專利名稱：光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過光纖傳輸線傳輸信號(hào)光(多路復(fù)用的信號(hào)光)的光傳輸系統(tǒng)，其中將包括在一個(gè)信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道多路復(fù)用。
背景技術(shù)：
波分多路復(fù)用(WDM)光學(xué)傳輸系統(tǒng)通過光纖傳輸線來傳輸包括多個(gè)信號(hào)信道的多路復(fù)用的信號(hào)光，從而可以高速傳輸/接收大量的信息。該光學(xué)傳輸系統(tǒng)通過降低整個(gè)信號(hào)光傳播路徑的累積色散絕對值，可以抑制信號(hào)光的波形變劣。由此，該光學(xué)傳輸系統(tǒng)可以提高比特率并允許更大容量。
例如日本專利公開11-204866中披露了一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，用于將多路復(fù)用信號(hào)光中包括的多個(gè)信號(hào)信道多路分解為多個(gè)帶，并對每個(gè)帶進(jìn)行色散補(bǔ)償，由此，降低了每個(gè)帶的累積色散絕對值。
在文獻(xiàn)1D.A.Atlas的“Chromatic Dispersion Limitationsdue to semiconductor laser chirping in conventional and dispersion-shifted single-mode fiber systerm”(O ptics letters，Vol.13，No.11第1035-1037頁，1988年)中，顯示了在采用直接調(diào)制的半導(dǎo)體激光器光源作為信號(hào)光源的系統(tǒng)中累積色散和傳輸特征之間的關(guān)系。在文獻(xiàn)1中，指出了色散阻尼(dispersion resistance)的值，以獲得良好的信號(hào)光傳輸質(zhì)量，當(dāng)比特率為2.5Gb/s時(shí)，該色散阻尼是1200ps/nm，當(dāng)比特率為10Gb/s時(shí)，該色散阻尼是80ps/nm。
在文獻(xiàn)2M.Kakui等人的“2.4 Gbit/s repeaterlesstransmission over 306 km non-dispersion-shifted fiber using directlymodulated DFB-LD and dispersion-compensating fiber”(Electronics letters，Vol.31，No.1第51-52頁，1995年)披露的一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，試圖使累積色散絕對值幾乎為0，其中采用直接調(diào)制的半導(dǎo)體激光器光源作為信號(hào)光源，采用色散補(bǔ)償光纖作為色散補(bǔ)償器。
在文獻(xiàn)3M.Tanaka等人的“Water-peak-suppressed non-zero dispersion shifted fiber for full spectrum coarse WDMtransimission in metro networks”(OFC 2002 WA2)披露的一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，采用因?yàn)榻咏?.38μm波長的OH自由基(OH-radical)減少而具有損耗峰值的光纖，文獻(xiàn)3中顯示，采用直接調(diào)制的半導(dǎo)體激光器光源作為信號(hào)光源，當(dāng)比特率為2.5Gb/s時(shí)，累積色散約為1000ps/nm，傳輸損失(transmission penalty)是1dB。

發(fā)明內(nèi)容
在研究了上述傳統(tǒng)光學(xué)傳輸系統(tǒng)之后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下問題。進(jìn)行CWDM(粗略WDM)光學(xué)傳輸?shù)钠渲行盘?hào)光信道間距(信號(hào)波長間距)較寬的光學(xué)傳輸系統(tǒng)(例如參見日本專利公開2000-156702)通常用于通訊需求較小的路線，并且作為信號(hào)光源的半導(dǎo)體激光器光源通常是直接調(diào)制的，并且由于降低系統(tǒng)成本的需要，不進(jìn)行色散補(bǔ)償。
另外，作為光纖傳輸線的光纖通常在信號(hào)波長內(nèi)具有正色散，從而當(dāng)補(bǔ)償色散時(shí)，在該光纖傳輸線內(nèi)插入在波長信號(hào)內(nèi)具有負(fù)色散的色散補(bǔ)償光纖。但是，該色散補(bǔ)償光纖所代表的色散補(bǔ)償器通常具有插入損耗隨著色散補(bǔ)償量的增加而增加的傾向。因此，當(dāng)對色散的補(bǔ)償超出了需要的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)的傳輸損耗明顯增加。
有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，它可以對信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光進(jìn)行高質(zhì)量的傳輸，其結(jié)構(gòu)特別適合于CWDM光學(xué)傳輸。
本發(fā)明的光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括包括直接調(diào)制光源的光發(fā)送器；光接收器；設(shè)置在光發(fā)送器和光接收器之間的至少一個(gè)光纖傳輸線；以及至少一個(gè)色散補(bǔ)償器。在信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用為信號(hào)光。光接收器接收從光發(fā)送器中輸出的信號(hào)光。光纖傳輸線是傳輸介質(zhì)，其中多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光(多路復(fù)用的信號(hào)光)通過該介質(zhì)傳播。色散補(bǔ)償器對第二波長帶而不是包括在光纖傳輸線內(nèi)的零色散波長的第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組進(jìn)行色散補(bǔ)償。當(dāng)然，光發(fā)送器可以輸出信號(hào)波長帶內(nèi)的某些信道。
在該光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，多個(gè)信號(hào)信道首先由多路復(fù)用器進(jìn)行多路復(fù)用，然后該多路復(fù)用的信號(hào)光通過光纖傳輸線傳播。然后在多路復(fù)用的信號(hào)光內(nèi)包括的信號(hào)信道通過多路分解器進(jìn)行多路分解，分別由光接收器接收每個(gè)信號(hào)信道。因此在將色散補(bǔ)償器設(shè)置在光發(fā)送器的信號(hào)發(fā)送端和光纖的信號(hào)進(jìn)入端之間的光學(xué)路徑上的結(jié)構(gòu)中，用于將多個(gè)信號(hào)信道之中的第二波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組多路復(fù)用的多路復(fù)用器設(shè)置在色散補(bǔ)償器的前級。在將色散補(bǔ)償器設(shè)置在光纖傳輸線的信號(hào)輸出端和光接收器的信號(hào)接收端之間的一個(gè)光學(xué)路徑上的結(jié)構(gòu)中，用于將多個(gè)信號(hào)信道多路分解為第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組和第二波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組的多路分解器設(shè)置在色散補(bǔ)償器的前級。
