外差光信道监视器的改进的动态范围的制作方法

本公开涉及光信道监视器(opticalchannelmonitor，ocm)，并且更具体地，涉及利用本地振荡器(lo)调制以便改进动态范围的ocm。

背景技术：

光信道监视器(ocm)是能够测量光信号的波长信道中的光功率的设备。ocm可以连接到光网络中的点，以便测量例如光信道在该点处的功率、频率和其它特性。在一些情况下，ocm可以扫描多个波长信道，以便测量该多个信道(例如，跨越一系列波长)中的光功率。例如，ocm可以用于监视波分复用(wavelengthdivisionmultiplexed，wdm)系统中的信道，在波分复用系统中波长信道被复用到公共载波信号以用于在光网络上传输(例如，密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplexed，dwdm)系统，其中波长信道是以50千兆赫(ghz)的频率间隔开，等等)。

技术实现要素：

在一些实现方式中，一种光信道监视器(ocm)可以包含：提供调制信号的调制器；提供已调制的lo信号的本地振荡器(lo)(例如，波长可调谐lo)，该已调制的lo信号通过基于调制信号来调制lo信号而创建；生成一对混合的光信号的混合器，该对混合的光信号基于将已调制的lo信号与输入光信号混合而生成；基于该对混合的光信号来提供第一电信号的光检测器，该第一电信号对应于输入光信号与已调制的lo信号的相干混合；以及基于该第一电信号和该调制信号来提供第二电信号的同步解调器，该第二电信号表示输入光信号的光功率谱。

在一些实现方式中，一种ocm可以包含：提供lo输出的lo；第一混合器，该第一混合器基于将lo输出的第一部分与第一输入光信号混合来生成第一对混合的光信号，该第一输入光信号与第一端口相关联；第二混合器，该第二混合器基于将lo输出的第二部分与第二输入光信号混合来生成第二对混合的光信号，该第二输入光信号与第二端口相关联；基于该第一对混合的光信号来提供第一电信号的第一光检测器，该第一电信号对应于第一输入光信号与lo输出的第一部分的相干混合；以及基于该第二对混合的光信号来提供第二电信号的第二光检测器，该第二电信号对应于第二输入光信号与lo输出的第二部分的相干混合。

在一些实现方式中，一种方法可以包含：由ocm的调制器调制lo信号以创建已调制的lo信号；由ocm的混合器将输入光信号的一部分与已调制的lo信号的一部分混合以创建一对混合的光信号；由ocm的光检测器并基于该对混合的光信号来提供第一电信号，该第一电信号对应于输入光信号的一部分与已调制的lo信号的相干混合；以及由ocm的同步解调器基于第一电信号和调制信号来提供第二电信号，其中第二电信号表示输入光信号的一部分的光功率谱。

附图说明

图1是如本文所述的具有改进的动态范围的示例光信道监视器(ocm)的图。

图2是与示例仿真相关联的图，示出了可以由本文所述的具有改进的动态范围的ocm实现的对动态范围的改进。

图3是能够检测不同偏振的光功率谱的、具有改进的动态范围的示例ocm的图。

图4是能够检测多个输入光信号的光功率谱的、具有改进的动态范围的示例ocm的图。

图5是由本文所述的改进的ocm进行的用于光信道监视的示例处理的流程图。

具体实施方式

以下示例实现方式的详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

常规的ocm使用基于滤波器的技术，以便监视输入光信号的光功率谱(例如，输入光信号的一个或多个波长信道上的光功率)。然而，基于滤波器的ocm具有有限的谱分辨率，这可能不足以满足需要检测相对精细的谱特征的应用中的要求，诸如具有密集封装的子载波的wdm超信道。

相干外差(heterodyne)ocm(本文称为相干ocm)能够改进谱分辨率(例如，与基于滤波的ocm相比)，并且因此可以更好地适合于满足给定应用的要求。然而，常规的相干ocm具有有限的动态范围(例如，近似20db或更小)。有限的动态范围可能由于光学系统内的信号-信号差拍(beat)噪声(本文称为差拍噪声)和检测器噪声引起。值得注意的是，除非光学混合器被完美平衡，否则无法完全减掉差拍噪声，并且该对光电检测器必须具有相同的响应度。为了解决这个问题，可能需要严格的元件要求，诸如：提供具有相对高的光功率(例如，与输入光信号相比)的lo信号的本地振荡器(lo)、以及具有被严格控制的不平衡的混合器。值得注意的是，有限的动态范围存在显著的问题，特别是当正被分析的输入光信号的谱中存在许多波长信道且输入光信号的光功率相对接近lo信号的光功率时。

如上所述，动态范围问题出现在常规的相干ocm中，因为输入光信号的光功率相对接近lo信号的光功率(与典型的外差检测不同，在典型的外差检测中输入信号的功率典型地显著小于lo信号的功率)。例如，在典型的光学系统中，监视点可以在增强掺铒光纤放大器(edfa)之后。edfa可以提供具有近似24dbm的光功率的光信号，并且可以使用抽头将光信号的1％的光功率引导到ocm。在该示例中，1％的光功率近似为4dbm，这意味着ocm处的输入光信号的光功率近似为4dbm。在典型情况下，lo信号的光功率可以相对接近4dbm(即，lo信号的光功率不显著大于输入光信号的光功率)。相对接近lo信号光功率的输入信号光功率在常规相干ocm的谱中将其自身表现为本底噪声(noisefloor)。随着输入光信号的光功率变得更接近lo信号的光功率，本底噪声升高，从而降低ocm的动态范围。如果波长信道中的信号的光功率低于本底噪声，则ocm可能无法检测到信号是存在于波长信道中的，或者可能错误地确定波长信道仅包含噪声。

