CN113253389B - 一种衰减调节方法和可变光衰减器 - Google Patents

Abstract

一种可变光衰减器和衰减调节方法，包括：可变光衰减器获取镀膜元件的调节信息和衰减片的调节信息，镀膜元件的调节信息指示镀膜元件的第一目标位置，使合波信号穿通镀膜元件的目标子区域，衰减片的调节信息指示衰减片的第二目标位置，使合波信号穿通衰减片的目标通光区域；可变光衰减器发送镀膜元件的调节信息给第一驱动装置，第一驱动装置根据镀膜元件的调节信息将镀膜元件调节至第一目标位置；可变光衰减器发送衰减片的调节信息给第二驱动装置，第二驱动装置根据衰减片的调节信息将衰减片调节至所述第二目标位置。通过本发明提供的可变光衰减器，可以实现波长相关损耗的灵活调节。

Description

一种衰减调节方法和可变光衰减器

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种衰减调节方法和可变光衰减器。

背景技术

可变光衰减器(Variable Optical Attenuator,VOA)是密集波分复用(DenseWavelength Division Multiplexing，DWDM)光通信系统中一种大量使用且非常重要的无源器件，如图1所示，常用于光放大器的输入端口之前，或者输出端口之后，对传输的光信号进行功率调节，从而动态控制光信号的衰减度，是光网络中不可或缺的关键器件。

波长相关损耗(Wavelength Dependent Loss，WDL)是VOA的关键光学指标，用以呈现在某一标称衰减值下不同波长对应的具体衰减值的最大差异，例如，在VOA的工作波长范围内，标称衰减值为10dB，波长m下VOA有最大衰减值A(单位dB)，波长n下VOA有最小衰减值B(单位dB)，则该VOA的WDL＝A-B。当前对VOA应用于DWDM系统的一个共同要求是使不同波长的光信号在出VOA时具有一致的衰减，但是由于光放增益预倾斜与光纤受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering，SRS)不匹配，或者经过多跨段传输后从无单波功率调节的站点下波等原因，各波长在进入VOA前的衰减值已有差异。现有技术中多采用透射衰减片、微电机系统(Micro-electromechanical System，MEMS)反射或挡光技术达到光功率衰减的目的，但是上述技术都是将WDL控制得越小越好(即对不同波长的光信号进行差异很小的衰减调节)，而且WDL均是固定不变的，无法实现对通过的合波信号进行单波功率灵活调节。

因此，如何实现VOA的WDL灵活可调是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种衰减调节方法和可变光衰减器，实现对进入VOA的合波信号的波长相关损耗WDL进行灵活调节。

为达到上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案。第一方面，本申请提供了一种可变光衰减器衰减调节方法包括：

可变光衰减器获取镀膜元件的调节信息和衰减片的调节信息，所述镀膜元件的调节信息指示所述镀膜元件的第一目标位置，使所述合波信号穿通所述镀膜元件的目标子区域，所述目标子区域为所述镀膜元件包括的多个波长相关损耗WDL调节斜率不同的子区域中的一个，所述衰减片的调节信息指示所述衰减片的第二目标位置，使所述合波信号穿通所述衰减片的目标通光区域，所述目标通光区域为所述衰减片包括的多个衰减值不同的通光区域中的一个；

可变光衰减器发送所述镀膜元件的调节信息给第一驱动装置，所述第一驱动装置根据所述镀膜元件的调节信息将所述镀膜元件调节至所述第一目标位置；

可变光衰减器发送所述衰减片的调节信息给第二驱动装置，所述第二驱动装置根据所述衰减片的调节信息将所述衰减片调节至所述第二目标位置。

在一种可能的实现方式中，所述合波信号穿通可变光衰减器的所述总衰减值等于所述合波信号穿通所述镀膜元件产生的衰减值与所述合波信号穿通所述衰减片产生的衰减值之和。

在另一种可能的实现方式中，所述镀膜元件的所述子区域或者子单元按照所述WDL的调节斜率从小到大的顺序依次排列。

在一种可能的实现方式中，所述计算控制单元根据所述外部调节需求产生所述镀膜元件的调节信息和所述衰减片的调节信息之后，所述计算控制单元发送所述镀膜元件的调节信息给所述第一驱动装置，同时发送所述衰减片的调节信息给所述第二驱动装置。

在一种可能的实现方式中，所述计算控制单元根据所述外部调节需求先产生并发送所述镀膜元件的调节信息给所述第一驱动装置，之后所述计算控制单元产生并发送所述衰减片的调节信息给所述第二驱动装置。

在一种可能的实现方式中，所述镀膜元件的调节信息、所述合波信号穿通的所述子区域或者子单元、所述WDL的调节斜率三者具有对应关系，所述对应关系在所述可变光衰减器中预先设置。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：第一位置传感器向所述计算控制单元反馈所述镀膜元件的位置，直至所述镀膜元件到达目标位置；第二位置传感器向所述计算控制单元反馈所述衰减片的位置，直至所述衰减片到达目标位置。

在一种可能的实现方式中，当所述镀膜元件包括多个所述WDL的调节斜率不同的所述子单元时，所述第一驱动装置包括多个继电器，所述多个继电器与多个所述子单元一一连接，用于根据所述所述镀膜元件的调节信息调节多个所述子单元的位置。