尤其是，利用本發(fā)明的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，當(dāng)在第二波長帶內(nèi)在光纖傳輸線和色散補(bǔ)償器中的總體色散變得最大的特定波長處的比特率是B(Gb/s)時(shí)，在該特定波長處的色散值大于0(ps/nm)，為7500/B2(ps/nm)或更小。而且，在該整個(gè)系統(tǒng)中，在第二波長帶內(nèi)每個(gè)信道的損耗小于在第一波長帶內(nèi)信號(hào)信道損耗之中的最大損耗?；蛘撸诙ㄩL帶內(nèi)的信號(hào)信道所接收的功率之中的最低接收功率高于在第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道的光纖傳輸線的光功率之中的最低光功率。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，在來自光發(fā)送器的多個(gè)信號(hào)信道之中，第二波長帶而不是第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組內(nèi)的色散由設(shè)置在光纖傳輸線的前級、中級或者后級中的色散補(bǔ)償器進(jìn)行色散補(bǔ)償。這是因?yàn)榈谝徊ㄩL帶是包含光纖傳輸線的零色散波長的波長帶，而第二波長帶是其它波長帶。換句話說，第二波長帶是其中色散的絕對值大于靠近零色散波長的第一波長帶的波長帶，因此在第二波長帶的信號(hào)信道組中的色散被選擇地色散補(bǔ)償。而且通過如上所述設(shè)定包括光纖傳輸線和該系統(tǒng)的色散補(bǔ)償器的整個(gè)系統(tǒng)的損耗特性和色散特性，根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)能夠高質(zhì)量傳輸其中在信號(hào)波長帶包括的多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光，尤其是CWDM光傳輸。還有，該色散補(bǔ)償器可以只設(shè)置用于在第二波長帶中的信道，因此降低了系統(tǒng)成本。另外，信道間距在CWDM光傳輸中較寬，因此可以使用廉價(jià)的濾光器作為多路分解器。
在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，在第二波長帶中的所有信號(hào)信道中在光纖傳輸線和色散補(bǔ)償器中的總體色散大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。在該情況中，可以減小在第二波長帶中的色散補(bǔ)償量，并且可以有效抑制在第二波長帶中的損耗增加。因此，可以進(jìn)行更高質(zhì)量的信號(hào)光傳輸。
還有，在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，在第二波長帶中包含的信號(hào)信道之中的至少一個(gè)信號(hào)信道的比特率高于在第一波長帶中的所有信號(hào)信道的任何比特率。在該情況中，可以從色散補(bǔ)償側(cè)有意地提高傳輸速度，因此，可以預(yù)期能夠以低成本用簡單地結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)改進(jìn)。
在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，色散補(bǔ)償器包括色散補(bǔ)償光纖。在該情況中，當(dāng)色散補(bǔ)償量較低時(shí)可以預(yù)期損耗降低，并且可以更加顯著地抑制在第二波長帶中的損耗增加。
還有，在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，該光纖傳輸線可以包括具有接近波長1.3μm的零色散波長的單模光纖。在該情況中，可以使用已經(jīng)鋪設(shè)的包括單模光纖的光纖傳輸線，因此降低了系統(tǒng)成本。
在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸中，優(yōu)選的是，在1.38μm下的光纖傳輸線其傳輸損耗小于在波長1.31μm下的傳輸損耗。在該情況中，可以使用接近波長1.38μm的信道，從而可以有更大的容量。
在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，該光纖傳輸線具有在1.35μm至1.5μm的波長范圍內(nèi)的零色散波長。在該情況中，在信號(hào)波長帶的較短波長側(cè)處的光纖傳輸線的色散為負(fù)值(或者稍微的正值)，因此可以提高在該信號(hào)波長帶中包含的所有信號(hào)信道的傳輸特性。
還優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)還包括用于將拉曼(Raman)放大泵浦光(pumping light)提供進(jìn)該光纖傳輸線的泵浦光提供裝置，以便對通過該光纖傳輸線傳播的信號(hào)光進(jìn)行拉曼放大。在該情況中，信號(hào)光在被提供有拉曼放大泵浦光的光纖傳輸線中被拉曼放大，因此可以降低有效傳輸損耗，并且可以補(bǔ)償由于該色散補(bǔ)償器的插入而導(dǎo)致的損耗增加。
在根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，泵浦光提供裝置可以向光纖傳輸線提供拉曼放大泵浦光，其中包含在1.2μm至1.3μm的波長范圍內(nèi)的多條泵浦信道被多路復(fù)用。在該情況中，其中傳輸損耗尤其高的接近1.31μm波長的信號(hào)信道被拉曼放大，并且可以減小接近該波長的有效傳輸損耗。
根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)還可以包括用于向色散補(bǔ)償光纖提供拉曼放大泵浦光的泵浦光提供裝置，它對通過作為色散補(bǔ)償器的色散補(bǔ)償光纖傳播的該信號(hào)光拉曼放大。在該情況中，可以降低色散補(bǔ)償光纖的有效傳輸損耗，因此可以提高損耗預(yù)算并且可以改善該系統(tǒng)的可靠性。
從下面給出的詳細(xì)說明和附圖中可以更全面地理解本發(fā)明，這些附圖只是以舉例說明的方式給出，不應(yīng)該被認(rèn)為是對本發(fā)明進(jìn)行限制。
從下面給出的詳細(xì)說明中將了解本發(fā)明的其它應(yīng)用范圍。但是，應(yīng)該理解的是，該詳細(xì)說明和具體實(shí)施例雖然表明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是只是以舉例說明的方式給出，因?yàn)楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員從該詳細(xì)說明中可以作出在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和改進(jìn)。


圖1描繪了本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的第一實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)；圖2描繪了根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的第一應(yīng)用實(shí)施例的結(jié)構(gòu)；圖3描繪了根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的第二應(yīng)用實(shí)施例的結(jié)構(gòu)；圖4A和4B為用來說明根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的損耗特性和色散特性的曲線圖；圖5為用來說明根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的損耗特性的曲線圖；圖6描繪了在根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案中每條信道所接收的功率(給接收器的輸入功率)；圖7描繪出本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的第二實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)；圖8描繪出本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的第三實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)；圖9A和9B的曲線圖描繪出根據(jù)在圖8中所示的第三實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的色散特性和損耗特性；圖10描繪出在根據(jù)在圖8中所示的第三實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)中每條信道所接收到的功率；并且圖11描繪了本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的第四實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照圖1至3、4A、4B、5至8、9A、9B、10和11對本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。在這些附圖的說明中，用相同的參考標(biāo)號(hào)來標(biāo)識(shí)相同的組成元件，省略其多余的說明。