差拍噪声是共模(commonmode)的，并且理论上可以由相干ocm中的已平衡的检测器电路来移除。然而，在实践中，由于不能容易地或可靠地实现对常规相干ocm的光学部件和电气部件的不平衡的控制，因此难以在适用的波长范围和操作温度范围内实现已足够平衡的检测(例如，系统共模抑制比系统(cmrr)高于25db)。

改进动态范围的一种解决方案是增加lo信号的光功率，以便使lo信号中的光功率显著高于输入光信号中的光功率(例如，与典型的外差检测系统中的情况一样)。然而，增加lo信号功率来改进动态范围最终变得不切实际或甚至不可能(例如，当lo激光器具有有限的输出功率时，诸如16db毫瓦(dbm))。另一种改进动态范围的解决方案是使用自由空间光学部件实现相干ocm，以便实现被平衡的混合器。然而，自由空间光学部件的使用增加了相干ocm的成本和复杂性，并且仍然可能无法被足够平衡。

本文描述的一些实现方式提供了一种具有改进的动态范围的相干ocm(例如，与上述常规的相干ocm相比)。在一些实现方式中，具有改进的动态范围的相干ocm(称为改进的相干ocm)可以利用已强度调制的lo信号，以及在该调制的频率下的同步检测。如下所述，这允许移除不期望的差拍噪声，从而提供改进的动态范围性能并降低lo信号所需的光功率。如下面进一步详细描述的，可以至少部分地使用集成光学器件来实现改进的相干ocm，其降低了改进的相干ocm的成本和复杂性(例如，与使用自由空间光学元件实现的相干ocm相比)。

在一些实现方式中，如下所述，改进的相干ocm降低了lo信号的光功率要求，同时维持或甚至改进了改进的相干ocm的动态范围(例如，与常规的相干ocm相比)。lo信号所需光功率的降低减轻了相关联光学器件(例如，平面光波电路(plc)、硅光子集成器件、集成光学部件等)的性能要求，因此使得能够实现改进的相干ocm的低成本实现方式。此外，在混合器处lo信号所需光功率的降低允许lo信号被分离为多个路径，从而使得能够同时监视多个输入光信号，如下面进一步详细描述的。

图1是具有改进的动态范围的示例光信道监视器(ocm)(本文称为ocm100)的图。如图1所示，ocm100可以包含调制器102、lo104、混合器106、光检测器108和同步解调器114。下面描述ocm100的这些部件的细节，接下来描述ocm100的示例操作。在一些实现方式中，ocm100可以至少部分地实现为集成光学设备(例如，ocm100的一个或多个部件可以使用plc、使用硅光子器件等实现为集成光学部件)。

调制器102包含提供调制信号152(例如，电信号)的部件，该调制信号152要与创建已调制的lo信号154相关联地使用。例如，调制信号152可以用于调制由lo104生成的lo信号。在一些实现方式中，调制信号152可以用于强度调制(例如，使得已调制的lo信号154是被强度调制的信号)。在一些实现方式中，如图1所示，调制器102可以被布置为向lo104和同步解调器114提供调制信号152。

在一些实现方式中，与调制信号152相关联的调制频率可以大于lo发激光频率的扫描速度，并且小于中频(if)电滤波器频率。例如，扫描速度可以是每谱数据点几十微秒(μs)的量级，并且if可以是近似100兆赫兹(mhz)。在该示例中，调制信号152的频率可以在近似0.1mhz到近似100mhz的范围内。在一些实现方式中，调制信号152可以直接调制lo信号。在其它实现方式中，为了在扫描期间维持稳定的输出频率的同时调制lo信号，调制信号152可以驱动与lo104分开的调制器(例如，集成在与lo104相同的光子电路上的光调制器、或者作为分开部件的光调制器)。

lo104包含lo激光器，以提供已调制的lo输出(例如，已调制的lo信号154)。例如，lo104可以包含能够提供已经使用调制信号152而被调制的lo信号的lo激光器。在一些实现方式中，当ocm100扫描与输入光信号150相关联的带宽时，lo信号的波长并因此已调制的lo信号154的波长可以被调节、改变、修改、调谐等。换言之，在一些实现方式中，lo104可以是波长可调谐lo。

在一些实现方式中，可以通过基于调制信号152调制由lo104生成的lo信号，来创建已调制的lo信号154。在一些实现方式中，可以创建已调制的lo信号154，使得已调制的lo信号154的强度随时间在第一状态与第二状态之间变化。第一状态可以包含例如关断状态，在关断状态下已调制的lo信号154具有0mw或接近0mw的光功率。而第二状态可以包含例如接通状态，在接通状态下已调制的lo信号154具有大于0mw(例如，4dbm)的光功率。换言之，在一些实现方式中，与创建已调制的lo信号154相关联地，调制信号152可以利用方波幅度调制。在一些实现方式中，与创建已调制的lo信号154相关联地，可以利用另一种调制技术。例如，可以使用3db调制(例如，使得处于第一状态的已调制的lo信号154的光功率等于处于第二状态的已调制的lo信号154的光功率的近似50％)。通常，可以利用使已调制的lo信号154的光功率在强度上变化的任何调制技术(例如，可以使用正弦调制、三角波调制等)。在一些实现方式中，lo104可以生成已调制的lo信号154，使得已调制的lo信号154具有特定的偏振。