在一种可能的实现方式中，当所述第一驱动装置调节所述镀膜元件的多个所述子单元的位置时，所述合波信号不穿通任何一个所述子单元或者穿通至少一个所述子单元。

第二方面，本申请提供一种波长相关损耗WDL可调的可变光衰减器，包括：镀膜元件，调节所述可变光衰减器的WDL，所述镀膜元件的表面由多个WDL调节斜率不同的子区域组成；衰减片，控制合波信号的通光量，使所述合波信号实现特定的功率衰减，所述衰减片不同通光区域对所述合波信号的衰减值不同；计算控制单元，根据调节需求分别计算所述合波信号的WDL调节斜率和所述衰减片的衰减值，所述WDL调节斜率用于确定所述合波信号穿通的所述子区域，所述衰减片的衰减值用于确定所述衰减片的通光区域；第一驱动装置，与所述镀膜元件连接，用于根据所述计算控制单元的第一指令调节所述镀膜元件的位置，使所述合波信号穿通所述镀膜元件的其中一个子区域；第二驱动装置，与所述衰减片连接，用于根据所述计算控制单元的第二指令调节所述衰减片的位置，使所述合波信号穿通所述衰减片的其中一个通光区域。

在一种可能的实现方式中，所述合波信号穿通所述可变光衰减器的总衰减等于穿通所述镀膜元件产生的衰减值与穿通所述衰减片产生的衰减值之和。

在一种可能的实现方式中，所述镀膜元件的所述子区域的所述WDL调节斜率按照从小到大的顺序依次排列。

在另一种可能的实现方式中，所述计算控制单元还用于，向第一驱动装置发送所述第一指令，所述第一指令包含所述镀膜元件的调节信息；同时向所述第二驱动装置发送所述第二指令，所述第二指令包括所述衰减片的调节信息。

在一种可能的实现方式中，所述镀膜元件的所述调节信息、所述合波信号穿通的所述子区域、所述WDL调节斜率三者一一对应，对应关系在所述可变光衰减器中预先设置。

在一种可能的实现方式中，所述可变光衰减器还包括：第一位置传感器，与所述镀膜元件相连，用于向所述计算控制单元反馈所述镀膜元件的位置；第二位置传感器，与所述衰减片相连，用于向所述计算控制单元反馈所述衰减片的位置；光学元件，用于改变所述合波信号的光路方向；供电装置，用于给所述第一驱动装置和所述第二驱动装置提供电压；准直装置，用于将所述合波信号进行功率耦合。

在一种可能的实现方式中，所述光学元件为反射镜或者棱镜；所述准直装置为准直器或者插针和准直透镜的组合。

第三方面，本申请提供另一种波长相关损耗WDL可调的可变光衰减器，包括：镀膜平板组，调节所述可变光衰减器的WDL，所述镀膜平板组由多个镀膜平板组成，每个所述镀膜平板的WDL调节斜率不同；衰减片，控制合波信号的通光量，使所述合波信号实现特定的功率衰减，所述衰减片不同通光区域对所述合波信号的衰减值不同；计算控制单元，根据调节需求分别计算所述合波信号的WDL调节斜率和所述衰减片的衰减值，所述WDL调节斜率用于确定所述合波信号穿通的所述镀膜平板，所述衰减片的衰减值用于确定所述衰减片的通光区域；驱动装置组，包含多个继电器，用于根据所述计算控制单元的第一指令组调节所述多个镀膜平板的位置，使所述合波信号穿通所述多个镀膜平板的至少一个；驱动装置，与所述衰减片连接，用于根据所述计算控制单元的第二指令调节所述衰减片的位置，使所述合波信号穿通所述衰减片的其中一个通光区域。

在一种可能的实现方式中，所述合波信号穿通所述可变光衰减器的总衰减等于穿通所述镀膜平板组产生的衰减值与穿通所述衰减片产生的衰减值之和。

在一种可能的实现方式中，所述计算控制单元还用于，向驱动装置组发送所述第一指令组，所述第一指令组包含所述多个镀膜平板的调节信息；同时向所述驱动装置发送所述第二指令，所述第二指令包括所述衰减片的调节信息。

在一种可能的实现方式中，所述多个镀膜平板的所述调节信息、所述合波信号穿通的所述镀膜平板或者镀膜平板的组合、所述WDL调节斜率三者一一对应，对应关系在所述可变光衰减器中预先设置。

在另一种可能的实现方式中，所述可变光衰减器还包括：位置传感器，与所述衰减片相连，用于向所述计算控制单元反馈所述衰减片的位置；光学元件，用于改变所述合波信号的光路方向；供电装置，用于给所述驱动装置组和所述驱动装置提供电压；准直装置，用于将所述合波信号进行功率耦合。

在另一种可能的实现方式中，所述光学元件为反射镜或者棱镜；所述准直装置为准直器或者插针和准直透镜的组合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面附图中反映的仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得本发明的其他实施方式。而所有这些实施例或实施方式都在本发明的保护范围之内。

图1为VOA在DWDM系统中的应用示意图；

图2为反映本申请实施例应用场景的VOA的调节插损谱示意图；

图3为可适用于本申请实施例的一种WDL可调的VOA结构原理图；

图4为可适用于本申请实施例的一种WDL玻片结构示意图；

图5为对应图4的WDL调节曲线示意图；

图6为本申请实施例提供的一种VOA串行调节流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种VOA并行调节流程示意图；

图8为本申请实施例提供的一种WDL可调的VOA结构示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种应用于图11中的棱镜表面结构示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种应用于图13的继电器与镀膜平板组结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种应用于图13的各平板WDL调节曲线示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。

图2示出了一种VOA的调节插损谱示意图。如图2所示，直线①为光信号进VOA之前的功率谱，模拟了光放预倾斜与光纤SAS不匹配的场景，在该场景下，长波功率值大于短波功率(或长波插损值小于短波插损值)；直线②为出VOA之后的功率谱，模拟理想情况下出VOA时各波长的功率值应该一致；直线③由直线1和直线2作差得出，表示VOA的调节插损谱，其中，在波长范围内最长波的插损值与最短波的插损值之差便是VOA的WDL。

