3031的入光接口与光分路器302的第二出光接口连接,第一功率检测器3031的数据输出接口与控制器304的第一数据输入接口连接,滤波器3032的入光接口与光分路器302的第三出光接口连接,滤波器3032的出光接口与第二功率检测器3033的入光接口连接,第二功率检测器3033的数据输出接口与该控制器304的第二数据输入接口连接。其中,第一功率检测器3031的入光接口也即是功率检测单元303的第一入光接口,滤波器3032的入光接口也即是功率检测单元303的第二入光接口,控制器304的第一数据输入接口和控制器304的第二数据输入接口均为控制器304的数据输入接口。
该功率检测单元303的工作原理可以是:第一功率检测器3031对该第一功率检测器3031的入光接口接收的第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值,并通过第一功率检测器3031的数据输出接口,向控制器304的第一输入接口发送第一功率信息;该滤波器3032可以基于当前的滤波参数,对该滤波器3032的入光接口接收的第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,并通过该滤波器3032的出光接口向第二功率检测器3033的入光接口发射该滤波信号;该第二功率检测器3033可以对该第二功率检测器3033的入光接口接收的滤波信号进行检测,得到第二功率检测值,并通过该第二功率检测器3033的数据输出接口,向控制器304的第二数据输入接口发送第二功率信息。
其中,第一功率检测器3031对光分路器302发射的第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值过程可以是:第一功率检测器3031对该第二光信号中的各个波长的光束进行功率检测,得到该第二光信号中各个波长的光束的功率检测值,并将该第二光信号中各个波长的光束的功率检测值之和作为该第二光信号的第一功率检测值。该第一功率检测器3031可以是光电探测器(photodetector,PD)。
该滤波器3032可以是用于对光信号进行线性滤波的任一滤波器3032,例如线性滤波器,对于该滤波器3032接收的任一光信号,该滤波器3032对该任一光信号进行线性滤波后的光信号可以用于下述公式(1)可以表示。其中M为该任一光信号的光频率,H(M)为该滤波器3032的滤波函数,a和b为该滤波器3032的滤波参数,a和b可以是用户对该滤波器3032的实际滤波曲线进行标定后所设置的。
H(M)=a+bM (1)
第二功率检测器3033对滤波信号进行功率检测,得到第二功率检测值过程可以是:第二功率检测器3033对该滤波信号中的各个波长的光束进行功率检测,得到该滤波信号中各个波长的光束的功率检测值,并将该滤波信号中各个波长的光束的功率检测值之和作为第二功率检测值。该第二功率检测器3033也可以是光电探测器。
3.3、控制器304
该控制器304根据该目标功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值的过程可以是:该控制器304基于该目标功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率;该控制器304根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定该多个第一增益值。
其中,该控制器304基于该目标功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率的过程可以是:控制器304根据第一光信号、第二光信号以及第三光信号之间的目标分光比,确定该第二光信号在该目标光信号中的占比,得到第一比值,控制器304将第一功率检测值与第一比值之间的比值作为该目标光信号的光功率;控制器304根据第一光信号、第二光信号以及第三光信号之间的目标分光比,确定该第三光信号在该目标光信号中的占比,得到第二比值,控制器304将第二功率检测值与第二比值之间的比值作为该目标光信号滤波后的光功率。
该控制器304根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定该多个第一增益值的过程可以是:该控制器304根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该多个波长对应的多个拉曼增益值,该多个拉曼增益值为该多个波长的光束在该下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,该多个拉曼增益值与该下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;该控制器304根据该多个波长对应的多个拉曼增益值,确定该多个波长对应的多个第一增益值。
在一种可能的实现方式中,对于该下一跨光纤中传输的光信号的任意一个波长,控制器304根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该任意一个波长对应的拉曼增益值,该任意一个波长拉曼增益值为该任意一个波长的光束在该下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益;控制器304根据该任意一个波长对应的拉曼增益值,确定该任意一个波长对应的第一增益值。
其中,控制器304根据该任意一个波长对应的拉曼增益值,确定该任意一个波长对应的第一增益值的过程可以是:该控制器304可以将该任意一个波长对应的拉曼增益值的负值确定为该任意一个波长对应的第一增益值。例如波长1对应的拉曼增益值为-5,波长2对应的拉曼增益值为+3,那么波长1的光束和波长2的光束在下一跨光纤中传输时,因拉曼效应的影响,波长1的光束可能会有-5倍的光功率倍转移到波长2的光束上,导致波长1的光束的光功率被消耗,波长2的光束的光功率增加了+3倍。考虑到这种情况,可以在波长1的光束和波长2的光束进入下一跨光纤传输之前,提前对波长1的光束进行正向补偿,提前对波长2的光束进行负向补偿,也即是将波长1的光束的光功率扩大+5倍,将波长2的光束的光功率扩大-3倍,以便增加光功率后的波长1的光束,减少波长2的光束的光功率,那么后续,补偿后的波长1的光束和补偿后的波长2的光束在下一跨光纤传输时,因拉曼效应的影响,波长1的光束增加的光功率能被转移到波长2的光束上,以弥补波长2的光束在负向补偿时减少的光功率,从而使得补偿后波长1的光束和补偿后的波长2的光束输出下一跨光纤时,能够恢复到补偿前的波长1的光束以及补偿前的波长2的光束,因此控制器304将可以该任意一个波长对应的拉曼增益值的负值确定为该任意一个波长对应的第一增益值。
在一种可能的实现方式中,当该任意一个波长为该下一跨光纤中传输的光信号的第i个波长时,该控制器304可以通过下述公式(2),来计算该第i个波长对应的拉曼增益值GR(fi)。
其中,k为对各个光频率的拉曼增益系数进行线性拟合后的斜率,fi为第i个波长的光束的光频率;Leff为下一跨光纤的长度;PPD1为目标光信号的光功率;PPD2为目标光信号滤波后的光功率。公式(2)的推导过程如下:
由于第二光信号的功率检测值为该第二光信号中各个波长的光束的功率检测值之和,且第二光信号中的波长分布与目标光信号中波长分布相同,则目标光信号的光功率PPD1可用下述公式(3)来进行表示。
其中,N为目标光信号中的波长的个数;j为目标光信号中第j个波长,Pj为目标光信号中第j个波长的光束的光功率,也即是第二光信号中第j个波长的光束的功率检测值与第一比值之间的比值。
通过对上述公式(1)和(3)进行公式推导,可知目标光信号滤波后的光功率PPD2可以用下述公式(4)来进行表示。其中,fj为目标光信号中第j个波长的光束的光频率,Pj与fj对应,Pj也即是目标光信号中光频率为fj的光信号的光功率,其中,目标光信号中每个波长对应一个光频率。
第i个波长对应的拉曼增益值GR(fi),还可以由下述公式(5)表示,gRj为以光频率fi为基准在光频率fj的拉曼增益系数,gRi为以光频率fi为基准在光频率fi的拉曼增益系数。
图4为本申请实施例提供的一种拉曼增益系数归一化的示意图,在波分复用***中,最小波长的光束的光频率与最大波长的光束的光频率之间的差值小于12THz,在相对光频率差值小于12THz范围内,归一化的拉曼增益系数gR如图4中的曲线1所示,拉曼增益系数gR可以用一条线(linear)来进行线性拟合(如图4中的曲线2),从曲线2可知,以光频率fi为基准在光频率fj的拉曼增益系数gRj可以由下述公式(6)表示,其中,k也即是图4中曲线2的斜率。
gRj=k(fj-fi) (6)
