光放大器传输链路带内光信噪比测试装置及测试方法

摘要

一种光放大器传输链路带内光信噪比测试装置，包括脉冲光信号产生器、分光器、光电变换器、触发器、光谱仪；脉冲光信号产生器在光传输系统的光放大器前接入被测系统；分光器接经光传输系统传输后的光口，分光器的两个输出口，一个接光谱仪，一个经光电变换器、触发器再接所述光谱仪。本发明还介绍了相应的测试方法。采用本发明，由于采取了测试端触发信号的产生技术措施，取得了普通光谱仪准确测试光传输系统光信噪比的进步，达到了普通光谱仪用带内方法测试光传输系统光信噪比的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光放大器的传输链路的带内光信噪比的测试装置，尤其涉及光通信领域的光传输设备。

背景技术

光传输系统光信噪比(OSNR)测试的一般方法是采用内插法，将偏离信号中心频率的噪声的平均值作为信号频率处的噪声，信号功率与该噪声功率的比值为光信噪比。这种方法一般被称为“带外测试方法”。

带外测试法存在一些问题，例如密集波分复用(DWDM)光传输系统中，在包含光分插复用器(OADM)时，由于光滤波器的滤波效应，使偏离信号频率的左右频率范围的噪声的形状被改变，用带外测试方法得到的偏离信号频率的左右频率处的噪声的平均值不是信号的真实噪声，不能得到正确的测试结果。

另外，DWDM系统的波长间隔比较小的时候，如果使用带外测试的话需要高动态范围的光谱仪，例如波长间隔25GHz的DWDM系统需要光谱仪的动态范围达到40dB@±0.1nm，而普通的光谱仪的动态范围一般为40dB@±0.2nm，此时用带外测试方法，需购买昂贵的高精度光谱仪。

在有些情况下，不希望在光复用段进行测试，例如国际标准ITU-T G.698.2采用黑链路的方法规范有光放大器的DWDM系统，该标准定义的OSNR在黑链路的输出(光分波器输出)，该参考点由于光分波器的滤波器效应，偏离信号频率的噪声形状被改变，无法用带外的方法进行测试。

另一种方法是所谓“带内测试方法”，利用掺铒光纤放大器(EDFA)在输入光信号被关断的短时间内，噪声功率因有源光纤高能级离子寿命特性而未发生明显改变的特点，采用时域消光法测试出带内噪声，从而计算出EDFA的输出OSNR，以及噪声系数，如图1所示，激光器Laser产生一定频率的光脉冲输入给光放大器A，同时激光器Laser通过触发输出口Trigger out输出一脉冲信号，直接送给光谱仪M的触发输入口Trigger in。光谱仪M接光放大器A的输出，在激光器Laser的脉冲触发信号控制下，光谱仪M测试光功率关断时中心频率处的放大的自发辐射(ASE)噪声，再测试光功率打开时中心频率处的功率，从而计算出EDFA的输出OSNR，以及噪声系数。

使用带内方法测试系统时的问题：1、传输线路的延时；2、启动指令从接收端到发射端的延时；3、系统是一有光放大器的传输线路，在带内测试时光功率关断/恢复导致的瞬态响应因系统配置而不同，可能影响测试结果；4、在设备现场运行条件下，发射端和接收端处在不同的地点。这些问题使带内测试方法不适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服通常的光放大器(OA)噪声系数测试装置无法测试光传输系统的光信噪比的缺点，提出了一种用带内方法测试光传输系统光信噪比的装置，相应地提出了一种测试方法。

本发明中的光放大器传输链路带内光信噪比测试装置，包括脉冲光信号产生器、分光器、光电变换器、触发器、光谱仪；脉冲光信号产生器在光传输系统的光放大器前接入被测系统；分光器接经光传输系统传输后的光口，分光器的两个输出口，一个接光谱仪，一个经光电变换器、触发器再接所述光谱仪。