需要说明的是，VOA的现有实现技术中，都是将WDL设计的越小越好，VOA插损谱趋近一条斜率为0的直线，即不同波长通过VOA的插损值几乎相同，且该WDL是固定不变的，无法实现对通过的合波信号进行单波功率的灵活调节。

图3为可适用于本申请实施例的一种WDL可调的VOA结构原理图，如图3所示，该WDL可调的VOA可以包括WDL玻片、衰减片、电机1、电机2、第一位置传感器、第二位置传感器以及计算控制单元。

其中，WDL玻片有上下两个表面，上表面镀WDL组合膜，下表面镀增透膜。其中，WDL上表面包含多个区域，除默认区域镀增透膜外，其它每个区域都镀有WDL值不同的插损膜，用于对通过的合波信号进行单波功率的灵活调节。具体地，当合波信号进入VOA，通过电机1和第一位置传感器的联动配合选择将合波信号由WDL玻片的其中一个区域通过，以实现对该合波信号中的长短单波功率差进行灵活补偿。

作为一个示例，图4示出了一种可适用于本申请实施例的WDL玻片结构。如图4，镀WDL组合膜的表面被划分成2m+1个子区域，m为大于等于0的整数，m的取值由WDL调节范围和精度共同决定。WDL调节范围确定且调节精度越高时，或者调节精度确定、WDL的调节范围越大时，m的取值越大。图4中m取值为3，WDL玻片的表面被划分为7个子区域，每个镀膜子区域可以等宽划分，也可以非等宽划分，但是每个子区域的长a和宽b均需与穿通的光信号光斑尺寸相匹配，以避免引入额外的损耗。其中，WDL玻片上的2m+1个子区域中预留一个子区域镀增透膜，该子区域为默认区，为光斑穿通初始态，在光斑初始态下合波信号通过VOA时长波信号和短波信号的插损值相同，例如插损值都是0；其余2m个子区域分别镀有WDL值不同的插损膜，根据待调WDL值的不同，可以选择使合波信号从对应的子区域通过，以满足对合波信号中的长短波信号功率差灵活补偿的要求。图5为对应图4的WDL调节曲线示意图，由2m+1条不同斜率的直线组成。在图5中，WDL＝|IL_长-IL_短|，斜率k＝(IL_长-IL_短)/(λ_长-λ_短)，其中，IL表示插入损耗(Insertion Loss)，IL_长为长波插损值，IL_短为短波插损值，斜率k有正负之分，当合波信号通过WDL玻片后，如果长波插损值IL_长大于短波插损值IL_短时，则k＞0，如果长波插损值IL_长小于短波插损值IL_短时，则k＜0。直线①为合波信号通过默认区的WDL曲线，其斜率为0，表示合波信号中的长波信号和短波信号经过默认区的插损值相同，该相同插损值可以设计为0，也可以设计为其他合适的值。直线②到④为合波信号通过默认区左边的左1区、左2区、左3区的WDL曲线，其斜率k大于0，表示合波信号经过默认区左边的子区域时，长波信号的插损值大于短波信号的插损值；虚线⑤到⑦为合波信号分别经过默认区右边的右1区、右2区、右3区的WDL曲线，其斜率k小于0，表示合波信号经过默认区右边的子区域时，长波信号的插损值小于短波信号的插损值。

可选地，2m+1个子区域的位置可以自由设置，且预先制作的2m个WDL膜中k大于0和k小于0的数量可以自由选择和分配，图4仅为其中一种实现方式。

作为一个示例，将各WDL镀膜子区域按照WDL值或者WDL调节斜率从小到大的顺序依次排列，这样，可以避免部分场景下的调节过程对系统性能产生严重的劣化影响，保证系统的稳定性。

衰减片，用于实现通过VOA的合波信号的总衰减连续可调。需要说明的是，合波信号通过VOA的总衰减值等于WDL玻片的子区域调节值产生的相应插损值与衰减片调节值之和，因此，在已知总衰减值与待调节WDL的前提下，可以计算得出衰减片的衰减值，通过调节衰减片的衰减值可以保持总衰减值保持不变。

电机1，用于驱动WDL玻片发生位移，使合波信号从目标子区域穿通。

电机2，用于驱动衰减片发生位移，使合波信号从衰减片穿通时产生所需的衰减值。

第一位置传感器，与WDL玻片连接，用于反馈WDL玻片的实时位置；

第二位置传感器，与衰减片连接，用于反馈衰减片的实时位置。

计算控制单元：接收外部的调节需求并根据所述调节需求计算WDL玻片所需产生的插损值和衰减片所需产生的衰减值，所述调节需求包含需要调节的WDL值和总衰减值；将调节命令分别发送给电机1和电机2，所述电机1根据调节命令驱动WDL玻片移动，第一位置传感器实时反馈WDL玻片的位置，直至确保其已经移动到目标位置S1；所述电机2根据调节命令驱动衰减片移动到D1，第二位置传感器反馈衰减片的位置，直至确保其已经移动到D1。

可选地，本实施例所示的VOA结构光路可逆。作为一个示例，光信号可以依次经过IN—衰减片—WDL玻片—OUT，如图3所示；作为另一个示例，光信号也可以依次经过IN—WDL玻片—衰减片—OUT。