控制器304将公式(6)代入到公式(5)后,GR(fi)可以简化为下述公式(7)。
其中,
控制器304将公式(3)和(4)代入公式(8),可得下述公式(9)。
控制器304可以将公式(9)代入公式7,可得到上述公式(2)。
需要说明的是,该控制器304还可以存储每次接收到的第一功率信息中的第一功率检测值以及每次接收到的第二功率信息中的第二功率检测值,当获取到第一功率检测值以及第二功率检测值后,该控制器304还可以将本次获取的第一功率检测值与上次获取的第一功率检测值进行对比,将本次获取的第二功率检测值与上次获取的第二功率检测值进行对比,若本次获取的第一功率检测值与上次获取的第一功率检测值相同,且本次获取的第二功率检测值与上次获取的第二功率检测值也相同,说明光放大器301当前时刻输出的光信号为目标光信号,也即是当前时刻经过光放大器301的光信号和上一时刻经过光放大器301的光信号没有发生改变,也即是光放大器301中接收到光信号的波长分布没有出现动态切换,则下一跨光纤中传输的光信号的波长分布也没有动态切换,则控制器304可以不向光放大器301发送新的目标控制指令,以避免光放大器301根据新的目标控制指令对接收到的光信号再次进行补偿,因此能够避免出现过补偿现象。
3.4、光放大器301
光放大器301可以通过数据输入接口接收控制器304发送的目标控制指令,通过光放大器301的入光接口接收上一跨光纤输出的第四光信号,该光放大器301可以根据接收到的该目标控制指令,对接收到的第四光信号进行补偿,得到第五光信号,并通过光放大器301的出光接口向光分路器302的入光接口发射第五光信号。
在一种可能的实现方式中,对于第四光信号中任意一个波长的光束,该光放大器301可以根据目标控制指令中该任意一个波长对应的第一增益值,对该第四光信号中该任意一个波长的光束进行放大,得到第五光信号中该任意一个波长的光束。
当该光放大器301中具有基础补偿增益时,该光放大器301可以将对该任意一个波长对应的基础补偿增益值修改为该任意一个波长对应的第一增益值,对该第四光信号中该任意一个波长的光束进行放大。其中,基础补偿增益为光放大器301没有接收到控制指令时对接收到的光信号进行放大的放大增益。
该光放大器301也可以先基于基础补偿增益值对该第四光信号中该任意一个波长的光束进行放大,得到第一放大光束,再根据基础补偿增益值与该任意一个波长对应的第一增益值之间的差值,对第一放大光束进行放大。
或者,该光放大器301也可以先根据基础补偿增益值与该任意一个波长对应的第一增益值之间的差值,对该第四光信号中该任意一个波长的光束进行放大,得到第二放大光束,再对基于基础补偿增益值对第二放大光束进行放大。
当该光放大器301得到第五光信号后,可以将第五光信号发射至光分路器302,由光分路器302对第五光信号进行分光,并将分光后的第五光信号发射至下一跨光纤,由于每个波长对应的第一增益值为该任意一个波长对应的拉曼增益的负值,且第五光信号中的各个光束均是光放大器301基于各个光束的波长所对应的第一增益值所放大后的光束,可以弥补各个光束因拉曼效应所带来的影响,因此,当第五光信号输出下一跨光纤时,第五光信号可以恢复成第四光信号。
该装置可以通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,并向光放大器下达目标控制指令,由于目标控制指令携带的该多个第一增益值与下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,即使该光放大器当前接收到的第四光信号与目标光信号中光束的波长不同,也即是第四光信号与目标光信号出现了波长动态切换,光放大器也可以根据目标控制指令对接收到的第四光信号进行放大,以对第四光信号进行补偿。
光信号补偿装置500除了可以根据第一增益值对接收到光信号进行补偿以外,还可以根据平均补偿增益值以及多个第二增益值对光信号进行补偿,例如图5所示的本申请实施例提供的一种光信号补偿装置的结构示意图。该装置500包括补偿单元501、光分路器502、功率检测单元503以及控制器504;该补偿单元501与该光分路器502、该控制器504连接,该光分路器502与该功率检测单元503连接,该功率检测单元503与该控制器504连接;
该光分路器502,用于对该补偿单元501发射的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号,向下一跨光纤发射该第一光信号,向该功率检测单元503发射该第二光信号以及该第三光信号,该目标光信号包括多个波长的光束,该下一跨光纤用于传输该装置500输出的光信号;
该功率检测单元503,用于分别对该第二光信号以及该第三光信号进行功率检测,向该控制器504发送携带第一功率检测值以及第二功率检测值的目标功率信息,该第一功率检测值为检测出的该第二光信号的光功率,该第二功率检测值为检测出的该第三光信号滤波后的光功率;
该控制器504,用于根据该目标光功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定平均补偿增益值以及该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,向该补偿单元501发送携带该平均补偿增益值的第一控制指令,向该补偿单元501发送携带该多个第二增益值的第二控制指令,该多个第二增益值与该下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
该补偿单元,用于接收上一跨光纤输出的第四光信号,该上一跨光纤用于向该装置输出光信号;
该补偿单元501还包括至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012,该至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012依次连接,该至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012均与该控制器504连接;
该至少一个光放大器5011,用于接收该控制器504发送的该第一控制指令,根据接收的该第一控制指令所携带的该平均补偿增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号;
该一个或多个可调滤波器5012,用于接收该控制器504发送的该第二控制指令,根据接收的该第二控制指令所携带的该多个第二增益值,对接收到的光信号进行滤波,发射滤波后的光信号。
其中,第一控制指令可以包括该平均补偿增益值。该第二控制指令可以包括该多个第二增益值以及每个第二增益值对应的波长的波长标识,使得第二控制指令中的每个第二增益值可以对应一个波长。例如,该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长分别为波长1、波长2以及波长3,波长1与第二增益值A对应,波长2与第二增益值B对应,波长3与第二增益值C对应。
在一种可能的实现方式中,该第一控制指令可以包括至少一个第一增益控制指令,每个第一增益控制指令携带一个第一子增益值,该至少一个第一增益控制指令与该至少一个光放大器一一对应,该至少一个第一增益控制指令携带的至少一个第一子增益值之和等于该平均补偿增益值。当该第一控制指令包括一个第一增益控制指令时,该第一增益控制指令中的第一子增益值也即是平均补偿增益值。其中,该至少一个第一子增益值可以相同,也可以不同,例如,平均补偿增益值为5,第一子增益值可以包括2和3,第一子增益值也可以包括2.5和2.5。
该第二控制指令可以包括多个第二增益控制指令,该多个第二增益控制指令的数目等于该多个可调滤波器的数目之和,该多个第二增益控制指令与该多个可调滤波器一一对应;每个第二增益控制指令携带该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的一组第二子增益值,该多个波长与该一组第二子增益值中的多个第二子增益值一一对应;该多个波长中的任意一个波长对应的多个第二子增益值之和等于该任意一个波长对应的第二增益值。例如该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长分别为波长1、波长2以及波长3,波长1对应第二增益值A,第二增益值A可以划分为第二子增益A1和第二子增益A2,波长2对应第二增益值B,第二增益值B可以划分为第二子增益B1和第二子增益B2,波长3对应第二增益值C,第二增益值C可以划分为第二子增益C1和第二子增益C2,可以得到2组第二增益值分别为:第二子增益A1(对应波长1)、第二子增益B1(对应波长2)、第二子增益C1(对应波长3);第二子增益A2(对应波长1)、第二子增益B2(对应波长2)、第二子增益C2(对应波长3)。其中,波长1对应的一组第二子增益包括1dB、2dB和3dB,则该波长1对应的第二增益为6dB。需要说明的是,对应同一个波长的多个第二子增益值可以相同可以不同。
