具备带内OSNR监控功能的OPM设计实现

　　经偏振分束器之后测得的光谱如图2所示，图中测试波长为1550.12nm，P>i，P<i分别表示功率较大部分和功率较小部分光谱。(a)图中偏振分光比k=0.83，光源信噪比约25dB，(b)图中偏振分光比k=0.82，光源信噪比约15dB。

　　根据图2所示光谱数据计算带内OSNR时，(a),(b)结构均取L,R点为离中心波长偏移约0.1nm处计算，噪声积分带宽为0.1nm。算法迭代过程如图3所示,(a)结构迭代次数约5次以后达到收敛值(迭代值变化小于0.01dB)；(b)结构迭代次数约10次以后达到收敛值。从图中可以看到，在OSNR为15~25dB范围，两种结构的OSNR误差均在+/-0.5dB以内。

图2. 经过偏振分束器之后所测得的光谱

图3. 带内法测试OSNR误差与计算迭代次数的关系

　　通过偏振控制器可以改变偏振分光比k, 不同的k值下，OSNR测试能力不同。图4给出在OSNR约25dB时，OSNR误差与k值的关系。从图中可以很明显的看出，对于两种结构，总体趋势均是k值越大，OSNR误差越小。在k大于约0.8时，OSNR误差均在0.5dB以内，在k值为0.5~0.8范围内，(b)结构的整体误差要小于(a)结构。

图4. OSNR误差与k值的关系

　　根据以上测试，满足k值足够大和迭代次数足够多是算法上的必备条件，在这个基础上，我们可以对该方案的OSNR测量能力做全面的测试。如图5所示，对两种光谱获取结构，在k>0.8范围内分别选取三种k值进行测试。整体规律是OSNR越大，测试误差越大。具体的，OSNR=15~25dB范围， OSNR误差均在0.5dB范围以内；OSNR=25-30dB范围内，(a)结构的最大误差约2.5dB，(b)结构的最大误差约1.5dB；OSNR=30-35dB范围，(a)结构最大误差在10dB以上（在图示范围外），(b)结构最大误差约4dB。根据这个测试结果，完全能够满足目前的OPM指标需求。

图5. OSNR误差与待测OSNR大小的关系

　　4. 结束语

　　设计实现了一种基于偏振技术的具备带内OSNR测试功能的光性能监控模块，在传统的OPM模块的基础上，加入偏振控制，偏振分束以及光开关技术，并通过算法分析得到带内OSNR。根据模拟信号测试，在25dB以内，OSNR精度可以达到0.5dB以内，满足目前OPM 模块的技术指标。与传统的带外法不同的是，该方案不需要从信道间取噪声，只需要取信道中心波长附近0.1nm范围以内的光谱即可计算出OSNR，因此可以用于光谱展宽较大的40G或者更高速率的DWDM光网络监控，也可以避免ROADM系统的滤波效应导致的带外噪声失真的问题。模块结构紧凑，无移动部件，在传统OPM的基础上增加的成本不高，具备一定的商用价值。