(第一實(shí)施方案)首先，將對本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的第一實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖1描繪了本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)第一實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。在圖1中所示的光傳輸系統(tǒng)包括N個(gè)(N為大于等于2的整數(shù))直接調(diào)制光源111至11N(包含在光發(fā)送器中)、多路復(fù)用器12、N個(gè)接收器211至21N(包含在光接收器中)、多路分解器22、色散補(bǔ)償器23、多路分解器241、多路分解器242以及光纖傳輸線30。
每個(gè)直接調(diào)制光源11n(n為1或更大、N或更小的任意整數(shù))包括輸出波長為λn的光(信號(hào)信道)的半導(dǎo)體激光器光源。多路復(fù)用器12多路復(fù)用從每個(gè)直接調(diào)制光源11n輸出的波長為λn的信號(hào)信道，并且將經(jīng)多路復(fù)用的信號(hào)光(包括波長為λ1至λN的信號(hào)信道)發(fā)送至光纖傳輸線30。λ1至λN的信號(hào)信道波長包含在從大約1.3μm至大約1.61μm的信號(hào)波長帶中，并且信道間距相對較寬。換句話說，該光傳輸系統(tǒng)1是一種進(jìn)行CWDM光傳輸?shù)南到y(tǒng)。
該光纖傳輸線30將從多路復(fù)用器12輸出的經(jīng)多路復(fù)用的信號(hào)光傳送到多路分解器22中。該光纖傳輸線30優(yōu)選是一種具有接近1.3μm波長的零色散波長的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，或者是具有在1.35μm至1.5μm的波長范圍中的零色散波長的非零色散位移光纖(NZDSF)。優(yōu)選的是，該光纖傳輸線30在1.38μm的波長下其傳輸損耗小于在1.31μm波長下的傳輸損耗。
多路分解器22設(shè)置在光纖傳輸線的后級中，并且將在經(jīng)光纖傳輸線30傳播的多路復(fù)用信號(hào)光中包括的波長為λ1至λN的信號(hào)信道多路分解為在第一波長帶Λ1中的信號(hào)信道組以及在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道組。第一波長帶Λ1是包括光纖傳輸線30的零色散波長的波長帶，而第二波長帶Λ2是其它波長帶。當(dāng)光纖傳輸線30是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖時(shí)，第二波長帶Λ2位于離第一波長帶Λ1波長更長的一側(cè)。
色散補(bǔ)償器23對通過多路分解器22多路分解的在第二波長帶Λ2中包含的波長為λM+1至λN(M為大于等于2小于等于(N-1)的整數(shù))的信號(hào)信道組的色散進(jìn)行色散補(bǔ)償。色散補(bǔ)償器23具有與在第二波長帶Λ2中的光纖傳輸線30的色散相反符號(hào)的色散。對于色散補(bǔ)償器23而言，例如色散補(bǔ)償光纖是合適的，并且在該情況中，損耗較小，與其它光纖連接容易，并且可以用在寬帶中。色散補(bǔ)償器23可以是大型光學(xué)裝置，并且在該情況中色散補(bǔ)償器具有周期性，可以用在寬帶中，其中色散特性可變，并且甚至可以用在高輸入功率下。并且色散補(bǔ)償器23可以是扁平光導(dǎo)(optical guide)型光學(xué)裝置，并且在該情況下可以減小尺寸，該色散補(bǔ)償器23可以用在寬帶中，并且可以用在高輸入功率下。
多路分解器241將通過多路分解器22多路分解的在第一波長帶Λ1中包含的波長為λ1至λM的信號(hào)信道多路分解成每個(gè)信道波長。多路分解器242輸入其色散由色散補(bǔ)償器23補(bǔ)償?shù)陌诘诙ㄩL帶Λ2中的波長λM+1至λN的信號(hào)信道，并且將這些信號(hào)信道多路分解成每個(gè)信道波長。每個(gè)接收器21n接收從多路分解器241或多路分解器242輸出的波長為λn的信道。
該光傳輸系統(tǒng)1如下進(jìn)行操作。從直接調(diào)制光源11n中輸出的波長為λn的信道通過多路復(fù)用器12被多路復(fù)用，并且將包括波長為λ1至λN的信號(hào)信道在內(nèi)的多路復(fù)用信號(hào)光發(fā)送至光纖傳輸線30。通過光纖傳輸線30傳送的包含在多路復(fù)用信號(hào)光中的波長為λ1至λN的信號(hào)信道通過多路分解器22被多路分解成在第一波長帶Λ1中的信號(hào)信道組和在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道組。通過多路分解器22多路分解的、包括在其色散絕對值小的第一波長帶Λ1中的波長為λ1至λM的信號(hào)信道組，通過多路分解器241被進(jìn)一步多路分解成每個(gè)信道波長，并且分別通過接收器211至21M接收。通過多路分解器22多路分解的、包括在其色散絕對值大的第二波長帶Λ2中的波長為λM+1至λN的信號(hào)信道組由色散補(bǔ)償器23進(jìn)行色散補(bǔ)償，然后通過多路分解器242被多路分解成每個(gè)信道波長，并且分別通過接收器21M+1至21N接收。
這時(shí)，當(dāng)在第二波長帶Λ2中在光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償器23中總色散變得最高的特定波長下比特率為B(Gb/s)時(shí)，該特定波長的色散數(shù)值被設(shè)定為大于0(ps/nm)，但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
而且在整個(gè)系統(tǒng)中，在第二波長帶Λ2中的每個(gè)信號(hào)信道處的損耗被設(shè)定為低于在第一波長帶Λ1中的信道損耗中的最高損耗?；蛘邔τ谠诘诙ㄩL帶Λ2中信號(hào)光的接收器的接收功率中的最低接收功率設(shè)定為高于在該光纖傳輸線30的第一波長帶Λ1中的信號(hào)信道的光功率中的最低光功率。在光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償器23中的總色散在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道中分別優(yōu)選大于0(ps/nm)但是小于等于7500/B2(ps/nm)?！?500/B2”表示該系統(tǒng)的色散阻尼。
通過如上設(shè)定色散特性和損耗特性，該光傳輸系統(tǒng)1能夠高質(zhì)量傳輸其中包含在信號(hào)波長帶中的多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光，并且成為一種尤其適用于CWDM光傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。還有色散補(bǔ)償器23只是選擇地設(shè)置用于在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道，因此系統(tǒng)成本降低。還有在該信號(hào)光中的信道間距在CWDM光傳輸中較寬，因此可以將廉價(jià)的濾光器(optical filter)用于該多路分解器22。
在上述結(jié)構(gòu)中，色散補(bǔ)償器23設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)發(fā)射端側(cè)處，但是如在圖2中所示一樣，該色散補(bǔ)償器23可以設(shè)置在該光纖傳輸線30的信號(hào)輸入端側(cè)處。圖2描繪了根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的第一應(yīng)用實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)第一應(yīng)用實(shí)施例的光傳輸系統(tǒng)1b中，包含在從直接調(diào)制光源111至11M輸出的第一波長帶Λ1中的波長為λ1至λM的信號(hào)信道由多路復(fù)用器121多路復(fù)用。包含在從直接調(diào)制光源11M+1至11N輸出的第二波長帶Λ2中的波長為λM+1至λN的信號(hào)信道由多路復(fù)用器122多路復(fù)用。