在上述方案中，在所述触发器后接一可变延迟器，再触发光谱仪。

在上述方案中，还可以包括指令产生器，所述指令产生器产生指令，一方面送给控制脉冲产生器或通过数据通信网络送给控制脉冲产生器，使之产生控制脉冲；另一方面送到光谱仪。

在上述方案中，还可以包括一个比较器，控制脉冲产生器控制光开关的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，分光器将测试口的光信号分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器，将光信号转换为电信号，比较器比较经系统传输后的信号与控制脉冲产生器的信号的延迟，得到延迟量，控制脉冲产生器延迟该迟延量，再经可调延迟器对延迟进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪；指令产生器产生指令，一方面送给控制脉冲产生器产生控制信号，另一方面送给光谱仪，光谱仪接到指令进行测试。

在上述方案中，还可以包括比较器和第二脉冲信号产生器；控制脉冲产生器控制光开关的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，分光器将测试口的光信号分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器，将光信号转换为电信号，比较器比较经系统传输后的信号与第二控制脉冲产生器的信号延迟，得到延迟量，第二控制脉冲产生器延迟该迟延量，再经可调延迟器对延迟进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪；指令产生器产生指令，一方面通过数据通信网络，送给控制脉冲产生器产生控制信号；另一方面送给第二控制脉冲产生器和光谱仪，光谱仪接到指令进行测试。

本发明的光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的另一种方案为，包括控制脉冲产生器、光开关、触发器、可调延迟器、光谱仪；控制脉冲产生器控制光开关的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，送给触发器，再经可调延迟器对延迟进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪进行测试。

在上述方案中，还可以包括指令产生器；所述指令产生器产生指令，一方面通过数据通信网络送给控制脉冲产生器，产生控制信号；另一方面控制对延迟进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪进行测试。

本发明中的测光放大器传输链路带内光信噪比的方法，先测试光信号打开时的光功率P1，再测试光信号关断时的光功率P2；光谱仪计算光信噪比＝信号/噪声＝(P1-P2)/P2。

在上述方案中，在发射端产生并输出一定频率的脉冲光；经系统传输的输出光信号经分光器分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器，将光信号转换为电信号，再经触发器恢复出脉冲信号触发光谱仪；光谱仪在恢复的触发脉冲信号的控制下进行光谱扫描，测试光信号打开时通路中心波长处获得的积分光功率P1，光信号关断时通路中心波长处获得的积分光功率P2。

在上述方案中，可以对触发器恢复出的脉冲信号加一可调延迟，对延迟进行调整以确定合适的触发点，触发光谱仪；所述积分功率包含在一个确定的延迟量τ＝τ₀+δτ条件下周期采样的积分；或在一个可变的延迟量τ＝τ₀+δτ条件下多次采样的积分。

采用本发明，与现有技术相比，由于采取了测试端触发信号的产生技术措施，取得了普通光谱仪准确测试光传输系统光信噪比的进步，达到了普通光谱仪用带内方法测试光传输系统光信噪比的效果。

附图说明

图1是光放大器(OA)的噪声系数测试装置；

图2是用本发明的光放大器传输链路带内光信噪比测试装置测试图；

图3是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图4是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图5是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图6是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图7是工厂条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图8是工厂条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图9是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图10是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图11是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置；

图12是测试信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施作详细描述。

先给出图中标记表示的内容：

1、2：被测试的系统；

A：光放大器；

B：比较器；

C，C’：控制脉冲产生器；

D、E：分光器；

DCN：数据通信网络；

DMUX：分波器；

F1，F2：测试光接口；

I：指令产生器；

K：脉冲光信号产生器；

L：光纤传输线路；

M：光谱仪；

MUX：合波器；

O/E：光电变换器；

Rx：光接收机；

S：光开关；

T：触发器；

Tx：光发射机；

τ₀：发射端产生脉冲信号与脉冲信号传输到测试端的延迟；

δτ：可调延迟；

τ：发射端产生脉冲信号与光谱仪M的输入触发信号的延迟。

图1是通常的用带内方法测试光放大器噪声系数的测试装置。图1中，激光器Laser产生一定频率的光脉冲输入给光放大器A，同时激光器Laser通过触发输出口Trigger out输出一脉冲信号，直接送给光谱仪M的触发输入口Trigger in。光谱仪M接光放大器A的输出，在激光器Laser的脉冲触发信号控制下，光谱仪M测试光功率关断时中心频率处的放大的自发辐射(ASE)噪声，再测试光功率打开时中心频率处的功率，从而计算出EDFA的输出OSNR，以及噪声系数。