该装置500的连接结构可以是:补偿单元501的入光接口与该上一跨光纤连接,补偿单元501的出光接口与光分路器502的入光接口连接,光分路器502的第一出光接口与下一跨光纤的入光接口连接,下一跨光纤的出光接口与目标装置连接;光分路器502的第二出光接口与功率检测单元503的第一入光接口连接,光分路器502的第三出光接口与功率检测单元503的第二入光接口连接,功率检测单元503的数据输出接口与控制器504的数据输入接口连接,该控制器504的第一数据输出接口与该补偿单元501的第一数据输入接口连接,该控制器504的第二数据输出接口与该补偿单元501的第二数据输入接口连接。其中,补偿单元501的第一数据输入接口包括该至少一个光放大器5011的数据输入接口,也即是每个光放大器5011的数输入接口与该控制器504的第一数据输入接口连接,补偿单元501的第二数据输入接口包括该一个或多个可调滤波器5012的数据输入接口,也即是每个可调滤波器5012的数据输入接口与控制器504的第二数据输入接口连接。其中,补偿单元501的入光接口也即是依次连接的至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012中的第一个的入光接口;补偿单元501的入光接口的出光接口也即是该依次连接的至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012中的最后一个的出光接口。另外,补偿单元501与光分路器502之间以及光分路器502与功率检测单元503之间可以通过光纤、或光波导等连接,本申请实施例对光信号补偿装置500内部用于传输光信号的传输通道不做具体限定。
该装置500的工作原理可以是:该补偿单元501的出光接口向光分路器502的入光接口发射目标光信号,光分路器502可以将入光接口接收到的目标光信号分为三部分光信号,分别为第一光信号、第二光信号以及第三光信号,并通过光分路器502的第一出光接口向下一跨光纤发射第一光信号,使得第一光信号在下一跨光纤中传输,通过光分路器502的第二出光接口向功率检测单元503的第一入光接口发射第二光信号,通过光分路器502的第三出光接口向功率检测单元503的第二入光接口发射第三光信号;功率检测单元503可以分别对第一入光接口接收到的第二光信号以及第二入光接口接收到的第三光信号进行检测,得到第一功率检测值以及第二功率检测值,并通过功率检测单元503的数据输出接口向控制器504的数据输入接口发送目标功率信息;控制器504根据数据输入接口接收到的目标功率信息,确定平均补偿增益值以及多个第二增益值,并通过控制器504的第一数据输出接口向补偿单元501的第一数据输入接口发送第一控制指令,通过控制器504的第二数据输出接口向补偿单元501的第二数据输入接口发送第二控制指令;补偿单元501内依次连接的至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012中的第一个,接收上一跨光纤传输的第四光信号,该至少一个光放大器5011根据第一控制指令中的平均增益,对接收到光信号进行放大,向其连接的光放大器或可调滤波器发射放大后的光信号;该一个或多个可调滤波器5012根据第二控制指令中的多个第二增益,对接收到的光信号进行滤波,向其连接的光放大器或可调滤波器发射滤波后的光信号,直至依次连接的至少一个光放大器5011以及一个或多个可调滤波器5012中的最后一个向光分路器502发射光信号,或者说,光分路器502接收到光信号为补偿单元501对上一跨光纤输出的第四光信号补偿后的光信号。
为了进一步说明该光信号补偿装置500中各个单元的具体结构以及各个单元的工作原理,结合图5,并通过下述5.1-5.4四部分内容,对该光信号补偿装置500中的各个单元进行具体介绍。
5.1、光分路器502
该光分路器502的入光接口用于接收光补偿单元501发射的目标光信号,该光分路器502可以基于目标分光比,对接收的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号。
其中,第一光信号可以是该目标光信号中的大部分的光信号,而第二光信号和第三光信号可以是目标光信号中少部分的光信号,以保证目标光信号中的大部分光信号能够在下一跨光纤中传输,该目标分光比可以是9:0.5:0.5,或9.5:0.25:0.25,本申请实施例对该目标分光比不做具体限定。
5.2、功率检测单元503
该功率检测单元503可以采用多个功率检测器分别对第二光信号和第三光信号进行检测,在一种可能的实现方式中,该功率检测单元503包括第一功率检测器5031、滤波器5032以及第二功率检测器5033;该第一功率检测器5031与该光分路器502、该控制器504连接,该滤波器5032与该光分路器502、该第二功率检测器5033连接,该第二功率检测器5033与该控制器504连接;
该第一功率检测器5031,用于对该光分路器502发射的该第二光信号进行功率检测,得到该第一功率检测值,向该控制器504发送该第一功率信息;
该滤波器5032,用于对该光分路器502发射的该第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,向该第二功率检测器5033发射该滤波信号;
该第二功率检测器5033,用于对该滤波信号进行功率检测,得到该第二功率检测值,向该控制器504发送该第二功率信息。
该功率检测单元503的连接结构可以是:第一功率检测器5031的入光接口与光分路器502的第二出光接口连接,第一功率检测器5031的数据输出接口与控制器504的第一数据输入接口连接,滤波器5032的入光接口与光分路器502的第三出光接口连接,滤波器5032的出光接口与第二功率检测器5033的入光接口连接,第二功率检测器5033的数据输出接口与该控制器504的第二数据输入接口连接。其中,第一功率检测器5031的入光接口也即是功率检测单元503的第一入光接口,滤波器5032的入光接口也即是功率检测单元503的第二入光接口,控制器504的第一数据输入接口和控制器504的第二数据输入接口均为控制器504的数据输入接口。
该功率检测单元503的工作原理可以是:第一功率检测器5031对该第一功率检测器5031的入光接口接收的第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值,并通过第一功率检测器5031的数据输出接口,向控制器504的第一输入接口发送第一功率信息;该滤波器5032可以基于当前的滤波参数,对该滤波器5032的入光接口接收的第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,并通过该滤波器5032的出光接口向第二功率检测器5033的入光接口发射该滤波信号;该第二功率检测器5033可以对该第二功率检测器5033的入光接口接收的滤波信号进行检测,得到第二功率检测值,并通过该第二功率检测器5033的数据输出接口,向控制器504的第二数据输入接口发送第二功率信息。
其中,第一功率检测器5031对光分路器502发射的第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值过程可以是:第一功率检测器5031对该第二光信号中的各个波长的光束进行功率检测,得到该第二光信号中各个波长的光束的功率检测值,并将该第二光信号中各个波长的光束的功率检测值之和作为该第二光信号的第一功率检测值。该第一功率检测器5031可以是光电探测器。
该滤波器5032可以是对光信号进行线性滤波的任一滤波器,例如线性滤波器。
第二功率检测器5033对滤波信号进行功率检测,得到第二功率检测值过程可以是:第二功率检测器5033对该滤波信号中的各个波长的光束进行功率检测,得到该滤波信号中各个波长的光束的功率检测值,并将该滤波信号中各个波长的光束的功率检测值之和作为第二功率检测值。该第二功率检测器5033也可以是光电探测器。
5.3、控制器504