包含在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道組由色散補(bǔ)償器23進(jìn)行色散補(bǔ)償，然后與包含在第一波長帶Λ1中的信號(hào)信道組一起由多路復(fù)用器13多路復(fù)用。由該多路復(fù)用器13多路復(fù)用的包含波長為λ1至λN的信號(hào)信道的多路復(fù)用信號(hào)光傳播穿過例如由長度為100km的單模光纖構(gòu)成的光纖傳輸線30，并且到達(dá)多路分解器24。
到達(dá)多路分解器24的多路復(fù)用信號(hào)光通過該多路分解器24被多路分解成每個(gè)信號(hào)信道，并且每個(gè)信號(hào)信道分別由與每條信號(hào)信道對應(yīng)設(shè)置的接收器211至21N接收。
根據(jù)該第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)可以對具有不同的傳輸速度的多條信道進(jìn)行混合傳輸。圖3描繪了根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)的第二應(yīng)用實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，并且基本上具有與根據(jù)在圖2中所示的第一應(yīng)用實(shí)施例的光傳輸系統(tǒng)1b類似的結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)第二應(yīng)用實(shí)施例的光傳輸系統(tǒng)1c中，從直接調(diào)制光源111至11M中輸出的波長為λ1至λM的信號(hào)信道的傳輸速度為2.5Gb/s，而從直接調(diào)制光源11M+1至11N中輸出的波長為λM+1至λN的信號(hào)信道的傳輸速度為10Gb/s。在該光傳輸系統(tǒng)1c中，具有高比特率(10Gb/s)的信道通過色散補(bǔ)償器23進(jìn)行色散補(bǔ)償，該補(bǔ)償器是一種色散補(bǔ)償光纖(DCF)。
例如，在該光傳輸系統(tǒng)1c中，來自直接調(diào)制光源111至11M的在1490nm至1550nm范圍內(nèi)的信號(hào)信道通過多路復(fù)用器121被多路復(fù)用為在其中傳輸速度為2.5Gb/s的第一波長帶Λ1中的信號(hào)信道組。另一方面，來自直接調(diào)制光源11M+1至11N的波長為1570nm和1590nm的信號(hào)信道通過多路復(fù)用器122被多路復(fù)用為在其中傳輸速度為10Gb/s的第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道組。在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道組通過DCF23被進(jìn)一步色散補(bǔ)償，并且色散被降低直至殘余色散小于10ps/nm。然后，在第二波長帶Λ2中的信號(hào)信道組與在第一波長帶Λ1中的信號(hào)信道組一起被多路復(fù)用器13多路復(fù)用。從多路復(fù)用器13輸出的包含在1490nm至1590nm的波長范圍內(nèi)的信號(hào)信道的多路復(fù)用信號(hào)光傳播穿過光纖傳輸線(例如，長度為50km的單模光纖)，并且到達(dá)多路分解器24。在該多路分解器24中，該經(jīng)多路復(fù)用的信號(hào)光被多路分解成多個(gè)信號(hào)信道，這些信號(hào)信道分別由與這些信號(hào)信道對應(yīng)的接收器211至21N接收。
當(dāng)預(yù)先確定好可升級的信號(hào)信道并且如在該光傳輸系統(tǒng)1C中所示一樣通過色散補(bǔ)償器例如DCF來對這些信號(hào)信道進(jìn)行色散補(bǔ)償時(shí)，則可以僅通過切換光發(fā)送器和光接收器來很容易將傳輸速度從2.5Gb/s升高至10Gb/s。
圖4A和4B為用來描繪出第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)1的色散特性和損耗特性的曲線圖。圖4A顯示出累積色散對從發(fā)送器到接收器的波長的依賴性，圖4B顯示損耗對從發(fā)送器到接收器的依賴性。假設(shè)該光纖傳輸線30為長度為80km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖。該色散補(bǔ)償器23是這樣一種色散補(bǔ)償光纖，其在1.55μm波長下的特性為，色散為-100ps/nm/km、色散斜率為0ps/nm2/km并且其傳輸損耗為0.5dB/km。多路復(fù)用器12、多路分解器241和多路分解器242的插入損耗分別為3dB。多路分解器22的插入損耗是1dB。以2.5Gb/s的比特率傳送在1.31μm至1.61μm波長范圍內(nèi)的16信道信號(hào)光(信道間距20nm)。在該情況中，該系統(tǒng)的色散阻尼為1200ps/nm。
當(dāng)沒有設(shè)置色散補(bǔ)償器23時(shí)，累積色散取決于波長而超過色散阻尼(在圖4A中的虛線)。但是在根據(jù)第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)1中，包含在其中在光纖傳輸線30中的色散絕對值較大的第二波長帶Λ2(波長范圍為1.48μm至1.61μm)中的每條信號(hào)信道通過色散補(bǔ)償器23被色散補(bǔ)償，因此該系統(tǒng)的累積色散為色散阻尼或更小(在圖4A中的實(shí)線)。如此調(diào)節(jié)作為色散補(bǔ)償器23的色散補(bǔ)償光纖的長度，從而累積色散在最大波長1.61μm下變?yōu)樯⒆枘峄蚋　?br> 色散補(bǔ)償器23的損耗為3dB。在第一波長帶Λ1中的最高損耗在1.31μm波長下為32dB，并且在整個(gè)第二波長帶Λ2中的損耗為29dB至30dB(圖4B)。當(dāng)在整個(gè)第二波長帶Λ2中的累積色散將為負(fù)值時(shí)，在整個(gè)第二波長帶Λ2中的損耗變得高于在波長1.31μm下的損耗。
圖5為顯示出根據(jù)第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)1的其它損耗特性。圖5顯示出損耗對從發(fā)送器到接收器的波長的依賴性。這里，光纖傳輸線30假設(shè)為長度為70km的非零色散位移光纖(NZDSF)。該非零色散位移光纖其零色散波長為1.48μm并且在1.55μm下其傳輸損耗為0.2dB/km。該色散補(bǔ)償器23是這樣一種色散補(bǔ)償光纖，其在1.55μm波長下的特性為，色散為-80ps/nm/km、色散斜率為0.1ps/nm2/km并且其傳輸損耗為0.5dB/km。多路復(fù)用器12、多路分解器241和多路分解器242的插入損耗分別為3dB。多路分解器22的插入損耗是1dB。以10Gb/s的比特率傳送在1.31μm至1.61μm波長范圍內(nèi)的16信道信號(hào)光(信道間距20nm)。在該情況中，該系統(tǒng)的色散阻尼為75ps/nm。
同樣在該情況中，當(dāng)沒有設(shè)置色散補(bǔ)償器23時(shí)，累積色散取決于波長而超過色散阻尼。但是在根據(jù)第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)1中，包含在在其中在光纖傳輸線30中的色散絕對值較大的第二波長帶Λ2(波長范圍為1.5μm至1.61μm)中的每條信號(hào)信道通過色散補(bǔ)償器23被色散補(bǔ)償，因此整個(gè)系統(tǒng)的累積色散小于色散阻尼。如此調(diào)節(jié)作為色散補(bǔ)償器23的色散補(bǔ)償光纖的長度，從而累積色散在最大波長1.61μm下變?yōu)樯⒆枘峄蚋?。在第一波長帶Λ1中的最高損耗在1.31μm波長下為27dB，并且在整個(gè)第二波長帶Λ2中的損耗為26dB或更小。傳輸損耗在所有波長下為1dB或更小。
圖6描繪出根據(jù)在圖1中所示的第一實(shí)施方案的光傳輸系統(tǒng)1中每條信號(hào)信道的接收功率。假設(shè)光纖傳輸線30為長度為80km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖。色散補(bǔ)償器23是這樣一種色散補(bǔ)償光纖，其在1.55μm波長下的特性為，色散為-100ps/nm/km、色散斜率為0ps/nm2/km并且其傳輸損耗為0.5dB/km。多路復(fù)用器12、多路分解器241和多路分解器242的插入損耗分別為3dB。多路分解器22的插入損耗為1dB。以2.5Gb/s的比特率傳送在1.31μm至1.61μm波長范圍內(nèi)的16信道信號(hào)光(信道間距20nm)。