混合器106包含生成一对混合的光信号156(例如，混合的光信号156-1和混合的光信号156-2在图1中示出)的部件。在一些实现方式中，混合器106可以基于将已调制的lo信号154与输入光信号150混合来生成该对混合的光信号156。在一些实现方式中，混合器106可以是波导混合器(例如，2×2波导分离器)。

光检测器108包含部件，该部件接收与输入光信号150相关联的一对混合的光信号156，并且基于该对混合的光信号156提供电信号158(例如，第一电信号)，该电信号158(例如，第一电信号)对应于输入光信号150与已调制的lo信号154的相干混合。在一些实现方式中，光检测器108可以包括一对光电检测器，每个光电检测器被布置成接收该对混合的光信号156中的一个(例如，接收混合的光信号156-1的第一光电检测器和接收混合的光信号156-2的第二光电检测器)。在一些方面，光检测器108可以基于该对混合的光信号156来生成电信号158。在一些实现方式中，电信号158由从第一光电检测器的光电流中减去第二光电检测器的光电流形成。在一些实现方式中，当已调制的lo信号154处于第一状态(例如，较低功率状态)时，电信号158可以包括与输入光信号150相关联的差拍噪声，并且当已调制的lo信号154处于第二状态(例如，较高功率状态)时，电信号158可以包括差拍噪声加上输入光信号150。在一些实现方式中，如下面进一步详细描述的，光检测器108输出的电信号158可以与调制信号152同步地被分析(即，与已调制的lo信号154的调制同步地)，以便与监视输入光信号150的光功率谱相关联地移除差拍噪声。

同步解调器114包含部件(例如，锁定(lock-in)放大器等)，该部件接收电信号158和调制信号152，并基于电信号158和调制信号152来提供电信号160(例如，第二电信号)。如图1所示，电信号160可以表示输入光信号150的光功率谱。因此，同步解调器114可以包含能够同步地比较电信号158和调制信号152的部件，以便生成已经从其移除了差拍噪声并且表示输入光信号150的光功率谱的电信号160。

在一些方面，输入光信号150的光功率谱可以用于导出与输入光信号150相关联的信号光功率、与输入光信号150相关联的信噪比、与输入光信号150相关联的信道中心波长、输入光信号150中的信道波长的宽度、与输入光信号150相关联的信号调制格式等。

在操作的示例中，假设ocm100要扫描与输入光信号150相关联的带宽中的一组波长信道，以便检测输入光信号150的光功率谱(例如，使得可以确定给定的波长信道的光学特性)。

如图1所示，在ocm100扫描期间，调制器102将调制信号152提供给lo104。如进一步所示，调制器102还将调制信号152提供给同步解调器114。lo104接收调制信号152并提供已调制的lo信号154。如上所述，在一些实现方式中，可以创建已调制的lo信号154，使得已调制的lo信号154的强度根据调制信号152的频率而随时间在第一状态(例如，较低功率状态)与第二状态(例如，较高功率)之间变化。如图1中进一步所示，lo104提供已调制的lo信号154作为混合器106的输入。

如进一步所示，混合器106还接收输入光信号150作为另一个输入。如上所述，输入光信号150包含要由ocm100检测其光功率谱的光信号(例如，包含一个或多个波长信道)。混合器106将输入光信号150与已调制的lo信号154混合，以创建一对混合的光信号156(例如，混合的光信号156-1和混合的光信号156-2在图1中示出)。如图所示，混合器106将该对混合的光信号156提供给光检测器108。

光检测器108接收该对混合的光信号156，并且基于该对混合的光信号156来生成电信号158，如下所述，该电信号158被同步地分析以测量输入光信号150的光功率谱。如图所示，光检测器108将电信号158提供给同步解调器114。

同步解调器114接收电信号158和调制信号152，并且生成电信号160。如上所述，电信号160是表示输入光信号150的光功率谱的电信号(已经从其移除了与输入光信号150相关联的差拍噪声)。

同步解调器114对电信号158的分析是与已调制的lo信号154的频率同步的，以便分开地测量与输入光信号150相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150。例如，如图1所示，光检测器108提供电信号158。电信号158是对应于扫描与输入光信号150相关联的带宽期间的给定波长的电信号。

如图所示，对于给定波长，电信号158指示在给定波长下与输入光信号150相关联的差拍噪声的光功率加上与输入光信号150混合的已调制的lo信号154的光功率(即，背景电平的光功率加上与输入光信号150的一段光谱成比例的信号的光功率，在图1中标识为信号+背景电平)、以及在给定波长下差拍噪声的光功率加上与输入光信号150混合的衰减的已调制的lo信号154(即，相对较低功率lo信号)的光功率(即，背景电平的光功率，在图1中标识为衰减的信号+背景电平)。在本文中，电信号158指示在已调制的lo信号154处于第二状态(例如，较高功率状态、接通状态等)的时间期间的信号+背景电平的光功率，并且指示在已调制的lo信号154处于第一状态(例如，较低功率状态、关断状态等)的时间期间的衰减的信号+背景电平的光功率。

如图所示，电信号158被提供给同步解调器114。同步解调器114接收电信号158，并且基于使用调制信号152的同步分析来从电信号158中减去与输入光信号150相关联的差拍噪声(例如，使得电信号160表示在给定时间被监视的输入光信号150的波长的光功率)。由于与输入光信号150相关联的差拍噪声是共模的，因此差拍噪声的幅度不会响应于已调制的lo信号154的光功率的改变而改变。因此，当从与处于第二状态的已调制的lo信号154相关联的光功率测量中减去与处于第一状态的已调制的lo信号154相关联的光功率测量时，同步解调器114移除差拍噪声，仅留下期望的信号。换言之，同步解调器114可以通过处理电信号158来移除差拍噪声，以便从背景电平加上输入光信号150的该段光谱(例如，信号+背景电平)减去背景电平(例如，衰减的信号+背景电平)。然后，同步解调器114提供反映移除了差拍噪声并表示输入光信号150的光功率的电信号160。在一些实现方式中，同步解调可以由模拟域中或数字域中的同步解调器114进行。