该控制器504根据该目标光功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定平均补偿增益值以及该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值的过程可以是:控制器504基于该目标功率信息携带的该第一功率检测值以及第二功率检测值,确定该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率(该过程在3.3中有相关描述);控制器504根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定该平均补偿增益值;控制器504根据该多个波长对应的多个拉曼增益值,确定该多个波长对应的多个第二增益值,该多个拉曼增益值为该多个波长的光束在该下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,该多个拉曼增益值与该下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
其中,控制器504根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定该平均补偿增益值的过程可以是:控制器504根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该多个波长对应的多个拉曼增益值;控制器504根据该多个波长对应的多个拉曼增益值,确定该平均补偿增益值。
其中,控制器504根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该多个波长对应的多个拉曼增益值的过程与控制器304根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该多个波长对应的多个拉曼增益值过程同理,在此,本申请实施例对控制器504根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该多个波长对应的多个拉曼增益值的过程不做赘述。
控制器504根据该多个波长对应的多个拉曼增益值,确定该平均补偿增益值的过程可以是:控制器504可以对多个波长对应的多个拉曼增益值求平均值,得到平均拉曼增益值,将平均拉曼增益值的负值作为该平均补偿增益值。
在一种可能的实现方式中,控制器504根据该多个波长对应的多个拉曼增益值,确定该多个波长对应的多个第二增益值的过程可以由下述步骤1-步骤2来实现。
步骤1、控制器504根据该多个波长对应的多个拉曼增益值,确定该下一跨光纤传输的光信号的功率倾斜度,该功率倾斜度为该下一跨光纤中传输的光信号离开该下一跨光纤时光功率随波长变化的斜率。
每个拉曼增益值可以反映每个拉曼增益对应的波长的光束在下一跨光纤传输时因拉曼效应所引起的光功率变化,则多个波长对应的多个拉曼增益值随波长变化的斜率与功率倾斜度相反,则该控制器504可以将多个波长对应的多个拉曼增益值随波长变化的斜率的负值作为该功率倾斜度。
步骤2、控制器504根据该功率倾斜度以及该多个波长,确定该多个波长中的该多个波长对应的多个第二增益值。
对于该多个波长中的任意一个波长,该控制器504可以基于该任意一个波长、光放大器5011的中心波长以及该功率倾斜度,确定该任意一个波长对应的第二增益值,其中,该任意一个波长对应的第二增益值为该功率倾斜度与目标波长差值之间的积,该目标波长差值为该中心波长与该任意一个波长之间的差,该中心波长可以是该光放大器5011的工作波长范围内的中心波长,例如,光放大器5011的工作波长范围是1530nm~1560nm,那么该工作波长范围的中心波长为1545nm。需要说明的是,光放大器5011的工作波长范围包括光放大器5011可以传输的任一光束的波长,也即是光放大器5011中传输的光信号的波长范围。
需要说明的是,当补偿单元501仅包括一个光放大器5011和一个可调滤波器5012时,则该控制器直接向这一个光放大器5011发送该第一控制指令,向这一个可调滤波器5012发送第二控制指令。例如,图5中的补偿单元501。
当补偿单元501包括多个光放大器5011时,该控制器504还可以根据多个光放大器5011的个数,将该平均补偿增益值划分为多个第一子增益值,每个第一子增益值对应一个光放大器,向该补偿单元501中的每个光放大器5011分别发送一个第一增益控制指令,一个第一增益控制指令包括一个第一子增益值,也即是每个第一增益控制指令对应一个光放大器5011。例如图6中的补偿单元501A、补偿单元501B以及补偿单元501D内的光放大器5011,其中,图6是本申请实施例提供的一种补偿单元的结构示意图。
当补偿单元501包括多个可调滤波器5012时,该控制器504还可以根据多个可调滤波器5012的个数,将每个波长对应的第二增益值划分为每个波长对应的多个第二子增益值,并将每个波长对应的多个第二子增益值分别放置在一组第二子增益值中,从而使得每一组第二子增益值可以包括多个第二子增益值,且每一组第二子增益值中的多个子增益值与该多个波长一一对应,每一组第二子增益值可以对应一个可调滤波器5012。该控制器504还可以向该每个可调滤波器5012发送一个对应的第二增益控制指令,其中,每个第二增益控制指令携带一组第二子增益值。可以理解的是,一个第二增益控制指令对应一个可调滤波器5012,一个第二增益控制指令可以携带一组第二子增益值以及一组第二字增益值中的每个第二子增益值所对应的波长的波长标识,且每个第二子增益值与一个波长标识对应。
需要说明的是,该控制器504还可以存储每次接收到的第一功率信息中的第一功率检测值以及每次接收到的第二功率信息中的第二功率检测值,当获取到第一功率检测值以及第二功率检测值后,该控制器504还可以将本次获取的第一功率检测值与上次获取的第一功率检测值进行对比,将本次获取的第二功率检测值与上次获取的第二功率检测值进行对比,若本次获取的第一功率检测值与上次获取的第一功率检测值相同,且本次获取的第二功率检测值与上次获取的第二功率检测值也相同,说明补偿单元501当前时刻输出的光信号为目标光信号,也即是补偿单元501当前时刻输出的光信号和补偿单元501上一时刻输出的光信号没有发生改变,也即是补偿单元501接收到的光信号的波长分布没有出现动态切换,且输出的光信号的波长分布也没有出现动态改变,则下一跨光纤中传输的光信号的波长分布也没有动态切换,则控制器504可以不向补偿单元501发送新的第一控制指令以及新的第二控制指令,以避免补偿单元501根据新的第一控制指令以及新的第二控制指令,对接收到的光信号再次进行补偿,因此能够避免出现过补偿现象。
5.4、补偿单元501
在一种可能的实现方式中,该补偿单元501包括一个光放大器5011以及一个可调滤波器5012,该光放大器5011与该可调滤波器5012连接,光放大器5011与该可调滤波器5012均与控制器504连接;该光放大器5011用于接收控制器504发送的第一控制指令,根据接收的该第一控制指令所携带的该平均补偿增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号;该可调滤波器5012用于接收该控制器504发送的该第二控制指令,根据该第二控制指令所携带的该多个第二增益值,对所接收到的光信号进行滤波,发射滤波后光信号。
其中,该可调滤波器5012可以位于该光放大器5011的输入端或输出端。当该可调滤波器作为该补偿单元501的输入端时,该可调滤波器5012的入光接口与该上一跨光纤连接,该可调滤波器5012的出光接口与该光放大器5011的入光接口连接,该光放大器5011的出光接口与光分路器502的入光接口连接,此时,该可调滤波器5012位于该光放大器5011的输入端。当该可调滤波器5012作为该补偿单元501的输出端时,该光放大器5011的入光接口与该上一跨光纤连接,该光放大器5011的出光接口与该可调滤波器5012的入光接口连接,该可调滤波器5012的出光接口与光分路器502的入光接口连接,此时,该可调滤波器5012位于该光放大器5011的输出端,例如图5中的可调滤波器5012。
在一种可能的实现方式中,该补偿单元501包括至少一个光放大器5011,其中,每个光放大器,用于接收该控制器504发送对应的一个第一增益控制指令,根据接收到的对应的第一增益控制指令所携带的第一子增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号。
当该补偿单元包括多个光放大器5011以及一个可调滤波器5012时,该可调滤波器可以位于多个光放大器5011中任意一个光放大器5011的输出端。例如补偿单元501中的连接结构为:可调滤波器5012-光放大器5011-光放大器5011,再例如,补偿单元501中的连接结构为:光放大器5011-可调滤波器5012-光放大器5011,再例如,补偿单元501中的连接结构为:光放大器5011-光放大器5011-可调滤波器5012,其中,“-”用于指示连接关系。
在一种可能的实现方式中,当补偿单元501包括多个可调滤波器5012时,该多个可调滤波器5012中的每个可调滤波器5012位于该至少一个光放大器5011中任意一个光放大器5011的输入端或输出端,或位于其它可调滤波器5012的输出端或输出端。