在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，確認(rèn)在接收器211至21N中的最低接收功率為-31dB或更多，并且BER在所有信道中＜10-11。
(第二實(shí)施方案)現(xiàn)在將對本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的第二實(shí)施方案進(jìn)行描述。圖7描繪了本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。除了第一實(shí)施方案的光學(xué)傳輸系統(tǒng)1(見圖1)的結(jié)構(gòu)之外，圖7所示光學(xué)傳輸系統(tǒng)2還包括光耦合器41和泵浦光源42。在以下的描述中，色散補(bǔ)償器23如圖7所示設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)發(fā)出端側(cè)，但是在第二實(shí)施方案中，色散補(bǔ)償器23可以設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)進(jìn)入端側(cè)，如作為應(yīng)用示例的圖2所示?；蛘呱⒀a(bǔ)償器23可以設(shè)置在光纖傳輸線30的中間。在第二實(shí)施方案中，可以采用圖3所示的允許信號(hào)信道之間傳輸速度不同的混合傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)作為另一個(gè)應(yīng)用示例。
泵浦光源42輸出拉曼放大泵浦光，它將光纖傳輸線30中的多路復(fù)用信號(hào)光拉曼放大。光耦合器41設(shè)置在光纖傳輸線30的后級和多路分解器22的前級，并將從泵浦光源42輸出的泵浦光提供至光纖傳輸線30，而且將經(jīng)光纖傳輸線30傳播的多路復(fù)用信號(hào)光輸出至多路復(fù)用器22。優(yōu)選的是，拉曼放大泵浦光包括在1.2μm-1.3μm范圍內(nèi)的多個(gè)泵浦信道，在這種情況下，在1.3μm-1.4μm范圍內(nèi)的多路復(fù)用的信號(hào)光可以被拉曼放大。此時(shí)，優(yōu)選的是，光纖傳輸線30在波長1.38μm處的傳輸損耗小于在波長1.31μm處的傳輸損耗。
該光學(xué)傳輸系統(tǒng)2的操作如下。從泵浦光源42輸出的拉曼放大泵浦光經(jīng)光耦合器41提供給光纖傳輸線30。從直接調(diào)制光源11n輸出的波長為λn的信號(hào)信道由多路復(fù)用器12多路復(fù)用，將包括波長為λ1-λn的信號(hào)光的多路復(fù)用的信號(hào)光送至光纖傳輸線30。在經(jīng)過光纖傳輸線30傳輸?shù)耐瑫r(shí)，該多路復(fù)用的信號(hào)光被拉曼放大。在多路復(fù)用的信號(hào)光中包括的波長為λ1-λN的信號(hào)信道經(jīng)光耦合器到達(dá)多路分解器22，并由多路分解器22多路分解為第一波長帶Λ1內(nèi)的信號(hào)信道組和第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組。在其色散絕對值小的第一波長帶Λ1內(nèi)包括的由多路分解器22多路分解的并且波長為λ1-λM的信號(hào)信道組被多路分解器241多路分解為每個(gè)信道，并分別由與每個(gè)信號(hào)信道對應(yīng)的接收器211-21M接收。在其色散絕對值大的第二波長帶Λ2內(nèi)包括的由多路分解器22多路分解的并且波長為λM+1-λN的信號(hào)信道組在經(jīng)過色散補(bǔ)償器23進(jìn)行色散補(bǔ)償之后多路分解為每個(gè)信號(hào)信道，并分別由對應(yīng)的接收器21M+1-21N接收每個(gè)信號(hào)信道。
此時(shí)，當(dāng)在第二波長帶Λ2內(nèi)光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償器23中總體色散變得最大的特定波長處的比特率是B(Gb/s)時(shí)，該特定波長的色散值設(shè)定為大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
在整個(gè)系統(tǒng)中，在第二波長帶Λ2內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道處的損耗設(shè)定為低于在第一波長帶Λ1內(nèi)信號(hào)信道損耗之中的最高損耗?；蛘邔⒂糜诘诙ㄩL帶Λ2內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道的接收器所接收的功率之中的最低接收功率設(shè)定為比光纖傳輸線30的第一波長帶Λ1內(nèi)信號(hào)信道的光功率之中的最低光功率高。優(yōu)選的是，光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償光纖23中的總體色散在第二波長帶Λ2內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道內(nèi)分別設(shè)定為大于0(ps/nm)但小于等于7500/B2(ps/nm)。
通過如上設(shè)定色散特征和損耗特征，該光學(xué)傳輸系統(tǒng)4可以高質(zhì)量的傳輸包括在信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道的多路復(fù)用信號(hào)光，并成為特別適合于CWDM光學(xué)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。而且僅對于第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組選擇性設(shè)置色散補(bǔ)償光纖23，因此降低系統(tǒng)的成本。而且在CWDM光學(xué)傳輸中信道間距寬，從而可以使用廉價(jià)的濾光器作為多路分解器22。在該第二實(shí)施方案中，通過對在其中光纖傳輸線30損耗較高的波長帶中的信號(hào)信道組進(jìn)行拉曼放大，從而可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量信號(hào)光傳輸。
具體地說，假設(shè)該光纖傳輸線30為非零色散位移光纖，它由于接近1.38μm的波長的OH自由基減少而具有損耗峰值。以2.5Gb/s的比特率發(fā)送在1.31μm至1.61μm波長范圍內(nèi)的16信道信號(hào)光(信道間距20nm)。在該情況中，該系統(tǒng)的色散阻尼為1200ps/nm。包含在該拉曼放大泵浦光中的每個(gè)泵浦信道的波長為1.2μm至1.3μm，并且接近1.3μm波長的多路復(fù)用信號(hào)光被拉曼放大。由此，由損耗所限制的傳輸距離被擴(kuò)大，或者所接收的功率增加，并且該系統(tǒng)余量(margin)可以擴(kuò)大。
例如，當(dāng)拉曼放大泵浦光的波長為1.23μm并且功率為24dBm時(shí)，在波長1.33μm下的傳輸距離可以為20km或更長。
(第三實(shí)施方案)以下描述本發(fā)明光學(xué)傳輸系統(tǒng)的第三實(shí)施方案。圖8是表示本發(fā)明光學(xué)傳輸系統(tǒng)第三實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖8所示的光學(xué)傳輸系統(tǒng)3包括N個(gè)(N是2或2以上的整數(shù))直接調(diào)制光源111-11N(包括在光發(fā)送器中)、多路復(fù)用器12，N個(gè)接收器211-21N、多路分解器221、多路分解器222，色散補(bǔ)償器232、色散補(bǔ)償器233、多路分解器241、多路分解器242、多路分解器243、以及光纖傳輸線30。以下的描述是基于如圖8所示將色散補(bǔ)償器23設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)發(fā)出端側(cè)這種結(jié)構(gòu)來進(jìn)行的，但是在第三實(shí)施方案中，色散補(bǔ)償器23可以設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)進(jìn)入端側(cè)，如作為應(yīng)用示例的圖2所示，或者色散補(bǔ)償器23可以設(shè)置在光纖傳輸線30的中間。在第三實(shí)施方案中，可以采用圖3所示的允許信道之間傳輸速度不同的混合傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)作為另一個(gè)應(yīng)用示例。