因此，作为利用已强度调制的lo信号154的结果，ocm100可用于分开地测量噪声基线(即，衰减的信号+背景电平)和输入光信号150加上噪声(即，信号+背景电平)，并且可以基于噪声基线的测量与输入光信号150加上噪声的测量之间的差异来确定输入光信号150的光功率(例如，由电信号160表示)。

该过程可以随着ocm100扫描与输入光信号150相关联的带宽而进行，以便允许光检测器108检测输入光信号150的光功率谱。在一些实现方式中，由ocm100检测的光功率谱可以用于导出与输入光信号150(在给定波长信道处)相关联的光学特性，诸如信号光功率、信噪比、信道中心波长、信道波长的宽度、信号调制格式等。

在本文中，移除差拍噪声通过降低本底噪声(例如，与由常规的相干ocm可实现的本底噪声相比)而改进ocm100的动态范围和/或降低lo信号所需的光功率(例如，由于可以在不增加lo信号功率的情况下改进动态范围)。lo信号所需光功率的降低减轻了相关联光学器件的性能要求，因此使得能够实现ocm100的低成本实现方式(例如，在plc中、使用硅光子集成器件、使用集成光学部件等)。

图1中示出和描述的部件的数目和布置作为示例而被提供。在实践中，ocm100可以包含比上面示出和描述的那些更多的部件、更少的部件、不同的部件、不同地布置的部件等。附加地或可替代地，ocm100的部件的集合(例如，一个或多个部件)可以进行被描述为由ocm100的部件的另一个集合进行的一个或多个功能。

图2是与示例仿真200相关联的图，示出了可以由ocm100实现的动态范围的改进。在图2中，x轴对应于以千兆赫兹(ghz)为单位的归一化频率，并且y轴对应于以dbm为单位的光功率。在示例仿真200中，输入光信号150包含利用4qam调制的83个信道，该83个信道各自为0dbm以及到ocm100的1％抽头。在图2所示的示例中，中波长信道(例如，从近似-25ghz到近似25ghz的波长信道)衰减了30db。值得注意的是，图2中仅完全图示了83个信道中的三个。

标识为“被测信号”的线表示输入光信号150的波长信道中的光功率。图2中标识为“直接测量”的线图示了使用常规相干ocm(即，不利用lo调制的常规相干ocm)可实现的动态范围。图2中标识为“在lo调制情况下测量”的线图示了使用ocm100可实现的动态范围。如图2所示，常规的相干ocm不具有足够的动态范围来捕获中波长信道，并且因此不能准确地检测中波长信道的存在或中波长信道中的光功率。相反，如图2所示，ocm100具有足够的动态范围来正确测量中波长信道中的光功率。

如上所述，图2仅作为示例提供。其它示例可以与关于图2描述的示例不同。

在一些实现方式中，可以利用ocm100以便检测不同偏振的光功率谱。图3是能够检测不同偏振的光功率谱的具有改进的动态范围的ocm100的示例实现方式的图。图3中示出的ocm100的示例实现方式在本文中称为ocm300。

如图3所示，ocm300可以包含调制器102、lo104、与第一偏振相关联的混合器106(例如，混合器106p)、与第二偏振相关联的混合器106(例如，混合器106s)、与第一偏振相关联的光检测器108(例如，包含光电检测器(pd)111p1和pd111p2的光检测器108p)、与第二偏振相关联的光检测器108(例如，包含pd111s1和pd111s2的光检测器108s)、与第一偏振相关联的同步解调器114(例如，同步解调器114p)、与第二偏振相关联的同步解调器114(例如，同步解调器114s)、偏振分离器109、分离器110和偏振旋转器112。调制器102、lo104、混合器106p、混合器106s、光检测器108p、光检测器108s、同步解调器114p和同步解调器114s可以包含与上面结合图1描述的部件类似的部件。下面描述偏振分离器109、分离器110和偏振旋转器112的细节，接下来描述ocm300的示例操作。

偏振分离器109包含基于偏振来分离光信号的光学部件。例如，偏振分离器可以包含能够将输入光信号150分离成输入光信号150中的具有第一偏振的一部分(在图3中标识为输入光信号150p)和输入光信号150中的具有第二偏振的一部分(在图3中标识为输入光信号150s)的部件。如图3所示，偏振分离器109可以被布置为提供输入光信号150p作为混合器106p的输入，并且提供输入光信号150s作为混合器106s的输入。

分离器110包含将光信号分离(例如，分离为近似相等光功率的至少两个部分)的光学部件。例如，当已调制的lo信号154具有第一偏振时，分离器110可以包含能够将已调制的lo信号154分离为具有第一偏振的第一部分(在图3中标识为已调制的lo信号154p1)和已调制的lo信号154中的具有第一偏振的第二部分(在图3中标识为已调制的lo信号154p2)的光学部件。如图3所示，分离器110可以被布置为提供已调制的lo信号154p1作为混合器106p的输入，并且提供已调制的lo信号154p2作为偏振旋转器112的输入。

偏振旋转器112包含使光信号的偏振旋转的光学部件。例如，偏振旋转器112可以包含部件，该部件能够旋转已调制的lo信号154p2的偏振，以创建已调制的lo信号154中的具有第二偏振的一部分(在图3中标识为已调制的lo信号154s2)。