图6为本申请实施例提供的一种VOA串行调节流程示意图。该流程包括以下步骤：

S600：计算控制单元接收外部的调节需求。

所述外部调节需求可以通过网管侧输入，包括所述合波信号需要调节的WDL和总衰减值。作为一个示例，所述合波信号经过所述VOA需要补偿的WDL为1dB，同时需要实现2dB的总衰减，则在网管侧输入的调节需求为WDL＝1dB，总衰减值＝2dB。

例如，要求合波信号通过本实施例中的VOA实现工作波长1525～1575nm满波状态下补偿值为1dB，所述补偿值可以包括由于光放增益预倾斜与SRS不匹配，或者经过多跨段传输后从无单波功率调节的站点下波等原因产生的波长功率差。计算控制单元接收网管侧发送的调节需求为WDL＝1dB，总衰减值＝2dB，其中，所述WDL即为所述合波信号需要补偿的波长功率差。

S601：计算控制单元根据WDL调节需求产生并发送第一指令给电机1。

在本实施例中，所述电机1也可以称为第一驱动装置，用于调节所述WDL玻片的位置。计算控制单元接收外界调节需求，所述调节需求可以包括WDL调节需求和总衰减值调节需求，其中，计算控制单元根据WDL调节需求通过对电机1发送控制指令将WDL玻片调节至目标位置，合波信号穿通所述WDL玻片对应产生的衰减值与衰减片产生的衰减值之和等于总衰减值。具体地，计算控制单元根据WDL调节需求计算WDL玻片的调节值，产生并发送包含调节值信息的第一指令给电机1，所述第一指令用于指示电机1按照调节值将WDL玻片调节至目标位置，其中，电机1可以通过供电装置获得电压供给。

作为一个示例，按照前述1dB的补偿要求，计算控制单元接收到的调节需求为WDL＝1dB，根据计算斜率的公式k＝WDL/(λ_长-λ_短)，计算得到斜率k＝0.02dB/nm。计算控制单元根据WDL玻片的调节值与斜率的对应表(例如表1)得到WDL玻片的调节值S1，之后产生并发送包含调节值的第一指令给电机1。需要说明的是，所述调节值为WDL玻片的位置调节值，用于调节所述WDL玻片的位置，使所述合波信号经过所述WDL玻片的目标子区域。应理解，电机1如果无法直接识别调节值，计算控制单元通常将调节值转化为电机可以识别的信息。例如，计算控制单元将调节值转化为脉冲信息，并生成包含所述脉冲信息的第一指令发送给电机1。

需要说明的是，WDL玻片的调节值与合波信号通过WDL玻片的子区域一一对应，作为一个示例，表1为一种可能的对应方式。

表1

WDL玻片的调节值	合波信号经过的子区域	WDL曲线斜率
			S1	左4区	k<sub>1</sub>
S2	左3区	k<sub>2</sub>
			S3	左2区	k<sub>3</sub>
S4	左1区	k<sub>4</sub>
			S0	默认区	0
S5	右1区	k<sub>5</sub>
			S6	右2区	k<sub>6</sub>
S7	右3区	k<sub>7</sub>
			S8	右4区	k<sub>8</sub>

上述WDL曲线斜率中，k₁～k₄大于0，k₅～k₈小于0，且k₁～k₄依次减小，k₅～k₈亦依次减小，这样可以避免部分场景下的调节过程对系统性能产生严重的劣化影响。

还需要说明的是，上述对应方式仅为其中一种可能的实现方式，应理解，WDL玻片中子区域的排列顺序可以适当变化，每个子区域的WDL曲线的预设斜率也可以根据WDL调节范围和调节精度进行适当改变，WDL玻片的调节值与子区域的对应关系随之改变。此外，WDL玻片的调节值与合波信号通过WDL玻片的子区域的对应关系，以及每个子区域的WDL曲线预设斜率均可以在VOA出厂前设置完成。

S602：电机1根据第一指令将WDL玻片调节至目标位置。

在本实施例中，WDL玻片、第一位置传感器与计算控制单元依次相连，当电机1受驱动调节WDL玻片的位置时，第一位置传感器实时向计算控制单元反馈WDL玻片的位置信息，直至WDL玻片被调节到预设的目标位置。

需要说明的是，WDL玻片的位置与调节值之间具有确定的对应关系，这种确定的对应关系在VOA出厂前可以预先设定。WDL玻片的位置由第一位置传感器向计算控制单元实时反馈。

作为一个示例，对WDL玻片位置的调节可以通过一个可移动电刷实现，电机1通过改变可移动电刷的位置从而WDL玻片的通光位置；作为另一个示例，对WDL玻片的调节可通过一个滑动变阻器实现，电机1通过改变滑片的位置改变滑动变阻器的阻值，从而调节WDL玻片的通光位置；第一位置传感器在WDL玻片的位置调节过程中向计算控制单元实时反馈其当前位置，直至WDL玻片被调节至目标位置。

S603：计算控制单元计算合波信号经过WDL玻片产生的衰减值，根据总衰减值计算得出合波信号经过衰减片的衰减值。

在本实施例中，合波信号经过VOA的总衰减值等于合波信号经过WDL玻片产生的衰减值与合波信号经过衰减片产生的衰减值之和，其中，合波信号经过WDL玻片产生的衰减值可以通过公式计算得出。

需要说明的是，计算合波信号经过WDL玻片产生的衰减值可以通过归纳测试的方式得出计算公式，合波信号经过WDL玻片产生的衰减值a＝0.48*|WDL|+0.01。应理解，上述公式仅为一种可能的举例，事实上，通过上述计算公式得出的可以为合波信号经过WDL玻片产生的衰减值的近似值；另外，随着归纳样本的增加以及计算精度的提高，上述公式还可以被改进、演变成其他形式，本实施例对此不进行限制。