直接調(diào)制光源11n(n是1或1以上、N或者N以下的任意整數(shù))包括輸出波長為λn的信號(hào)信道的半導(dǎo)體激光器光源。多路復(fù)用器12將從直接調(diào)制光源11n輸出的波長為λn的信號(hào)信道多路復(fù)用，并將該多路復(fù)用信號(hào)光(包括波長為λ1-λn的信道)送至光纖傳輸線30。這些波長為λ1-λn的信號(hào)信道包括在波長約1.3μm-波長約1.61μm的信號(hào)波長帶中，其中信道的間距較寬。換句話說，光纖傳輸系統(tǒng)3是進(jìn)行CWDM光學(xué)傳輸?shù)南到y(tǒng)。
光纖傳輸線30傳輸該信號(hào)光，包括波長為λ1-λn的信道，它們從多路復(fù)用器12輸出至多路分解器221。優(yōu)選的是，該光纖傳輸線30是具有接近于波長1.3μm的零色散波長的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，或者具有1.35μm-1.5μm范圍內(nèi)的零色散波長的非零色散位移光纖。也優(yōu)選的是，光纖傳輸線30在波長1.38μm處的傳輸損耗小于在波長1.31μm處的傳輸損耗。
多路分解器221設(shè)置在光纖傳輸線30的后級，將在經(jīng)光纖傳輸線30傳播的多路復(fù)用的信號(hào)光中包括的波長為λ1-λN的信號(hào)信道多路分解為第一波長帶Λ1內(nèi)的信號(hào)信道組和在第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組。該第一波長帶Λ1是包括光纖傳輸線30的零色散波長的波長帶，該第二波長帶Λ2是其它的波長帶。當(dāng)光纖傳輸線30是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖時(shí)，第二波長帶Λ2在離第一波長帶Λ1的更長波長側(cè)。多路分解器222還將多路分解器221所多路分解的第二波長帶Λ2內(nèi)包括的波長為λM+1-λN(M是2或2以上、(N-1)或以下的整數(shù))信號(hào)信道組進(jìn)一步多路分解為兩個(gè)波長帶。
色散補(bǔ)償器232對多路分解器222所多路分解的第二波長帶Λ2內(nèi)信號(hào)信道組之中的波長為λM+1-λL(L是(M+2)或以上、(N-1)或以下的整數(shù))的信號(hào)信道組進(jìn)行色散補(bǔ)償。色散補(bǔ)償器233對多路分解器223所多路分解的第二波長帶Λ2內(nèi)信號(hào)信道組之中的波長為λL+1-λN的信號(hào)信道組進(jìn)行色散補(bǔ)償。這些色散補(bǔ)償器232和233具有與每個(gè)波長帶內(nèi)光纖傳輸線30的色散相反符號(hào)的色散，并且例如色散補(bǔ)償光纖是適合的。
多路分解器241將在多路分解器221所多路分解的第一波長帶Λ1內(nèi)包括的波長為λ1-λM的信號(hào)信道組多路分解為每個(gè)信號(hào)信道。多路分解器242將第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道之中由色散補(bǔ)償器232進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)牟ㄩL為λM+1-λL的信號(hào)信道多路分解為每個(gè)信道。多路分解器243將由色散補(bǔ)償器233進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)牟ㄩL為λL+1-λN的信號(hào)信道組多路分解為每個(gè)信號(hào)信道。接收器21n接收分別由多路分解器241-243中的一個(gè)多路分解的波長為λn的信道。
該光學(xué)傳輸系統(tǒng)3的操作如下。從直接調(diào)制光源11n輸出的波長為λn的信號(hào)信道由多路復(fù)用器12多路復(fù)用，將包括波長為λ1-λn的信號(hào)信道的多路復(fù)用的信號(hào)光送至光纖傳輸線30。在多路復(fù)用的信號(hào)光中包括的波長為λ1-λN的信號(hào)信道通過光纖傳輸線30到達(dá)多路分解器221，它們由多路分解器221多路分解為第一波長帶Λ1內(nèi)的信號(hào)信道組和第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組。在其色散絕對值小的第一波長帶Λ1內(nèi)包括的由多路分解器221多路分解的并且波長為λ1-λM的信號(hào)信道組由多路分解器241多路分解為每個(gè)信號(hào)信道，并分別由與每個(gè)信號(hào)信道對應(yīng)的接收器211-21M接收。另一方面，在其色散絕對值大的第二波長帶Λ2內(nèi)包括的由多路分解器221多路分解的并且波長為λM+1-λN的信號(hào)信道組由多路分解器222進(jìn)一步多路分解為兩個(gè)波長帶，由色散補(bǔ)償器232和233補(bǔ)償色散，然后由多路分解器242和243多路分解為每個(gè)信號(hào)信道，并分別由對應(yīng)的接收器21M+1-21N接收每個(gè)信號(hào)信道。
此時(shí)，當(dāng)在第二波長帶Λ2內(nèi)光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償器23中總體色散變得最大的特定波長處的比特率是B(Gb/s)時(shí)，該特定波長的色散值大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
在整個(gè)系統(tǒng)中，在第二波長帶Λ2內(nèi)每個(gè)信道處的損耗設(shè)定為低于在第一波長帶Λ1內(nèi)信號(hào)信道損耗之中的最高損耗?；蛘邔⒂糜诘诙ㄩL帶Λ2內(nèi)信號(hào)信道的接收器所接收的功率之中的最低接收功率設(shè)定為比光纖傳輸線30的第一波長帶Λ1內(nèi)信號(hào)信道的光功率之中的最低光功率高。優(yōu)選的是，光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償器23中的總體色散在第二波長帶Λ2內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道內(nèi)分別設(shè)定為大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
通過如上設(shè)定色散特征和損耗特征，該光學(xué)傳輸系統(tǒng)3可以高質(zhì)量的傳輸包括在信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道的多路復(fù)用信號(hào)光，并成為特別適合于CWDM光學(xué)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。而且僅對于第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組選擇性設(shè)置色散補(bǔ)償器232和233，因此降低系統(tǒng)的成本。而且在CWDM光學(xué)傳輸中信道間距寬，從而可以對多路分解器221和222使用廉價(jià)的濾光器。尤其是根據(jù)第三實(shí)施方案，可以更高質(zhì)量的進(jìn)行信號(hào)光傳輸，因?yàn)榈诙ㄩL帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組還進(jìn)一步多路分解為兩個(gè)波長帶，并且為每個(gè)波長帶設(shè)置色散補(bǔ)償器。而且色散補(bǔ)償器232和233的損耗需求特征是松的，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)是簡單的。