在操作的示例中，假设ocm300要扫描与输入光信号150相关联的带宽中的一组波长信道，以便检测输入光信号150在第一偏振和第二偏振下的光功率谱(例如，使得可以对于每个偏振，确定给定的波长信道的光学特性)。

如图3所示，并且类似于上述方式，调制器102将调制信号152提供给lo104，以及将调制信号152提供给同步解调器114p和同步解调器114s。lo104接收调制信号152并提供已调制的lo信号154。在该示例中，lo104创建已调制的lo信号154，使得已调制的lo信号154具有第一偏振(即，使得已调制的lo信号154是p偏振的)。如进一步所示，lo104提供已调制的lo信号154作为分离器110的输入。

分离器110接收已调制的lo信号154并将已调制的lo信号154分离为已调制的lo信号154p1和已调制的lo信号154p2。如图所示，已调制的lo信号154p1被提供作为混合器106p的输入，并且已调制的lo信号154p2被提供作为偏振旋转器112的输入。如进一步所示，偏振旋转器112接收已调制的lo信号154p2并旋转已调制的lo信号154p2的偏振，以便创建已调制的lo信号154s2。如图所示，偏振旋转器112提供已调制的lo信号154s2作为混合器106s的输入。

如图3中进一步所示，输入光信号150被提供作为偏振分离器109的输入，并且偏振分离器109将输入光信号150分离为输入光信号150p和输入光信号150s。如图所示，输入光信号150p被提供作为混合器106p的输入，并且输入光信号150s被提供作为混合器106s的输入。

混合器106p将输入光信号150p与已调制的lo信号154p1混合以创建与第一偏振相关联的一对混合的光信号156(在图3中标识为混合的光信号156p1和混合的光信号156p2)。如图所示，混合器106p将混合的光信号156p1提供给光检测器108p的pd111p1，并且将混合的光信号156p2提供给光检测器108p的pd111p2。

混合器106s将输入光信号150s与已调制的lo信号154s2混合以创建与第二偏振相关联的一对混合的光信号156(在图3中标识为混合的光信号156s1和混合的光信号156s2)。如图所示，混合器106s将混合的光信号156s1提供给光检测器108s的pd111s1，并且将混合的光信号156s2提供给光检测器108s的pd111s2。

光检测器108p(即，pd111p1和pd111p2)接收混合的光信号156p1和混合的光信号156p2，并且基于混合的光信号156p1和混合的光信号156p2来提供与输入光信号150p相关联的电信号158p。光检测器108p将电信号158p提供给同步解调器114p。

同步解调器114p接收调制信号152和电信号158p，并且如上所述，与已调制的lo信号154的频率同步地分析光检测器108p的电信号158p，以便分开地测量与输入光信号150p相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150p。如图所示，并且类似于上述方式，同步解调器114p可以基于从电信号158p移除与输入光信号150p相关联的差拍噪声来提供电信号160p，该电信号160p表示输入光信号150p的光功率谱。

光检测器108s(即，pd111s1和pd111s2)接收混合的光信号156s1和混合的光信号156s2，并且基于混合的光信号156s1和混合的光信号156s2来提供与输入光信号150s相关联的电信号158s。光检测器108s将电信号158s提供给同步解调器114s。

同步解调器114s接收调制信号152和电信号158s，并且如上所述，与已调制的lo信号154的频率同步地分析光检测器108s的电信号158s，以便分开地测量与输入光信号150s相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150s。如图所示，并且类似于上述方式，同步解调器114s可以基于从电信号158s移除与输入光信号150s相关联的差拍噪声来提供电信号160s，该电信号160s表示输入光信号150s的光功率谱。

以这种方式，可以利用ocm300以便检测输入光信号150的不同偏振的光功率谱，其具有改进的动态范围。

图3中示出和描述的部件的数目和布置作为示例而被提供。在实践中，ocm300可以包含比上面示出和描述的那些更多的部件、更少的部件、不同的部件、不同地布置的部件等。附加地或可替代地，ocm300的部件的集合(例如，一个或多个部件)可以进行被描述为由ocm300的部件的另一个集合进行的一个或多个功能。

在一些实现方式中，要由lo104提供的信号的所需光功率的降低允许已调制的lo信号154被分离为n(n≥2)个路径，这使得能够同时监视n个输入光信号。图4是能够检测n个输入光信号150的光功率谱的具有改进的动态范围的ocm100的示例实现方式的图。图4中示出的ocm100的实现方式在本文中称为ocm400。

如图4所示，ocm400可以包含调制器102、lo104、与第一偏振相关联的第一混合器106(例如，混合器106pa)、与第二偏振相关联的第一混合器106(例如，混合器106sa)、与第一偏振相关联的第二混合器106(例如，混合器106pb)、与第二偏振相关联的第二混合器106(例如，混合器106sb)。如进一步所示，ocm400可以包含与第一偏振相关联的第一光检测器108(例如，包含pd111pa1和pd111pa2的光检测器108pa)、与第二偏振相关联的第一光检测器108(例如，包含pd111sa1和pd111sa2的光检测器108sa)、与第一偏振相关联的第二光检测器108(例如，包含pd111pb1和pd111pb2的光检测器108pb)、以及与第二偏振相关联的第二光检测器108(例如，包含pd111sb1和pd111sb2的光检测器108sb)。如进一步所示，ocm400可以包含与第一偏振相关联的第一同步解调器114(例如，同步解调器114pa)、与第一偏振相关联的第二同步解调器114(例如，同步解调器114sa)、与第二偏振相关联的第一同步解调器114(例如，同步解调器114pb)、以及与第二偏振相关联的第二同步解调器114(例如，同步解调器114sb)。如进一步所示，ocm400可以包含与第一输入光信号150相关联的偏振分离器109(例如，与输入光信号150a相关联的偏振分离器109a)、与第二输入光信号150相关联的偏振分离器109(例如，与输入光信号150b相关联的偏振分离器109b)。如进一步所示，ocm400可以包含第一分离器110(例如，分离器110a)、第二分离器110(例如，分离器110b)、第三分离器110(例如，分离器110c)、以及偏振旋转器112。这些部件可以包含与上面结合图1和3描述的部件类似的部件。