当该多个可调滤波器5012中任意一个可调滤波器5012与一个光放大器5011连接时,若该任意一个可调滤波器5012的出光接口与一个光放大器5011的入光接口连接,此时该任意一个可调滤波器5012位于一个光放大器5011的输入端,例如图6中补偿单元501B内的第二个可调滤波器。当该任意一个可调滤波器5012与一个光放大器5011连接时,若该任意一个可调滤波器5012的入光接口与一个光放大器5011的出光接口连接,此时该任意一个可调滤波器5012位于一个光放大器5011的输出端,例如图6中的补偿单元501A中最后一个可调滤波器5012。
当任意一个可调滤波器5012与其它可调滤波器5012连接时,该任意一个可调滤波器5012可以位于其它可调滤波器5012的输出端或输出端。当该任意一个可调滤波器5012与一个光放大器5011、一个其它可调滤波器5012连接时,若该任意一个可调滤波器5012的入光接口与一个其它可调滤波器5012的出光接口连接,该任意一个可调滤波器5012的出光接口与一个光放大器5011的入光接口连接,此时,该任意一个可调滤波器5012位于一个其它可调滤波器5012的输出端,例如图6中的补偿单元501B中的第二个可调滤波器5012。当该任意一个可调滤波器5012与一个光放大器5011、一个其它可调滤波器5012连接时,若该任意一个可调滤波器5012的入光接口与一个光放大器5011的出光接口连接,该任意一个可调滤波器5012的出光接口与一个其它可调滤波器5012的入光接口连接,此时,该任意一个可调滤波器5012位于一个其它可调滤波器5012的输出入端,例如补偿单元501的连接结构可以是光放大器-任意一个可调滤波器-一个其它可调滤波器。
在一种可能的实现方式中,该任意一个可调滤波器5012还可以与两个光放大器5011连接,此时,该任意一个可调滤波器5012位于这一个光放大器5011输出端,同时还位于另一个光放大器5011的输入端,例如图6的补偿单元501A中的第一个可调滤波器5012。
在一种可能的实现方式中,该任意一个可调滤波器5012还可以与两个其它可调滤波器5012连接,此时,该任意一个可调滤波器5012位于其它一个可调滤波器5012输出端,同时还位于其它另一个可调滤波器5012的输入端,例如图6的补偿单元501C中的第二个可调滤波器5012。
在一种可能的实现方式中,该一个或多个可调滤波器5012包括第一可调滤波器,该第一可调滤波器作为该补偿单元501的输出端。其中,该第一可调滤波器的出光接口也即是该补偿单元501的出光接口,该第一可调滤波器的出光接口与该光分路器502的入光接口连接,该第一可调滤波器的入光接口与一个可调滤波器5012或一个光放大器5011的出光接口连,例如,图6中补偿单元501D内的可调滤波器5012,此时,该第一可调滤波器射出的光信号也即是补偿单元501补偿后的光信号。
当补偿单元501包括多个可调滤波器5012时,该多个可调滤波器5012中的每个可调滤波器5012,用于接收该控制器504发送对应的一个第二增益控制指令,根据接收到的对应的一个第二增益控制指令中的一组第二子增益值,对接收到的光信号进行滤波,发射滤波后的光信号。例如图6中的补偿单元501A-50C。对于该多个可调滤波器5012中的任意一个可调滤波器5012,该任意一个可调滤波器可以根据接收到的一个第二增益控制指令中的每个波长所对应的一个第二子增益值,对接收到的光信号中每个波长的光束进行滤波,得到滤波后的光信号。
基于以上对补偿单元501各种结构的描述,对补偿单元501的结构进行如下总结:该补偿单元501包括多个子单元,该多个子单元依次连接,该多个子单元均与该控制器504连接依次连接多个子单元中的第一个子单元与上一跨光纤连接,最后一个子单元与光分路器502连接;该多个子单元中的第一子单元为光放大器5011,该多个子单元中的第二子单元为一个可调滤波器5012,该多个子单元中的第三子单元为一个光放大器5011或一个可调滤波器;其中,该第一子单元为该多个子单元中的任一子单元,该第二子单元为该多个子单元中除该第一子单元以外的任一子单元,第三子单元为该多个子单元中的可选单元,可有也可没有,当该多个子单元包括第三子单元时,该第三子单元为该多个子单元中除第一子单元和第二子单元以外的任一子单元。
需要说明的是,在每个光放大器5011中传输的光信号的波长范围内,该一个或多个可调滤波器5012中的每个可调滤波器5012输出的光信号的光谱形状均为线性或者准线性,从而使得每个可调滤波器5012可以对接收到的光信号进行线性滤波。
每个可调滤波器5012具有正弦滤波特性,该正弦滤波特性的半周期大于或等于每个光放大器5011能够处理的光信号的波长范围,从而使得每个可调滤波器5012均可以对任一光放大器5011输出的光信号进行滤波。每个可调滤波器5012对光信号的调节时间至少为微秒级,以便每个可调滤波器5012对接收到的光信号可以快速滤波,以降低光信号的传输时延。每个可调滤波器5012可以基于具有1阶正弦滤波特性的滤波器来实现,例如马赫曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)结构的滤波器或者法布里珀罗干涉仪(Fabry-Pérot Interferometer,FPI)结构的滤波器,再例如可调滤波器5012可以基于MZI结构的光波导来实现,或者是基于FPI结构的薄膜滤波器来实现。
并且为了每个可调滤波器5012都可以根据第二增益控制指令中的第二子增益,对接收到的光信号进行滤波,上述的光功率倾斜度可以位于每个可调滤波器5012可调节的光功率倾斜度范围内。也即是,每个可调滤波器5012可以对光信号的功率倾斜度进行调节。其中,每个可调滤波器5012调节的光功率倾斜度范围可以是[-5dB,+5dB]。
该装置可以通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定平均补偿增益值以及下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,并向补偿单元发送第一控制指令和第二控制指令,并由补偿单元中的光放大器根据第一控制指令中的平均补偿增益值对接收到的第四光信号进行放大,由补偿单元中的可调滤波器根据第二控制指令中的多个第二增益值,对接收到的光信号进行滤波,从而可以实时地对输入补偿单元的第四光信号进行精确补偿。
图7是本申请实施例提供的一种光信号补偿设备的结构示意图,光信号补偿设备700包括可因配置或性能不同而产生比较大的差异,可以包括一个或一个以上处理器701和一个或一个以上的存储器702,其中,该存储器702中存储有至少一条指令,该至少一条指令由该处理器701加载并执行以实现下述各个方法实施例提供的方法。当然,该光信号补偿700还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件,以便进行输入输出,该光信号补偿设备700还可以包括其它用于实现设备功能的部件,在此不做赘述。
在示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,例如包括指令的存储器,上述指令可由终端中的处理器执行以完成下述实施例中的光信号补偿方法。例如,该计算机可读存储介质可以是只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(randomaccess memory,RAM)、只读光盘(compact disc read-only memory,CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
为了进一步说明图3所示的光信号补偿装置300对光信号进行补偿的过程,参见如图8所示的本申请实施例提供的一种光信号补偿方法的流程图,该方法具体包括:
801、光信号补偿装置300获取第一光信号、第二光信号以及第三光信号,该第一光信号、第二光信号以及第三光信号由目标光信号分光得到,该第一光信号在下一跨光纤中传输,该目标光信号包括多个波长的光束。
本步骤801可以由光信号补偿装置500中的光分路器302来实现,在前文3.1中对光分路器302对目标光信号分光的过程进行了相关描述,在此,本申请实施例对本步骤801不做赘述。
802、光信号补偿装置300对该第二光信号,以获取该目标光信号的光功率。
光信号补偿装置300中的第一功率检测器3031可以对该第二光信号进行功率检测,由光信号补偿装置300中的控制器304根据第一功率检测器3031输出的检测结果,获取目标光信号的光功率。在一种可能的实现方式中,本步骤802可以由下述步骤8021-8022所示的过程来实现。