圖9A和9B是表示第三實(shí)施方案的色散特征和損耗特征的視圖。圖9A表示累積色散對從發(fā)送器至接收器的波長依賴性，圖9B表示損耗對從發(fā)送器至接收器的波長依賴性。當(dāng)不設(shè)置色散補(bǔ)償器232和233時(shí)，累積色散根據(jù)波長會(huì)超過色散阻尼(圖9A中的虛線)。但是在第三實(shí)施方案的光學(xué)傳輸系統(tǒng)3中，在第二波長帶Λ2內(nèi)(波長范圍是1.4μm-1.6μm)包括的其在光纖傳輸線30內(nèi)的色散絕對值大的信號(hào)信道組由色散補(bǔ)償器232-233補(bǔ)償色散，從而整個(gè)系統(tǒng)的累積色散變?yōu)樯⒆枘峄蛘吒?圖9A中的實(shí)線)。對作為色散補(bǔ)償器232-233的色散補(bǔ)償光纖的長度進(jìn)行調(diào)整，從而在每個(gè)帶的最大波長處累積色散變?yōu)樯⒆枘峄蛘吒　?br> 圖10是表示根據(jù)圖8所示第三實(shí)施方案的光學(xué)傳輸系統(tǒng)中每個(gè)信道所接收的功率(輸入至接收器的功率)的曲線圖。假設(shè)該光纖傳輸線30是長度為80km的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖。色散補(bǔ)償器23是在1.55μm處其特征為色散是-100ps/nm/km、色散斜率為0ps/nm2/km、傳輸損耗為0.5dB/km的色散補(bǔ)償光纖。多路復(fù)用器12、多路分解器241和多路分解器242的插入損耗分別為3dB。多路分解器22的插入損耗是1dB。波長范圍在1.31-1.61μm內(nèi)的16信道信號(hào)光(信道間距20nm)以2.5Gb/s比特率傳輸。已經(jīng)證實(shí)，在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，在接收器211-21N中最低接收功率是-30dB或更大，在所有的信號(hào)信道內(nèi)BER＜10-13。
(第四實(shí)施方案)以下描述本發(fā)明光學(xué)傳輸系統(tǒng)的第四實(shí)施方案。圖11是表示本發(fā)明光學(xué)傳輸系統(tǒng)的第四實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)圖。除了第一實(shí)施方案的光學(xué)傳輸系統(tǒng)1(見圖1)的結(jié)構(gòu)之外，圖11所示光學(xué)傳輸系統(tǒng)4還包括光耦合器41和泵浦光源42。在以下的描述中，色散補(bǔ)償器23如圖11所示設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)發(fā)出端側(cè)，但是在第四實(shí)施方案中，色散補(bǔ)償器23可以設(shè)置在光纖傳輸線30的信號(hào)進(jìn)入端側(cè)，如作為應(yīng)用示例的圖2所示?；蛘呱⒀a(bǔ)償器23可以設(shè)置在光纖傳輸線30的中間。在第四實(shí)施方案中，可以采用圖3所示的允許信號(hào)信道之間傳輸速度不同的混合傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)作為另一個(gè)應(yīng)用示例。
泵浦光源42輸出拉曼放大泵浦光，它將作為色散補(bǔ)償器的色散補(bǔ)償光纖23中的信號(hào)光拉曼放大。光耦合器41設(shè)置在色散補(bǔ)償光纖23的后級和多路分解器242的前級，并將從泵浦光源42輸出的泵浦光提供至色散補(bǔ)償光纖23，而且將包括在第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組輸出至多路分解器242。優(yōu)選的是，拉曼放大泵浦光包括波長在1.2μm-1.3μm范圍內(nèi)的多個(gè)泵浦信道，在這種情況下，在1.3μm-1.4μm波長范圍內(nèi)的多路復(fù)用的信號(hào)光可以被拉曼放大。此時(shí)，優(yōu)選的是，色散補(bǔ)償光纖23在波長1.38μm處的傳輸損耗小于在波長1.31μm處的傳輸損耗。
該光學(xué)傳輸系統(tǒng)4的操作如下。從直接調(diào)制光源11n輸出的波長為λn的信號(hào)信道由多路復(fù)用器12多路復(fù)用，將(包括波長為λ1-λn的信號(hào)信道的)多路復(fù)用的信號(hào)光送至光纖傳輸線30。在多路復(fù)用的信號(hào)光中包括的波長為λ1-λN的信號(hào)信道通過光纖傳輸線30傳播，并由多路分解器22多路分解為第一波長帶Λ1內(nèi)的信號(hào)信道組和第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組。在其色散絕對值小的第一波長帶Λ1內(nèi)包括的由多路分解器22多路分解的并且波長為λ1-λM的信號(hào)信道組被多路分解為每個(gè)信道，并分別由與每個(gè)信道對應(yīng)的接收器211-21M接收。在其色散絕對值大的第二波長帶Λ2內(nèi)包括的由多路分解器22多路分解的并且波長為λM+1-λN的信號(hào)信道組由色散補(bǔ)償光纖23補(bǔ)償色散，并在色散補(bǔ)償光纖23中拉曼放大，然后多路分解為每個(gè)信號(hào)信道，并分別由對應(yīng)的接收器21M+1-21N接收每個(gè)信號(hào)信道。
此時(shí)，當(dāng)在第二波長帶Λ2內(nèi)光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償光纖23中總體色散變得最大的特定波長處的比特率是B(Gb/s)時(shí)，該特定波長的色散值設(shè)定為大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
在整個(gè)系統(tǒng)中，在第二波長帶Λ2內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道處的損耗設(shè)定為低于在第一波長帶Λ1內(nèi)信號(hào)信道損耗之中的最高損耗?；蛘邔⒂糜诘诙ㄩL帶Λ2內(nèi)信號(hào)信道的接收器所接收的功率之中的最低接收功率設(shè)定為比光纖傳輸線30的第一波長帶Λ1內(nèi)信號(hào)信道的光功率之中的最低光功率高。優(yōu)選的是，光纖傳輸線30和色散補(bǔ)償光纖23中的總體色散在第二波長帶Λ2內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道內(nèi)分別設(shè)定為大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
通過如上設(shè)定色散特征和損耗特征，該光學(xué)傳輸系統(tǒng)4可以高質(zhì)量的傳輸包括在信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道的多路復(fù)用信號(hào)光，并成為特別適合于CWDM光學(xué)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。而且僅對于第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組選擇性設(shè)置色散補(bǔ)償光纖23，因此降低系統(tǒng)的成本。而且在CWDM光學(xué)傳輸中信道間距寬，從而可以使用廉價(jià)的濾光器作為多路分解器22。在第四實(shí)施方案中，第二波長帶Λ2內(nèi)的信號(hào)信道組在經(jīng)色散補(bǔ)償光纖23傳播的同時(shí)被拉曼放大，因此可以降低色散補(bǔ)償光纖23的有效損耗，或者可以使色散補(bǔ)償光纖23的有效損耗為零。
實(shí)際上，傳輸在1.31-1.61μm波長范圍內(nèi)(排除1.49μm和1.51μm的波長)的14信道信號(hào)光，其中拉曼放大泵浦光的波長是1.51μm，該拉曼放大泵浦光的功率是17dB。此時(shí)，在波長1.61μm處獲得4.5dB的增益，在1.53-1.61μm波長范圍內(nèi)的所有信號(hào)信道的損耗大約是26dB，因此可以確保足夠的系統(tǒng)余量。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以高質(zhì)量的傳輸其中信號(hào)波長帶內(nèi)的多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光，并可以獲得特別適合于CWDM光學(xué)傳輸?shù)南到y(tǒng)。而且，僅為第二波長帶內(nèi)的信號(hào)信道設(shè)置色散補(bǔ)償器，并可以對多路分解器使用廉價(jià)的光學(xué)元件，因此降低系統(tǒng)成本。