在操作的示例中，假设ocm400要扫描与输入光信号150a和输入光信号150b相关联的带宽中的一组波长信道，以便检测每个输入光信号150在第一偏振和第二偏振下的光功率谱(例如，使得可以确定每个输入光信号150中的给定波长信道的每个偏振的光学特性)。

如图4所示，并且类似于上述方式，调制器102将调制信号152提供给lo104，以及将调制信号152提供给同步解调器114pa、同步解调器114sa、同步解调器114ps和同步解调器114sb。lo104接收调制信号152并提供已调制的lo信号154。在该示例中，lo104创建已调制的lo信号154，使得已调制的lo信号154具有第一偏振(即，使得已调制的lo信号154是p偏振的)。如进一步所示，lo104提供已调制的lo信号154作为分离器110a的输入。

分离器110a接收已调制的lo信号154并将已调制的lo信号154分离为已调制的lo信号154p1和已调制的lo信号154p2。如图所示，已调制的lo信号154p1被提供作为分离器110b的输入，并且已调制的lo信号154p2被提供作为偏振旋转器112的输入。

分离器110b接收已调制的lo信号154p1并将已调制的lo信号154p1分离为已调制的lo信号154p3和已调制的lo信号154p4。如图所示，已调制的lo信号154p3被提供作为混合器106pa的输入，并且已调制的lo信号154p4被提供作为混合器106pb的输入。

如进一步所示，偏振旋转器112接收已调制的lo信号154p2并旋转已调制的lo信号154p2的偏振，以便创建已调制的lo信号154s2。如图所示，偏振旋转器112提供已调制的lo信号154s2作为分离器110c的输入。

分离器110c接收已调制的lo信号154s2并将已调制的lo信号154s2分离为已调制的lo信号154s3和已调制的lo信号154s4。如图所示，已调制的lo信号154s3被提供作为混合器106sa的输入，并且已调制的lo信号154s4被提供作为混合器106sb的输入。

如图4中进一步所示，输入光信号150a被提供(例如，经由ocm400的第一端口)作为偏振分离器109a的输入，并且偏振分离器109a将输入光信号150a分离为输入光信号150pa和输入光信号150sa。如图所示，输入光信号150pa被提供作为混合器106pa的输入，并且输入光信号150sa被提供作为混合器106sa的输入。

如图4中进一步所示，输入光信号150b被提供(例如，经由ocm400的第二端口)作为偏振分离器109b的输入，并且偏振分离器109b将输入光信号150b分离为输入光信号150pb和输入光信号150sb。如图所示，输入光信号150pb被提供作为混合器106pb的输入，并且输入光信号150sb被提供作为混合器106sb的输入。

混合器106pa将输入光信号150pa与已调制的lo信号154p3混合以创建与第一偏振相关联的第一对混合的光信号156(在图4中标识为混合的光信号156pa1和混合的光信号156pa2)。如图所示，混合器106pa将混合的光信号156pa1提供给光检测器108pa的pd111pa1，并且将混合的光信号156pa2提供给光检测器108pa的pd111pa2。

混合器106sa将输入光信号150sa与已调制的lo信号154s3混合以创建与第二偏振相关联的第一对混合的光信号156(在图4中标识为混合的光信号156sa1和混合的光信号156sa2)。如图所示，混合器106sa将混合的光信号156sa1提供给光检测器108sa的pd111sa1，并且将混合的光信号156sa2提供给光检测器108sa的pd111sa2。

混合器106pb将输入光信号150pb与已调制的lo信号154p4混合以创建与第一偏振相关联的第二对混合的光信号156(在图4中标识为混合的光信号156pb1和混合的光信号156pb2)。如图所示，混合器106pb将混合的光信号156pb1提供给光检测器108pb的pd111pb1，并且将混合的光信号156pb2提供给光检测器108pb的pd111pb2。

混合器106sb将输入光信号150sb与已调制的lo信号154s4混合以创建与第二偏振相关联的第二对混合的光信号156(在图4中标识为混合的光信号156sb1和混合的光信号156sb2)。如图所示，混合器106sb将混合的光信号156sb1提供给光检测器108sb的pd111sb1，并且将混合的光信号156sb2提供给光检测器108sb的pd111sb2。

光检测器108pa(即，pd111pa1和pd111pa2)接收混合的光信号156pa1和混合的光信号156pa2，并且基于混合的光信号156pa1和混合的光信号156pa2来提供与输入光信号150pa相关联的电信号158pa。光检测器108pa将电信号158pa提供给同步解调器114pa。同步解调器114pa接收调制信号152和电信号158pa，并且如上所述，与已调制的lo信号154的频率同步地分析光检测器108pa的电信号158pa，以便分开地测量与输入光信号150pa相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150pa。如图所示，并且类似于上述方式，同步解调器114pa可以基于调制信号152和电信号158pa来提供电信号160pa，该电信号160pa表示输入光信号150pa的光功率谱。