步骤8021、第一功率检测器3031对该第二光信号进行功率检测,得到第一功率检测值,该第一功率检测值为检测出的该第二光信号的光功率。
本步骤8021所示的过程在前文3.2中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤8021不做赘述。
步骤8022、控制器304基于该第一功率检测值,确定该目标光信号的光功率。
本步骤8022所示的过程在前文3.3中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤8022不做赘述。
803、光信号补偿装置300对该第三光信号进行功率检测,以获取该目标光信号滤波后的光功率。
光信号补偿装置300中的第二功率检测器3033可以对该第三光信号的滤波信号进行功率检测,由光信号补偿装置300中的控制器304根据第二功率检测器3033的输出检测结果,获取该目标光信号滤波后的光功率。在一种可能的实现方式中,本步骤803可以由下述步骤8031-8033所示的过程来实现。
步骤8031、该滤波器3032对该第三光信号进行滤波,得到滤波信号。
本步骤8031所示的过程在前文3.2中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤8031不做赘述。
步骤8032、第二功率检测器3033对该滤波信号进行功率检测,得到第二功率检测值,该第二功率检测值为检测出的该第三光信号滤波后的光功率。
本步骤8032所示的过程在前文3.2中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤8032不做赘述。
步骤8033、控制器304基于该第二功率检测值,确定该目标光信号滤波后的光功率。
本步骤8033所示的过程在前文3.3中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤8033不做赘述。
需要说明的是,光信号补偿装置300也可以先执行步骤803,再执行步骤802,或者同时执行步骤802和803,本申请实施例对步骤802和步骤803的执行顺序不作具体限定。
804、光信号补偿装置300根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,该多个第一增益值与该下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
本步骤804可以由光信号补偿装置300控制器304来执行。在一种可能的实现方式中,本步骤804所示的过程可以是:对于该下一跨光纤中传输的光信号的任意一个波长,控制器304根据该目标光信号的光功率、该目标光信号滤波后的光功率以及该下一跨光纤的长度,确定该任意一个波长对应的拉曼增益值,该拉曼增益值为该任意一个波长的光束在该下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益值;控制器304根据该拉曼增益值,确定该任意一个波长对应的第一增益值。
805、光信号补偿装置300根据该多个第一增益值,对该上一跨光纤输出的第四光信号进行放大,得到第五光信号。
本步骤805可以由光信号补偿装置300中的光放大器301来执行。对于第四光信号中任意一个波长的光束,该光放大器301可以根该任意一个波长对应的第一增益值,对该第四光信号中该任意一个波长的光束进行放大,得到第五光信号中该任意一个波长的光束。当光放大器301得到第五光信号后,可以将该第五光信号发射至光分路器302,由光分路器302对该第五光信号进行分光,并将分光后的第五光信号发射至下一跨光纤。
该方法通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,并向光放大器下达目标控制指令,由于目标控制指令携带的该多个第一增益值与下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,即使光放大器当前接收到的第四光信号与目标光信号中光束的波长不同,也即是第四光信号与目标光信号出现了波长动态切换,光放大器也可以根据目标控制指令对接收到的第四光信号进行放大,以对第四光信号进行补偿。
为了进一步说明图5所示的光信号补偿装置500对光信号进行补偿的过程,参见如图9所示的本申请实施例提供的一种光信号补偿方法的流程图,该方法具体包括:
901、光信号补偿装置500获取第一光信号、第二光信号以及第三光信号,该第一光信号、第二光信号以及第三光信号由目标光信号分光得到,该第一光信号在下一跨光纤中传输,该目标光信号包括多个波长的光束。
本步骤901所示的过程与步骤801所示的过程同理,在此,本申请实施例对本步骤901不做赘述。
902、光信号补偿装置500对该第二光信号,以获取该目标光信号的光功率。
本步骤902所示的过程与步骤802所示的过程同理,在此,本申请实施例对本步骤902不做赘述。
903、光信号补偿装置500对该第三光信号进行功率检测,以获取该目标光信号滤波后的光功率。
本步骤903所示的过程与步骤803所示的过程同理,在此,本申请实施例对本步骤903不做赘述。
需要说明的是,光信号补偿装置500也可以先执行步骤903,再执行步骤902,或者同时执行步骤902和903,本申请实施例对步骤902和步骤903的执行顺序不作具体限定。
904、光信号补偿装置500根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定平均补偿增益值以及该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,该多个第二增益值与该下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应。
本步骤904可以由光信号补偿装置500中的控制器504来执行。在一种可能的实现方式中,本步骤904可以由下述步骤9041-9043所示的过程来实现。
步骤9041、控制器504基于第一功率检测值以及第二功率检测值,确定该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,该第一功率检测值为检测出的该第二光信号的光功率,该第二功率检测值为检测出的该第三光信号滤波后的光功率。
本步骤9041所示的过程在前文5.3中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤9041不做赘述。
步骤9042、控制器504根据该目标光信号的光功率以及该目标光信号滤波后的光功率,确定该平均补偿增益值。
本步骤9042所示的过程在前文5.3中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤9042不做赘述。
步骤9043、控制器504根据该平均补偿增益值以及该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长,确定该多个第二增益值。
本步骤9043所示的过程在前文5.3中有相关描述,在此,本申请实施例对本步骤9043不做赘述。
905、光信号补偿装置500根据该平均补偿增益值,对上一跨光纤输出的第四光信号进行补偿,得到第六光信号。
当该光信号补偿装置500中的补偿单元501仅有一个光放大器5011时,本步骤905可以由光补偿单元501中的光放大器5011所示的过程来实现。该光放大器5011可以根据平均补偿增益值对该第四光信号进行放大,得到第六光信号。
906、光信号补偿装置500根据该多个第二增益值,对该第六光信号进行滤波,得到第五光信号。
当该光信号补偿装置500中的补偿单元501仅有一个可调滤波器5012时,本步骤906可以由该可调滤波器5012来执行。对于该六光信号中的任意一个波长的光束,该可调滤波器5012可以根据该任意一个波长对应的第二增益值,对该第六光信号中的该任意一个波长的光束进行滤波,得到第五光信号中该任意一个波长的光束。
需要说明的是,上述步骤905-906所示的过程也即是光信号补偿装置500依赖一个光放大器5011和一个可调滤波器5012对第四光信号进行补偿的过程。
当该补偿单元501包括多个光放大器5011或多个可调滤波器5012时,光信号补偿装置500还可以对第四光信号进行多级补偿过程。
在一种可能的实现方式中,该控制器504还可以根据多个光放大器5011的个数,将该平均补偿增益值划分为多个第一子增益值,每个第一子增益值对应一个光放大器5011,对应一级补偿过程。该控制器504还可以根据多个可调滤波器5012的个数,将每个波长对应的第二增益值划分为每个波长对应的多个第二子增益值,以获取多组第二子增益值,其中,每组第二子增益值对应一个可调滤波器5012,对应一级补偿过程。