作为一个示例，合波信号经过WDL玻片产生的衰减值为a，所述衰减值a通过上述公式得出，计算控制单元根据总衰减值b计算得到衰减片需要调节的衰减值为b-a，本实施例中用d表示，即d＝b-a。

S604：计算控制单元根据前述计算结果产生并发送第二指令给电机2。

在本实施例中，电机2也可以称为第二驱动装置，用于调节所述衰减片的位置。计算控制单元根据计算得出的衰减片需要达到的对合波信号的衰减值找到对应的衰减片位置的调节值，产生并发送包含调节值信息的第二指令给电机2，所述第二指令用于指示电机2根据调节值信息将衰减片调节到目标位置，其中，电机2可以通过供电装置获得电压供给。

作为一个示例，计算控制单元根据表2所示的对应关系找到衰减片的调节值D1，产生并发送包含调节信息的第二指令给电机2，第二指令用于指示电机2将衰减片调节至至目标位置。应理解，电机2如果无法直接识别调节值，计算控制单元通常将调节值转化为电机可以识别的信息。例如，计算控制单元将调节值转化为脉冲信息，并生成包含所述脉冲信息的第一指令发送给电机2因此本实施例中所述调节值信息并不仅代表调节值，而是调节值及其转化信息的一种泛指。

需要说明的是，衰减片的调节值与合波信号通过其产生的衰减值一一对应，作为一个示例，表2为一种可能的对应方式。

表2

表2中，每一个调节值D都对应一个合波信号产生的衰减值d。例如，按照D1～D5分别对衰减片的位置进行调节，合波信号通过衰减片对应的衰减值d₁～d₅依次增加。

还需要说明的是，上述对应方式仅为所有可能的对应方式中的其中一种，应理解，合波信号产生的衰减值的大小、相邻衰减值之间的差可以根据衰减片调节值的范围和调节精度的不同而改变。此外，衰减片的调节值与产生的衰减值之间的对应关系可以再VOA出厂前设置完成。

S605：电机2根据第二指令将衰减片调节至目标位置。

在本实施例中，衰减片、第二位置传感器与计算控制单元依次相连，当电机2受驱动调节衰减片的位置时，第二位置传感器实时向计算控制单元反馈衰减片的位置信息，直至衰减片被调节到预设目标位置。

需要说明的是，衰减片的位置与调节值之间具有确定的对应关系，这种确定的对应关系在VOA出厂前可以预先设定。第二位置传感器根据所述对应关系将衰减片的位置向计算控制单元实时反馈。

作为一个示例，对衰减片位置的调节可以通过一个可移动电刷实现，电机2通过改变可移动电刷的位置从而改变衰减片的衰减值；作为另一个示例，对衰减片的调节可通过一个滑动变阻器实现，电机2通过改变滑片的位置改变滑动变阻器的阻值，从而改变衰减片的衰减值；第二位置传感器在衰减片的位置调节过程中向计算控制单元实时反馈其当前位置，直至衰减片被调节至目标位置。

图7为本申请实施例提供的一种VOA并行调节流程示意图。该流程包括以下步骤：

S701：计算控制单元根据调节需求分别计算WDL玻片和衰减片的调节值。

在本实施例中，计算控制单元首先根据WDL调节需求计算调节斜率，然后根据斜率与调节值之间的对应关系表找到WDL玻片位置的调节值。之后，计算控制单元计算合波信号经过WDL玻片对应的子区域产生的衰减值，并根据总衰减值需求计算得出合波信号经过衰减片的衰减值。最后，根据衰减片的调节值与产生的衰减值之间的对应关系表找到衰减片位置的调节值。

根据调节需求计算合波信号经过WDL玻片的衰减值与经过衰减片的衰减值的方式和串行调节流程图中所示的方式相同，本实施例中不再进行赘述。

S702：计算控制单元向电机1发送第一指令，同时向电机2发送第二指令。

其中，第一指令包含WDL玻片的位置调节值信息，第二指令包含衰减片的位置调节值信息。计算控制单元同时向电机1和电机2发送指令，保证WDL玻片和衰减片实现同步调节，这也是本实施例和附图6所示串行调节的区别。

应理解，电机1无法直接识别调节值并按照调节值移动WDL玻片的位置，计算控制单元通常将调节值转化为电机可以识别的信息。例如，计算控制单元将WDL玻片位置的调节值转化为脉冲信息，并生成包含所述脉冲信息的第一指令发送给电机1。同样地，计算控制单元将衰减片位置的调节值转化为脉冲信息，并生成包含所述脉冲信息的第二指令发送给电机2。因此本实施例中所述调节值信息并不仅代表调节值，而是调节值及其转化信息的一种泛指。

S703：电机1根据第一指令将WDL玻片调节至目标位置S，同时电机2根据第二指令将衰减片调节至目标位置D。

本实施例中，WDL玻片、第一位置传感器与计算控制单元依次相连，当电机1受驱动调节WDL玻片的位置时，第一位置传感器实时向计算控制单元反馈WDL玻片的位置信息，直至WDL玻片被调节到预设的目标位置S。同样地，衰减片、第二位置传感器与计算控制单元依次相连，当电机2受驱动调节衰减片的位置时，第二位置传感器实时向计算控制单元反馈衰减片的位置信息，直至衰减片被调节到预设目标位置。