光检测器108sa(即，pd111sa1和pd111sa2)接收混合的光信号156sa1和混合的光信号156sa2，并且基于混合的光信号156sa1和混合的光信号156sa2来提供与输入光信号150sa相关联的电信号158sa。光检测器108sa将电信号158sa提供给同步解调器114sa。同步解调器114sa接收调制信号152和电信号158sa，并且如上所述，与已调制的lo信号154的频率同步地分析光检测器108sa的电信号158sa，以便分开地测量与输入光信号150sa相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150sa。如图所示，并且类似于上述方式，同步解调器114sa可以基于调制信号152和电信号158sa来提供电信号160sa，该电信号160sa表示输入光信号150sa的光功率谱。

光检测器108pb(即，pd111pb1和pd111pb2)接收混合的光信号156pb1和混合的光信号156pb2，并且基于混合的光信号156pb1和混合的光信号156pb2来提供与输入光信号150pb相关联的电信号158pb。光检测器108pb将电信号158pb提供给同步解调器114pb。同步解调器114pb接收调制信号152和电信号158pb，并且如上所述，与已调制的lo信号154的频率同步地分析光检测器108pb的电信号158pb，以便分开地测量与输入光信号150pb相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150pb。如图所示，并且类似于上述方式，同步解调器114pb可以基于调制信号152和电信号158pb来提供电信号160pb，该电信号160pb表示输入光信号150pb的光功率谱。

光检测器108sb(即，pd111sb1和pd111sb2)接收混合的光信号156sb1和混合的光信号156sb2，并且基于混合的光信号156sb1和混合的光信号156sb2来提供与输入光信号150sb相关联的电信号158sb。光检测器108sb将电信号158sb提供给同步解调器114sb。同步解调器114sb接收调制信号152和电信号158sb，并且如上所述，与已调制的lo信号154的频率同步地分析光检测器108sb的电信号158sb，以便分开地测量与输入光信号150sb相关联的差拍噪声、以及差拍噪声加上输入光信号150sb。如图所示，并且类似于上述方式，同步解调器114sb可以提供电信号160sb，该电信号160sb表示输入光信号150sb的光功率谱。

以这种方式，可以利用ocm400以便检测不同输入光信号150的光功率谱，并且可选地检测每个输入光信号150的不同偏振上的光功率谱，其具有改进的动态范围。值得注意的是，ocm400允许同时检测不同输入光信号150的光功率谱，并且因此不需要与选择输入光信号150以进行光功率谱的检测相关联的切换部件。结果，降低了ocm400的成本和复杂性，同时增加了ocm400的扫描速度(例如，与需要选择输入光信号150的实现方式相比)。

如ocm400进一步所示，单个lo104可以被用于同时分析多个输入光信号150(例如，经由不同的输入端口提供的)。由于如上所述的对lo信号进行调制改进了ocm400的动态范围，使得这成为可能。如上所述，改进的动态范围意味着降低了lo信号的光功率要求。在本文中，由于lo信号的光功率要求降低，因此给定lo104可以能够提供具有足够的光功率的已调制的lo信号154，使得已调制的lo信号154可以被分离(例如，分离为n个部分)同时维持可接受的动态范围。

值得注意的是，虽然ocm400示出了用于检测两个(n＝2)输入光信号150中的每个输入光信号150的不同偏振的光功率谱的示例实现方式，但是其它实现方式也是可能的。例如，可以以与图4所示的方式相似的方式，实现对于多于两个输入光信号150的光功率谱(例如，在单个偏振下、分开地在每个偏振下、在两个偏振下等)的检测。

此外，虽然ocm400示出了基于已调制的lo信号154来检测两个输入光信号150中的每个输入光信号150的不同偏振的光功率谱的示例实现方式，但是其它实现方式也是可能的。例如，可以在不使用已调制的lo信号154的情况下，实现光功率谱(例如，在单个偏振下、分开地在每个偏振下、在两个偏振下等)的检测。在这种情况下，ocm400可以不包含调制器102，并且lo104的未调制的输出可以与生成电信号158相关联地使用。换言之，在一些实现方式中，可以在不对lo104的输出进行调制的情况下，监视多个输入光信号150。

图4中示出和描述的部件的数目和布置作为示例而被提供。在实践中，ocm400可以包含比上面示出和描述的那些更多的部件、更少的部件、不同的部件、不同地布置的部件等。附加地或可替代地，ocm400的部件的集合(例如，一个或多个部件)可以进行被描述为由ocm400的部件的另一个集合进行的一个或多个功能。

图5是由本文所述的改进的ocm进行的用于光信道监视的示例处理500的流程图。在一些实现方式中，图5的一个或多个处理框可以由ocm(例如，ocm100)的一个或多个部件进行。

如图5所示，处理500可以包含使用调制信号来调制lo信号以创建已调制的lo信号(框510)。例如，ocm(例如，使用调制器102)可以使用调制信号(例如，调制信号152)来调制lo信号以创建已调制的lo信号(例如，已调制的lo信号154)，如本文所述。

如图5中进一步所示，处理500可以包含将输入光信号的一部分与已调制的lo信号的一部分混合以创建一对混合的光信号(框520)。例如，ocm(例如，使用混合器106)可以将输入光信号(例如，输入光信号150)的一部分与已调制的lo信号的一部分混合以创建一对混合的光信号(例如，混合的光信号156)，如本文所述。

如图5中进一步所示，处理500可以包含基于该对混合的光信号来提供第一电信号，该第一电信号对应于输入光信号的该部分与已调制的lo信号的相干混合(框530)。例如，ocm(例如，使用光检测器108)可以基于该对混合的光信号来提供相关联的第一电信号(例如，电信号158)，该第一电信号(例如，电信号158)对应于输入光信号的该部分与已调制的lo信号的相干混合，如本文所述。