图2是本发明光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图2可用于工厂条件或现场条件下测试光传输系统的OSNR。

在对光传输系统的OSNR进行测试时，脉冲光信号产生器K在光传输系统的光放大器A前接入系统，在图2中是在光发射机Tx输出和合波器MUX输入之间接入光传输系统。

脉冲光信号产生器K控制光发射机Tx产生一定频率(如25kHz)的脉冲光(如图12的K输出平均光功率所示)，控制光传输系统光信号的打开和关断。

分光器D接经光传输系统传输后的光口，图2接分波器DMUX的输出。

分光器D的两个输出口，一个接光谱仪M，一个接光电变换器O/E。光电变换器O/E测试信号的平均光功率，将经系统传输后的光信号变换为电信号，经触发器T产生一脉冲信号。

触发器D后可接一可变延迟器，如图2的δτ虚线框所示，对触发器D的脉冲信号实现一个可调的延迟δτ，确定合适的触发点，再触发光谱仪M。

测试方法如下：

1)连接测试装置：脉冲光信号产生器K接光发射机Tx之后，分光器D接光传输系统经光放大器传输后的光口；

2)测试光功率：测试光信号打开时的光功率P1，关断时的光功率P2；

3)计算光信噪比：光谱仪计算光信噪比＝信号/噪声＝(P1-P2)/P2。

上述步骤2)包括发射端对光信号的控制、测试端触发信号的产生、光功率测试三步，如下所示：

①发射端对光信号的控制：在发射端，脉冲光信号产生器K对发射光功率进行控制，输出一定频率(如25kHz)的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示；

②测试端触发信号的产生：在测试端，经系统传输的输出光信号经分光器D分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，再经触发器T恢复出脉冲信号。为避开光信号打开/关断瞬间光功率的动态响应部分，在触发器D后加一可调延迟器δτ，对触发器T恢复出的脉冲信号加一可调延迟，对延迟进行调整以确定合适的触发点，触发光谱仪；

③光功率测试：发射端产生脉冲光信号后，光谱仪在恢复的触发脉冲信号的控制下进行光谱扫描，测试光信号打开时通路中心波长处获得的积分光功率P1(包括信号和噪声)，光信号关断时通路中心波长处获得的积分光功率P2(仅包括噪声)。其中的积分功率包含以下情形：在一个确定的延迟量τ＝τ₀+δτ条件下周期采样的积分；或在一个可变的延迟量τ＝τ₀+δτ(其中δτ在一定范围内变化)条件下多次采样的积分。

图3是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图3可用于工厂条件或现场条件下测试光传输系统的OSNR。控制脉冲产生器C产生脉冲信号控制光开关S的打开/关断，光发射机Tx输出的光信号经光开关S产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。分光器D接光传输系统的分波器DMUX的输出口，分波器DMUX输出口的光信号经分光器D分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，再由触发器T恢复出脉冲触发信号，经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪进行测试。

图4是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图4可用于工厂条件或现场条件下测试光传输系统的OSNR。控制脉冲产生器C控制光发射机Tx的打开/关断，输出为一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。分光器D接光传输系统的分波器DMUX的输出口，分波器DMUX输出口的光信号经分光器D分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，再由触发器T恢复出脉冲触发信号，经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪进行测试。

图5是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图5可用于现场条件或工厂条件下测试光传输系统1的OSNR。控制脉冲产生器C产生脉冲信号控制光开关S的打开/关断，光发射机Tx输出的光信号经光开关S产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。分光器D接光传输系统1的分波器DMUX的输出口，分波器DMUX输出口的光信号经分光器D分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，再由触发器T恢复出脉冲触发信号，经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪。指令产生器I产生指令，一方面通过数据通信网络DCN送给控制脉冲产生器C，使之产生控制脉冲；另一方面送到光谱仪M。光谱仪收到指令产生器I的指令，进行测试。