需要说明的是，当位置传感器工作时，WDL玻片的位置和调节值之间具有确定的对应关系，同样地，衰减片的位置和调节值之间也有确定的对应关系，前述两种对应关系通常不同，为了进行区分，本实施例中将WDL玻片的位置和调节值之间的对应关系称为第一对应关系，将衰减片的位置和调节值之间的对应关系称为第二对应关系；上述两种确定的对应关系在VOA出厂前可以预先设定。位置传感器根据前述两种对应关系分别得到并向计算控制单元实时反馈WDL玻片和衰减片的位置。

通过本实施例，WDL玻片和衰减片可以实现同步调节，简化实现步骤，节省调节时间。关于本实施例中具体的实现细节可参照前述实施例，此处不再进行赘述。

通过上述方法，相较于现有技术中的VOA，本申请通过在光路中增加WDL曲线经过独特设计的镀膜元件(WDL玻片、镀膜棱镜或者镀膜平板组)，可以实现VOA的WDL线性调节，既能够减小穿通的合波信号光中的长短波功率差，又能够增大经过的合波信号光中的长短波功率差，以满足DWDM系统传输不同场景下的灵活需求。同时，本申请通过在现有VOA中增加计算控制单元，不仅能够分别计算WDL玻片的调节值和衰减片的调节值，实现优化调节合波信号经过镀膜元件后在VOA中的总衰减保持不变，还能实现VOA的WDL和衰减值并行调节，极大地缩短调节时间。

基于上述方法实施例，下面介绍几种本申请提供的几种可能的装置结构。图8为本实施例提供的一种WDL可调的VOA结构示意图。如图8所示，合波信号从输入端准直器进入，然后经反射镜1反射后，依次经过WDL玻片和衰减片，再经由反射镜2反射，进入输出端准直器后输出。其中，输入端准直器和输出端准直器可以是单芯准直器，也可以是双芯准直器，本实施例对此没有限制。

其中，输入端准直器和输出端准直器是由插针和准直透镜共同组成，插针和准直透镜同轴，且插针端面中心位于准直透镜物方焦点上，使得信号光经过输入端准直器能够以平行光输出。应理解，平行光从输出端准直器出后能够聚焦于光纤中传输，以减少光功率损失。

如图8，反射镜1和反射镜2与水平线的夹角均呈45°，两个反射镜之间的夹角为90°，除放置位置和方向不同外，两个反射镜可以是相同的反射镜。

可选地，反射镜1和反射镜2上均镀有高反射率金属膜或者介质膜，所述高反射率金属膜或者介质膜对光信号的插入损耗很小，一般小于0.1dB；反射镜1和反射镜2的通光表面积均大于入射的准直光斑尺寸，这样可以避免引入额外的光功率损耗。

需要说明的是，WDL玻片和衰减片在光路结构中相互独立，二者在光路中的顺序可以调换，本实施例仅以输入端准直器—反射镜1—WDL玻片—衰减片—反射镜2—输出端准直器的顺序为例进行说明。其中，WDL玻片用于灵活调节输入合波信号中的长波信号和短波信号的功率差，衰减片用于灵活调节输入合波信号的总衰减。电机1用于调节WDL玻片的位置，电机2用于调节衰减片的位置，供电装置给电机1和电机2提供电压进行驱动。

还需要说明的是，在本实施例所示的VOA结构中，衰减片在整个衰减范围内的WDL很小，即合波信号通过衰减片时长波信号和短波信号的功率衰减值相差很小，衰减片对合波信号造成的WDL相对于合波信号穿通WDL玻片产生的WDL可以忽略，因此可以认为通过WDL玻片产生的WDL为整个VOA的WDL值。

作为一个示例，计算控制单元获取外部的WDL和总衰减值调节需求后，首先分别计算WDL玻片和衰减片的调节值；然后将包含WDL玻片位置调节值的第一指令发送给电机1，同时将包含衰减片位置调节值的第二指令发送给电机2；之后，电机1在第一位置传感器的反馈下将WDL玻片调节至目标位置。例如，计算控制单元接收外部的调节需求为实现工作波长1525～1575nm满波状态下补偿SRS＝1dB，同时总衰减值b为3dB。根据前述补偿要求，计算控制单元计算VOA需调节的WDL＝1dB，根据计算斜率的公式k＝WDL/(λ_长-λ_短)，计算得到斜率k＝0.02dB/nm。计算控制单元根据WDL玻片的调节值与斜率的对应表(例如表1)得到WDL玻片的调节值S1；然后根据公式a＝0.48*|WDL|+0.01计算出合波信号经过WDL玻片产生的衰减值a，则衰减片需要实现的衰减值d＝3-0.49＝2.51dB，计算控制单元根据衰减片的调节值和产生的衰减值之间的对应表(例如表2)得到衰减片的调节值D1。计算控制单元将调节值S1和D1分别转化为脉冲信息M1和M2，生成并发送包含脉冲信息M1的第一指令给电机1，同时生成并发送包含脉冲信息M2的第二指令给电机2。电机1和电机2根据脉冲信息分别调节WDL玻片和衰减片的位置，在第一位置传感器和第二位置传感器的反馈下将WDL玻片和衰减片调节到目标位置。

此外还需要说明的是，本实施例可以通过并行调节的方式实现，即同时调节WDL玻片和衰减片的位置，也可以通过串行调节的方式实现，先调节WDL玻片或者衰减片的位置，再调节另外一个的位置。

图9为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图。在本实施例提供的VOA相对于图8所示的VOA结构，主要区别在于图8中的输入端准直器和输出端准直器被两个插针和一个共用的准直透镜替代，其中，插针1用于合波信号输入，插针2用于合波信号输出。两个插针的前端面中心均置于准直透镜的物方焦平面上。