如图5中进一步所示，处理500可以包含基于第一电信号和调制信号来提供表示输入光信号的该部分的光功率谱的第二电信号(框540)。例如，ocm(例如，使用光检测器108)可以基于第一电信号和调制信号来提供第二电信号(例如，电信号160)，该第二电信号(例如，电信号160)表示输入光信号的该部分的光功率谱，如本文所述。

处理500可以包含附加的实现方式，诸如下面描述的和/或结合本文别处描述的一个或多个其它处理的任何单个实现方式或实现方式的任何组合。

在一些实现方式中，ocm可以对于两个偏振来检测光功率谱。例如，已调制的lo信号的该部分可以具有第一偏振，并且输入光信号的该部分可以具有第一偏振。在本文中，ocm(例如，使用另一个混合器106)可以将已调制的lo信号的另一个部分(例如，已调制的lo信号154的另一个部分)与输入光信号的另一个部分(例如，输入光信号150的另一个部分)混合以创建另一对混合的光信号(例如，另一对混合的光信号156)，已调制的lo信号的另一部分和输入光信号的另一部分具有第二偏振。ocm(例如，使用另一个光检测器108)可以基于另一对混合的光信号来提供第三电信号，该第三电信号对应于输入光信号的另一部分与已调制的lo信号的另一部分的相干混合，并且可以(例如，使用另一个同步解调器114)基于调制信号和第三电信号来提供第四电信号，该第四电信号表示输入光信号的另一部分的光功率谱。在一些实现方式中，ocm(例如，使用偏振分离器109)可以将输入(例如，输入光信号150)分离为输入光信号的该部分和输入光信号的另一部分。在一些实现方式中，ocm(例如，使用偏振旋转器112)可以旋转已调制的lo信号的另一部分的偏振，以便使已调制的lo信号的另一部分具有第二偏振。

在一些实现方式中，ocm可以对于多个输入光信号检测光功率谱。在一些实现方式中，ocm(例如，使用另一个混合器106)可以将另一个输入光信号(例如，另一个输入光信号150)的一部分与已调制的lo信号的另一个部分(例如，已调制的lo信号154的另一个部分)混合，以便创建另一对混合的光信号(例如，另一对混合的光信号156)。在本文中，ocm(例如，使用另一个光检测器108)可以基于另一对混合的光信号来提供第三电信号，该第三电信号对应于另一输入光信号与已调制的lo信号的另一部分的相干混合。ocm(例如，使用另一个同步解调器114)可以提供第四电信号(例如，另一个电信号160)，该第四电信号(例如，另一个电信号160)表示另一输入光信号的该部分的光功率谱。

在一些实现方式中，当已调制的lo信号处于第一状态(例如，较高功率状态)时，光检测器的输出包括与输入光信号相关联的差拍噪声，并且当已调制的lo信号处于第二状态(例如，较低功率状态)时，光检测器的输出包括差拍噪声加上输入光信号。

在一些实现方式中，光功率谱用于导出以下中的至少一个：信号光功率、信噪比、信道中心波长、信道波长的宽度或信号调制格式。在一些实现方式中，混合器是波导混合器。在一些实现方式中，ocm至少部分地实现为集成光学设备。

在一些实现方式中，调制信号的频率在近似10mhz到近似100mhz的范围内。在一些实现方式中，与创建已调制的lo信号相关联地，调制信号利用方波幅度调制。

尽管图5示出了处理500的示例框，但是在一些实现方式中，与图5描绘的框相比，处理500可以包含附加的框、更少的框、不同的框或不同布置的框。附加地或可替代地，可以并行进行处理500的两个或更多个框。

本文描述的一些实现方式提供了具有改进的动态范围的ocm100。在一些实现方式中，ocm100可以利用已强度调制的lo信号154、以及在该调制的频率下的同步检测。这允许移除不期望的差拍噪声，从而提供改进的动态范围性能并降低lo信号所需的光功率，如上所述。如本文所述，可以至少部分地使用集成光学器件来实现ocm100，其降低了改进的相干ocm的成本和复杂性。

在一些实现方式中，如本文所述，ocm100降低了lo信号的光功率要求，同时维持或甚至改进了动态范围。lo信号所需光功率的降低减轻了相关联光学器件的性能要求，因此使得能够实现ocm100的低成本实现方式(例如，平面光波电路(plc)、硅光子集成部件、集成光学部件等)。此外，lo信号所需光功率的降低允许lo信号被分离为多个路径，从而使得能够同时监视多个输入光信号150，如上所述。

前述公开提供了说明和描述，但并非旨在穷举或将实现方式限制为所公开的精确形式。可以根据上述公开进行修改和变化，或者可以从实现方式的实践中获得修改和变化。

如本文所使用的，术语“部件”旨在广义地解释为硬件、固件和/或硬件和软件的组合。

本文结合阈值描述了一些实现方式。如本文所使用的，取决于上下文，满足阈值可以指值大于阈值、多于阈值、高于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、少于阈值、低于阈值、小于或等于阈值、等于阈值等。

尽管在权利要求中阐述了和/或在说明书中公开了特征的特定组合，但是这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。实际上，许多这些特征可以以未在权利要求中具体阐述和/或未在说明书中公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接仅从属于一个权利要求，但是各种实现方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集合中的每个其他权利要求组合。

除非明确地如此描述，否则这里使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如在此所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如在此所使用的，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关项目和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅意指一个项目的情况下，使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如这里所使用的，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等意图是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在意为“至少部分地基于”。