图6是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图6可用于现场条件或工厂条件下对光传输系统的OSNR进行测试。光传输系统2中包含光开关S和光分光器D，并预留了测试点F1和F2。控制脉冲产生器C通过测试点F1接入，控制光开关S的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。测试点F2接分光器D，分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，再由触发器T恢复出脉冲触发信号，经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪。指令产生器I产生指令，一方面通过数据通信网络DCN送给控制脉冲产生器C，使之产生控制脉冲；另一方面送给光谱仪M。光谱仪收到指令产生器I的指令，进行测试。

图7是工厂条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图7可用于工厂条件下对光传输系统的OSNR进行测试。光传输系统中包含光开关S，并预留了测试点F1和F2。控制脉冲产生器C通过测试点F1接入，控制光开关S的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。测试点F2接分光器D，分成两路，一路送入光谱仪的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，再由触发器T恢复出脉冲触发信号，经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪。指令产生器I产生指令，一方面送给控制脉冲产生器C，产生控制脉冲；另一方面送到光谱仪M。光谱仪M收到指令产生器I的指令，进行测试。

图8是工厂条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图8可用于工厂条件对光传输系统的OSNR进行测试。光传输系统2中包含光开关S，并预留了测试点F1和F2。控制脉冲产生器C通过测试点F1接入，控制光开关S的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。测试点F2接光谱仪。控制脉冲产生器C产生的脉冲在延迟τ₀后，送给触发器T，再经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪进行测试。如图12，τ₀是控制脉冲产生器C产生脉冲信号与脉冲光信号传输到测试点F2的延迟。

图9是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图9可用于现场条件或工厂条件下对光传输系统2的OSNR进行测试。光传输系统2中包含光开关S，并预留了测试点F1和F2。控制脉冲产生器C通过测试点F1接入，控制光开关S的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。测试点F2接光谱仪。指令产生器I产生指令，一方面通过数据通信网络DCN，送给控制脉冲产生器C，产生控制信号；另一方面控制产生延迟τ₀，送给触发器T，再经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪进行测试。如图12，τ₀是控制脉冲产生器C产生脉冲信号与脉冲光信号传输到测试点F2的延迟。

图10是现场条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图10可用于现场条件或工厂条件下对光传输系统2的OSNR进行测试。光传输系统2中包含光开关S，并预留了测试点F1。控制脉冲产生器C通过测试点F1接入，控制光开关S的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。分光器D接光传输系统2的测试口，并将测试口的光信号分成两路，一路送入光谱仪M的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，比较器B比较经系统传输后的信号与控制脉冲产生器C‘的信号延迟，得到延迟τ₀，控制脉冲产生器C’延迟τ₀，再经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪。指令产生器I产生指令，一方面通过数据通信网络DCN，送给控制脉冲产生器C产生控制信号；另一方面送给控制脉冲产生器C‘和光谱仪M，光谱仪接到指令进行测试。

图11是工厂条件光放大器传输链路带内光信噪比测试装置的一实施例。图11可用于工厂条件对光传输系统2的OSNR进行测试。光传输系统2中包含光开关S，并预留了测试点F1。控制脉冲产生器C通过测试点F1接入，控制光开关S的打开/关断，产生一定频率的脉冲光，如图12的K输出平均光功率所示。分光器D接光传输系统2的测试口，并将测试口的光信号分成两路，一路送入光谱仪M的光信号测试口，一路送入光电变换器O/E，将光信号转换为电信号，比较器B比较经系统传输后的信号与控制脉冲产生器C的信号的延迟，得到延迟τ₀，控制脉冲产生器C延迟τ₀，再经可调延迟器对延迟δτ进行调整，确定合适的触发点，触发光谱仪M。指令产生器I产生指令，一方面送给控制脉冲产生器C产生控制信号，另一方面送给光谱仪M，光谱仪M接到指令进行测试。

图12的K输出平均光功率是脉冲光信号产生器K输出的脉冲光信号的输出平均光功率。T输入控制信号是触发器T输出的脉冲控制信号。M输入平均光功率是光谱仪M的输入信号的平均光功率。M输入触发信号是输入给光谱仪M的触发信号。M测试点值是光谱仪M在输入触发信号控制下测试得到的光信号的示意图。