本实施例所示的VOA中含有三个反射镜，其中，反射镜1用于反射从插针1中进入的信号光，同时还用于将经衰减调节的信号光反射回插针2输出。应理解，本实施例中的反射镜1的通光范围比图8中的两个反射镜的通光范围大。

需要说明的是，由于本实施例中的输入端插针1端面中心不再严格置于准直透镜的焦点上，因此此时经过准直透镜后的出射光不再是水平平行分布(与水平线夹角为0°)，而与水平线之间存在一定的夹角，假设经过准直透镜后的出射光与水平线之间的夹角为α。为了使经过反射镜1的反射光仍然能够垂直穿通WDL玻片和衰减片的光学表面，反射镜1与水平线的角度将不再呈现45度，而是存在α/2的角度差。此外，本实施例中新增了反射镜3，反射镜3主要用于折转光路，以实现输出端和输入端共用准直透镜。

图10为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图。本实施例提供的VOA相对于图8所示的VOA结构，主要区别在于，本实施例中的VOA去掉了反射镜1和反射光2，WDL玻片直接和输入端准直器连接，衰减片直接和输出端准直器连接。因为图8中反射镜1和反射镜2的组合使用主要用于折叠光路，让信号光输入端和输出端在VOA的同一侧出纤，本实施例中去掉两个反射镜后，VOA的信号光输入端和输出端在上下两侧出纤。

可选地，本实施例中也可以保留图8中两个反射镜中的其中一个，这样VOA的信号光输入端和输出端也是两侧出纤。例如，信号光输入端在图10所示VOA的上侧或下侧，输出端在VOA的右侧。

图11为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图。在本实施例中，VOA采用一组棱镜替代图8中的一组反射镜，以方便在VOA内部安装固定。同时，本实施例中的VOA没有WDL玻片，而是将相应的WDL膜镀在棱镜2的上表面或者棱镜1的下表面上进行代替。

其中，镀有WDL膜的棱镜表面结构如图12所示，图12所示的棱镜以将WDL膜镀在棱镜2的上表面为例。棱镜2可以是一个整体，例如在上表面分区域镀WDL膜，所镀WDL膜将棱镜2的上表面划分为多个子区域，每个子区域对应一个确定的WDL曲线斜率值以及一个WDL位置调节值，例如表1。可选地，棱镜2可以是几组小棱镜的组合，每个小棱镜的上表面分别镀有一组WDL膜，然后将多个小棱镜胶合在一起。

本实施例中，棱镜2相当于前述实施例中的WDL玻片和反射镜的组合，既可以实现WDL的可调节，又能够反射光路，改变合波信号的传输方向。

图13为本申请实施例提供的另一种WDL可调的VOA结构示意图。在本实施例中，VOA内部采用继电器组代替前述实施例中的电机1，同时采用镀膜平板组代替WDL玻片。

其中，继电器组为包含多个继电器的组合，镀膜平板组为包含多个镀膜平板的组合，如图14所示，每个继电器均连接一个镀膜平板，继电器在供电装置的电压下带动与之连接的镀膜平板作两点运动，从而实现镀膜平板接入或者避开信号光路。图14中所示的镀膜平板组共包含2n个镀膜平板，其中n个镀膜平板对应的WDL曲线斜率小于0，n个平板对应的WDL曲线斜率大于0。每个镀膜平板镀有不同的WDL膜，每种WDL膜对应不同的WDL曲线斜率k，如图15所示，其中WDL调节曲线①至④分别对应镀膜平板1’至镀膜平板n’，调节曲线⑤至⑧分别对应镀膜平板1至镀膜平板n。由图15可见，斜率k的取值可正可负，且各个镀膜平板之间的位置顺序可以自由交换，WDL曲线斜率k大于0和小于0的数量也可以自由分配，均不局限于图14和图15示意。

需要说明的是，当合波信号不需要进行WDL调节时，则计算控制单元发送指令给各个继电器将所有镀膜平板全部移出；同时所述多个镀膜平板之间可以进行组合，以实现对所述合波信号WDL调节斜率的精确调节。

可选地，图13中的反射镜1和反射镜2都可以去掉，这样输入端准直器和镀膜平板组直接连接，输出端准直器和衰减片直接连接，VOA的信号光输入端和输出端在上下两侧出纤。

可选地，图13中的反射镜1和反射镜2可以只保留其中一个，这样VOA的信号光输入端和输出端也是两侧出纤。例如，信号光输入端在VOA的上侧或下侧，输出端在VOA的右侧。

可选地，图13中的反射镜1和反射镜2均替换为棱镜，或者将二者之一替换为棱镜，本实施例对比不进行限制。

本实施例中的VOA的工作原理和技术效果可参照前述方法实施例，此处不再进行赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可通过计算控制单元中的程序来指令相关的硬件(例如电机)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，随机接入存储器等。上述硬件中可以包含处理单元或处理器，所述处理单元或者处理器可以是中央处理器，通用处理器、特定集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、微处理器(digitalsignal processor，DSP)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。

本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“首先”、“然后”，“最后”等并不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的方案，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个硬件或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

本申请是参照本发明实施例的产品结构和方法流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种可变光衰减器衰减调节方法，其特征在于，所述方法包括：

可变光衰减器获取镀膜元件的调节信息和衰减片的调节信息，所述镀膜元件的调节信息指示所述镀膜元件的第一目标位置，使合波信号穿通所述镀膜元件的目标子区域，所述目标子区域为所述镀膜元件包括的多个波长相关损耗WDL调节斜率不同的子区域中的一个，所述衰减片的调节信息指示所述衰减片的第二目标位置，使所述合波信号穿通所述衰减片的目标通光区域，所述目标通光区域为所述衰减片包括的多个衰减值不同的通光区域中的一个；