從上述的本發(fā)明中，可以理解本發(fā)明的實(shí)施方案可以以多種方式進(jìn)行變化。這種改變不應(yīng)當(dāng)視為脫離本發(fā)明的精神和范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講所有的這些顯而易見的改進(jìn)都包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光傳輸系統(tǒng)，它包括一光發(fā)送器，它包括一直接調(diào)制光源，所述光發(fā)送器輸出在一信號(hào)波長帶中的信號(hào)光；一光接收器，它接收所述信號(hào)光；一光纖傳輸線，作為多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光在其中傳播的傳輸介質(zhì)，它設(shè)置在所述光發(fā)送器和所述光接收器之間；以及色散補(bǔ)償器，設(shè)置在所述光發(fā)送器的信號(hào)發(fā)射端和所述光纖傳輸線的信號(hào)進(jìn)入端之間的光通路、所述光纖傳輸線、所述光纖傳輸線的信號(hào)發(fā)出端和所述光接收器的信號(hào)接收端間的一個(gè)上，所述色散補(bǔ)償器對多個(gè)信號(hào)信道之中的在第二波長帶內(nèi)而不是包括所述光纖傳輸線的零色散波長的第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組的色散進(jìn)行色散補(bǔ)償，其中當(dāng)在第二波長帶內(nèi)光纖傳輸線和色散補(bǔ)償器中總體色散變得最大的特定波長處的比特率是B(Gb/s)時(shí)，該特定波長的色散值大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小，以及其中在該整個(gè)光傳輸系統(tǒng)中，在第二波長帶內(nèi)每個(gè)信號(hào)信道的損耗小于在第一波長帶內(nèi)信號(hào)信道損耗之中的最大損耗。
2.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中在第二波長帶內(nèi)所有信號(hào)信道中所述光纖傳輸線和所述色散補(bǔ)償器中總體色散值大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
3.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中在第二波長帶內(nèi)包括的信號(hào)信道之中的至少一個(gè)信號(hào)信道的比特率高于在第一波長帶內(nèi)所有信號(hào)信道的任何比特率。
4.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述色散補(bǔ)償器包括色散補(bǔ)償光纖。
5.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光纖傳輸線包括具有在接近于1.3μm波長處存在的零色散波長的單模光纖。
6.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光纖傳輸線在1.38μm波長處的傳輸損耗小于在1.31μm波長處的傳輸損耗。
7.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光纖傳輸線具有在1.35μm-1.5μm波長范圍內(nèi)存在的零色散波長。
8.如權(quán)利要求1的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，還包括泵浦光提供裝置，用于向所述光纖傳輸線內(nèi)提供拉曼放大泵浦光，從而將信號(hào)光拉曼放大。
9.如權(quán)利要求8的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述泵浦光提供裝置向所述光纖傳輸線內(nèi)提供拉曼放大泵浦光，其中將1.2μm-1.3μm波長范圍內(nèi)的多個(gè)泵浦信道多路復(fù)用。
10.如權(quán)利要求4的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，還包括泵浦光提供裝置，用于向所述色散補(bǔ)償光纖內(nèi)提供拉曼放大泵浦光，從而將信號(hào)光拉曼放大。
11.一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，包括一光發(fā)送器，它包括一直接調(diào)制光源，所述光發(fā)送器輸出在一信號(hào)波長帶中的信號(hào)光；一光接收器，它接收所述信號(hào)光；一光纖傳輸線，作為多個(gè)信號(hào)信道被多路復(fù)用的信號(hào)光在其中傳播的傳輸介質(zhì)，它設(shè)置在所述光發(fā)送器和所述光接收器之間；以及色散補(bǔ)償器，設(shè)置在所述光發(fā)送器的信號(hào)發(fā)射端和所述光纖傳輸線的信號(hào)進(jìn)入端之間的光通路、所述光纖傳輸線、所述光纖傳輸線的信號(hào)發(fā)出端和所述光接收器的信號(hào)接收端間的一個(gè)上，所述色散補(bǔ)償器對多個(gè)信號(hào)信道之中的在第二波長帶內(nèi)而不是包括所述光纖傳輸線的零色散波長的第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道組的色散進(jìn)行色散補(bǔ)償，其中當(dāng)在第二波長帶內(nèi)光纖傳輸線和色散補(bǔ)償器中總體色散變得最大的特定波長處的比特率是B(Gb/s)時(shí)，該特定波長的色散值大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小，以及其中，對于第二波長帶內(nèi)的信號(hào)信道所接收的功率之中的最低接收功率高于在第一波長帶內(nèi)的信號(hào)信道的所述光纖傳輸線的光功率之中的最低光功率。
12.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中在第二波長帶內(nèi)所有信號(hào)信道中所述光纖傳輸線和色散補(bǔ)償器中總體色散值大于0(ps/nm)但是為7500/B2(ps/nm)或更小。
13.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中在第二波長帶內(nèi)包括的信號(hào)信道之中的至少一個(gè)信號(hào)信道的比特率高于在第一波長帶內(nèi)所有信號(hào)信道的任何比特率。
14.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述色散補(bǔ)償器包括色散補(bǔ)償光纖。
15.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光纖傳輸線包括具有在接近于1.3μm波長處存在的零色散波長的單模光纖。
16.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光纖傳輸線在1.38μm波長處的傳輸損耗小于在1.31μm波長處的傳輸損耗。
17.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述光纖傳輸線具有在1.35μm-1.5μm波長范圍內(nèi)存在的零色散波長。
18.如權(quán)利要求11的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，還包括泵浦光提供裝置，用于向所述光纖傳輸線內(nèi)提供拉曼放大泵浦光，從而將信號(hào)光拉曼放大。
19.如權(quán)利要求18的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中所述泵浦光提供裝置向所述光纖傳輸線內(nèi)提供拉曼放大泵浦光，其中將1.2μm-1.3μm波長范圍內(nèi)的多個(gè)泵浦信道多路復(fù)用。
20.如權(quán)利要求14的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，還包括泵浦光提供裝置，用于向所述色散補(bǔ)償光纖內(nèi)提供拉曼放大泵浦光，從而將信號(hào)光拉曼放大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，它可以高質(zhì)量的傳輸其中多路復(fù)用了多個(gè)信號(hào)信道的信號(hào)光，并且具有特別適合于CWDM光學(xué)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。在該光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，通過光纖傳輸線傳播的多個(gè)信號(hào)信道被多路分解為在第一波長帶Λ
文檔編號(hào)G02F1/35GK1487691SQ0315570
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者奧野俊明 申請人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社