在一种可能的实现方式中,光信号补偿装置500对该第四光信号进行多级补偿,每级补偿过程对应一个第一子增益值或一组第二子增益值,多级补偿过程所对应的至少一个第一子增益值之和等于该平均补偿增益值,一组第二子增益值包括该下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二子增益值,该多个波长与多个第二子增益值一一对应,该多个波长中的任意一个波长对应的至少一个第二子增益值之和等于该任意一个波长对应的第二增益值;其中,在该多级补偿过程中的任一级补偿过程中,当该补偿过程对应一个第一子增益值时,则根据该补偿过程对应的第一子增益值,对该补偿过程中的光信号进行放大;当该补偿过程对应一组第二子增益值,则根据该补偿过程对应的一组第二子增益值,对该补偿过程中的光信号进行进行滤波。
也即是,当该补偿过程对应一个第一子增益值时,由光信号补偿装置500中的一个光放大器5011来执行该补偿过程,当该补偿过程对应一组第二子增益值时,由光信号补偿装置500中的一个可调滤波器5012来执行该补偿过程。
该方法可以通过控制器根据功率检测单元检测出的第一功率检测值以及第二功率检测值,确定平均补偿增益值以及下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,并向补偿单元发送第一控制指令和第二控制指令,并由补偿单元中的光放大器根据第一控制指令中的平均补偿增益值对接收到的第四光信号进行放大,由补偿单元中的可调滤波器根据第二控制指令中的多个第二增益值,对接收到的光信号进行滤波,从而可以实时地对输入补偿单元的第四光信号进行精确补偿。
上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本公开的可选实施例,在此不再一一赘述。
需要说明的是:上述实施例提供的光信号补偿装置在光信号进行补偿时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的光信号补偿方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的可选实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (21)
1.一种光信号补偿装置,其特征在于,所述装置包括光放大器、光分路器、功率检测单元以及控制器;所述光放大器与所述光分路器、所述控制器连接,所述光分路器与所述功率检测单元连接,所述功率检测单元与所述控制器连接;
所述光分路器,用于对所述光放大器发射的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号,向下一跨光纤发射所述第一光信号,向所述功率检测单元发射所述第二光信号以及所述第三光信号,所述目标光信号包括多个波长的光束,所述下一跨光纤用于传输所述装置输出的光信号;
所述功率检测单元,用于分别对所述第二光信号以及所述第三光信号进行功率检测,向所述控制器发送携带第一功率检测值以及第二功率检测值的目标功率信息,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;
所述控制器,用于基于所述目标功率信息携带的所述第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,向所述光放大器发送目标控制指令,所述目标控制指令包括所述多个第一增益值,所述多个第一增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
所述光放大器,用于接收上一跨光纤输出的第四光信号,根据所述目标控制指令中的所述多个第一增益值,对所述第四光信号进行放大,得到第五光信号,向所述光分路器发射所述第五光信号,所述上一跨光纤用于向所述装置输出光信号。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述目标功率信息包括第一功率信息以及第二功率信息,所述第一功率信息携带所述第一功率检测值,所述第二功率信息携带所述第二功率检测值;
所述功率检测单元包括第一功率检测器、滤波器以及第二功率检测器;所述第一功率检测器与所述光分路器、所述控制器连接,所述滤波器与所述光分路器、所述第二功率检测器连接,所述第二功率检测器与所述控制器连接;
所述第一功率检测器,用于对所述光分路器发射的所述第二光信号进行功率检测,得到所述第一功率检测值,向所述控制器发送所述第一功率信息;
所述滤波器,用于对所述光分路器发射的所述第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,向所述第二功率检测器发射所述滤波信号;
所述第二功率检测器,用于对所述滤波信号进行功率检测,得到所述第二功率检测值,向所述控制器发送所述第二功率信息。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述控制器用于:
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述多个波长对应的多个第一增益值。
4.一种光信号补偿装置,其特征在于,所述装置包括补偿单元、光分路器、功率检测单元以及控制器;所述补偿单元与所述光分路器、所述控制器连接,所述光分路器与所述功率检测单元连接,所述功率检测单元与所述控制器连接;
所述光分路器,用于对所述补偿单元发射的目标光信号进行分光,得到第一光信号、第二光信号以及第三光信号,向下一跨光纤发射所述第一光信号,向所述功率检测单元发射所述第二光信号以及所述第三光信号,所述目标光信号包括多个波长的光束,所述下一跨光纤用于传输所述装置输出的光信号;
所述功率检测单元,用于分别对所述第二光信号以及所述第三光信号进行功率检测,向所述控制器发送携带第一功率检测值以及第二功率检测值的目标功率信息,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;
所述控制器,用于基于所述目标功率信息携带的所述第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定平均补偿增益值,根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,向所述补偿单元发送携带所述平均补偿增益值的第一控制指令,向所述补偿单元发送携带所述多个第二增益值的第二控制指令,其中,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,所述多个第二增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
所述补偿单元,用于接收上一跨光纤输出的第四光信号,所述上一跨光纤用于向所述装置输出光信号;
所述补偿单元还包括至少一个光放大器以及一个或多个可调滤波器,所述至少一个光放大器以及一个或多个可调滤波器依次连接,所述至少一个光放大器以及一个或多个可调滤波器均与所述控制器连接;
所述至少一个光放大器,用于接收所述控制器发送的所述第一控制指令,根据接收的所述第一控制指令所携带的所述平均补偿增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号;
所述一个或多个可调滤波器,用于接收所述控制器发送的所述第二控制指令,根据接收的所述第二控制指令所携带的所述多个第二增益值,对接收到的光信号进行滤波,发射滤波后的光信号。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述目标功率信息包括第一功率信息以及第二功率信息,所述第一功率信息携带所述第一功率检测值,所述第二功率信息携带所述第二功率检测值;
所述功率检测单元包括第一功率检测器、滤波器以及第二功率检测器;所述第一功率检测器与所述光分路器、所述控制器连接,所述滤波器与所述光分路器、所述第二功率检测器连接,所述第二功率检测器与所述控制器连接;
所述第一功率检测器,用于对所述光分路器发射的所述第二光信号进行功率检测,得到所述第一功率检测值,向所述控制器发送所述第一功率信息;
所述滤波器,用于对所述光分路器发射的所述第三光信号进行线性滤波,得到滤波信号,向所述第二功率检测器发射所述滤波信号;
所述第二功率检测器,用于对所述滤波信号进行功率检测,得到所述第二功率检测值,向所述控制器发送所述第二功率信息。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述控制器用于:
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值;
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述平均补偿增益值。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制器用于:
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述下一跨光纤传输的光信号的功率倾斜度,所述功率倾斜度为所述下一跨光纤中传输的光信号离开所述下一跨光纤时光功率随波长变化的斜率;
根据所述功率倾斜度以及所述多个波长,确定所述多个波长对应的多个第二增益值。
8.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第一控制指令包括至少一个第一增益控制指令,每个第一增益控制指令携带一个第一子增益值,所述至少一个第一增益控制指令与所述至少一个光放大器一一对应,所述至少一个第一增益控制指令携带的至少一个第一子增益值之和等于所述平均补偿增益值;
每个光放大器,用于接收所述控制器发送对应的一个第一增益控制指令,根据接收到的对应的第一增益控制指令所携带的第一子增益值,对接收到的光信号进行放大,发射放大后的光信号。
9.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述一个可调滤波器位于所述至少一个光放大器中的任意一个光放大器的输入端或输出端;
所述一个可调滤波器,用于接收所述控制器发送的所述第二控制指令,根据所述第二控制指令所携带的所述多个第二增益值,对所接收到的光信号进行滤波,输出滤波后光信号。
10.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述多个可调滤波器中的每个可调滤波器位于所述至少一个光放大器中任意一个光放大器的输入端或输出端,或位于其它可调滤波器的输出端或输出端。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第二控制指令包括多个第二增益控制指令,所述多个第二增益控制指令的数目等于所述多个可调滤波器的数目之和,所述多个第二增益控制指令与所述多个可调滤波器一一对应;
每个第二增益控制指令携带所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的一组第二子增益值,所述多个波长与所述一组第二子增益值中的多个第二子增益值一一对应;
所述多个波长中的任意一个波长对应的多个第二子增益值之和等于所述任意一个波长对应的第二增益值;
所述多个可调滤波器中的每个可调滤波器,用于接收所述控制器发送对应的一个第二增益控制指令,根据接收到的对应的一个第二增益控制指令中的一组第二子增益值,对接收到的光信号进行滤波,发射滤波后的光信号。
12.根据权利要求4-11任一项所述的装置,其特征在于,所述一个或多个可调滤波器包括第一可调滤波器,所述第一可调滤波器作为所述补偿单元的输出端。
13.根据权利要求4-11任一项权利要求所述的装置,其特征在于,在每个光放大器中传输的光信号的波长范围内,所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器输出的光信号的光谱形状均为线性或者准线性。
14.根据权利要求4-11任一项权利要求所述的装置,其特征在于,光功率倾斜度位于所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器可调节的光功率倾斜度范围内,所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器对光信号的调节速度至少为微秒级。
15.根据权利要求4-11任一项权利要求所述的装置,其特征在于,所述一个或多个可调滤波器中的每个可调滤波器具有正弦滤波特性,所述正弦滤波特性的半周期大于或等于每个光放大器能够处理的光信号的波长范围。
16.一种光信号补偿方法,其特征在于,所述方法包括:
获取第一光信号、第二光信号以及第三光信号,所述第一光信号、第二光信号以及第三光信号由上一跨光纤输出的目标光信号分光得到,所述第一光信号在下一跨光纤中传输,所述目标光信号包括多个波长的光束;
对所述第二光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号的光功率,对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率;
根据所述目标光信号的光功率、所述目标光信号滤波后的光功率以及所述下一跨光纤的长度,确定所述多个波长对应的多个拉曼增益值,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第一增益值,所述多个第一增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
根据所述多个第一增益值,对所述上一跨光纤输出的第四光信号进行放大,得到第五光信号。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率包括:
对所述第三光信号进行滤波,得到滤波信号;
对所述滤波信号进行功率检测,得到第二功率检测值,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;
基于所述第二功率检测值,确定所述目标光信号滤波后的光功率。
18.一种光信号补偿方法,其特征在于,所述方法包括:
获取第一光信号、第二光信号以及第三光信号,所述第一光信号、第二光信号以及第三光信号由目标光信号分光得到,所述第一光信号在下一跨光纤中传输,所述目标光信号包括多个波长的光束;
对所述第二光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号的光功率,对所述第三光信号进行功率检测,以获取所述目标光信号滤波后的光功率;
基于第一功率检测值以及第二功率检测值,确定所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,所述第一功率检测值为检测出的所述第二光信号的光功率,所述第二功率检测值为检测出的所述第三光信号滤波后的光功率;
根据所述目标光信号的光功率以及所述目标光信号滤波后的光功率,确定平均补偿增益值;
根据所述多个波长对应的多个拉曼增益值,确定所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二增益值,其中,所述多个拉曼增益值为所述多个波长的光束在所述下一跨光纤传输时因拉曼效应所产生的增益,所述多个拉曼增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应,所述多个第二增益值与所述下一跨光纤中传输的光信号的波长一一对应;
根据所述平均补偿增益值,对上一跨光纤输出的第四光信号进行补偿,得到第六光信号;
根据所述多个第二增益值,对所述第六光信号进行滤波,得到第五光信号。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
对所述第四光信号进行多级补偿,每级补偿过程对应一个第一子增益值或一组第二子增益值,多级补偿过程所对应的至少一个第一子增益值之和等于所述平均补偿增益值,一组第二子增益值包括所述下一跨光纤中传输的光信号的多个波长对应的多个第二子增益值,所述多个波长与多个第二子增益值一一对应,所述多个波长中的任意一个波长对应的至少一个第二子增益值之和等于所述任意一个波长对应的第二增益值;
其中,在所述多级补偿过程中的任一级补偿过程中,当所述补偿过程对应一个第一子增益值时,则根据所述补偿过程对应的第一子增益值,对所述补偿过程中的光信号进行放大;当所述补偿过程对应一组第二子增益值,则根据所述补偿过程对应的一组第二子增益值,对所述补偿过程中的光信号进行滤波。
20.一种光信号补偿设备,其特征在于,所述补偿设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令,所述指令由所述处理器加载并执行以实现如权利要求16至权利要求19任一项所述的光信号补偿方法所执行的操作。
21.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述指令由处理器加载并执行以实现如权利要求16至权利要求19任一项所述的光信号补偿方法所执行的操作。
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