可变光衰减器发送所述镀膜元件的调节信息给第一驱动装置，所述第一驱动装置根据所述镀膜元件的调节信息将所述镀膜元件调节至所述第一目标位置；

可变光衰减器发送所述衰减片的调节信息给第二驱动装置，所述第二驱动装置根据所述衰减片的调节信息将所述衰减片调节至所述第二目标位置。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述可变光衰减器获取所述镀膜元件的调节信息和所述衰减片的调节信息之前，所述方法还包括：

接收外部调节需求，所述外部调节需求包括所述合波信号需要调节的WDL和总衰减值，其中，所述可变光衰减器根据所述合波信号需要调节的WDL获取所述镀膜元件的调节信息；并根据所述总衰减值获取所述衰减片的调节信息。

3.根据权利要求1和2任一所述方法，其特征在于，所述合波信号穿通所述可变光衰减器的总衰减值等于所述合波信号穿通所述镀膜元件产生的衰减值与所述合波信号穿通所述衰减片产生的衰减值之和。

4.根据权利要求1和2任一所述的方法，其特征在于，所述镀膜元件的所述子区域按照所述WDL调节斜率从小到大的顺序依次排列。

5.根据权利要求1和2任一所述的方法，其特征在于，所述可变光衰减器获取所述镀膜元件的调节信息和所述衰减片的调节信息之后，所述可变光衰减器发送所述镀膜元件的调节信息给所述第一驱动装置，同时发送所述衰减片的调节信息给所述第二驱动装置。

6.根据权利要求1和2任一所述的方法，其特征在于，所述可变光衰减器先获取并发送所述镀膜元件的调节信息给所述第一驱动装置，之后所述可变光衰减器获取并发送所述衰减片的调节信息给所述第二驱动装置。

7.根据权利要求1和2任一所述的方法，其特征在于，所述镀膜元件的调节信息、所述合波信号穿通的所述子区域、所述WDL的调节斜率三者具有对应关系，所述对应关系在所述可变光衰减器中预先设置。

8.根据权利要求1和2任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

第一位置传感器向所述可变光衰减器反馈所述镀膜元件的位置，直至所述镀膜元件到达所述第一目标位置；

第二位置传感器向所述可变光衰减器反馈所述衰减片的位置，直至所述衰减片到达所述第二目标位置。

9.根据权利要求1和2任一所述的方法，其特征在于，所述第一驱动装置包括多个继电器，所述多个继电器与多个所述子区域一一连接，用于根据所述镀膜元件的调节信息调节多个所述子区域的位置。

10.一种可变光衰减器，其特征在于，包括：

镀膜元件，用于调节所述可变光衰减器的WDL，所述镀膜元件包括多个WDL调节斜率不同的子区域；

衰减片，用于控制合波信号的功率衰减，所述衰减片包括多个通光区域，所述衰减片不同通光区域对所述合波信号的衰减值不同；

计算控制单元，用于获取镀膜元件的调节信息和衰减片的调节信息，所述镀膜元件的调节信息指示所述镀膜元件的第一目标位置，使所述合波信号穿通所述镀膜元件的目标子区域，所述目标子区域为所述镀膜元件包括的多个波长相关损耗WDL调节斜率不同的子区域中的一个，所述衰减片的调节信息指示所述衰减片的第二目标位置，使所述合波信号穿通所述衰减片的目标通光区域，所述目标通光区域为所述衰减片包括的多个衰减值不同的通光区域中的一个；

第一驱动装置，与所述镀膜元件连接，用于根据所述计算控制单元获取的所述镀膜元件的调节信息调节所述镀膜元件到所述第一目标位置，使所述合波信号穿通所述镀膜元件的所述目标子区域；

第二驱动装置，与所述衰减片连接，用于根据所述计算控制单元获取的所述衰减片的调节信息调节所述衰减片到所述第二目标位置，使所述合波信号穿通所述衰减片的所述目标通光区域。

11.根据权利要求10所述的可变光衰减器，其特征在于，所述计算控制单元获取所述镀膜元件的调节信息和所述衰减片的调节信息之前，还包括：

接收外部调节需求，所述外部调节需求包括所述合波信号需要调节的WDL和总衰减值，其中，所述计算控制单元根据所述合波信号需要调节的WDL获取所述镀膜元件的调节信息；并根据所述总衰减值获取所述衰减片的调节信息。

12.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述合波信号穿通所述可变光衰减器的总衰减值等于所述合波信号穿通所述镀膜元件产生的衰减值与所述合波信号穿通所述衰减片产生的衰减值之和。

13.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述镀膜元件的所述子区域按照所述WDL调节斜率从小到大的顺序依次排列。

14.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述计算控制单元还用于，向所述第一驱动装置发送所述镀膜元件的调节信息。

15.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述计算控制单元还用于，向所述第二驱动装置发送所述衰减片的调节信息。

16.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述镀膜元件的调节信息、所述合波信号穿通的所述子区域、所述WDL的调节斜率三者具有对应关系，所述对应关系在所述可变光衰减器中预先设置。

17.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述可变光衰减器还包括：

第一位置传感器，与所述镀膜元件相连，用于向所述计算控制单元反馈所述镀膜元件的位置；

第二位置传感器，与所述衰减片相连，用于向所述计算控制单元反馈所述衰减片的位置。

18.根据权利要求10和11任一所述的可变光衰减器，其特征在于，所述第一驱动装置包括多个继电器，所述多个继电器与多个所述子区域一一连接，用于根据所述镀膜元件的调节信息调节多个所述子区域的位置。

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