專利名稱：一種抑制自相位調(diào)制(spm)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)，具體是用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的一種抑制自相位調(diào)制(SPM)頻譜展寬的方法。


圖1是一種典型的G655光纖長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸系統(tǒng)圖。從圖1中我們可以看到，32路10G信號(hào)經(jīng)過(guò)合波器后合成到一路光纖中，然后經(jīng)過(guò)EDFA(摻鉺光纖放大器)放大到一定光功率以后輸入至長(zhǎng)途光纖中進(jìn)行傳輸，并且在每經(jīng)過(guò)70-100km光纖進(jìn)行一次光中繼放大，并根據(jù)需要每隔一級(jí)或幾級(jí)光中繼進(jìn)行色散補(bǔ)償，最后傳輸?shù)浇邮斩擞梅植ㄆ鞣殖?2路10G信號(hào)光。在G655光纖傳輸系統(tǒng)中由于G655光纖色散較小，為了節(jié)省成本一般如圖1所示每4級(jí)光中繼進(jìn)行一次集中色散補(bǔ)償。
為了傳輸更遠(yuǎn)距離，自然希望增加信號(hào)的入纖功率，而信號(hào)功率增大，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性效應(yīng)。在2.5G以上SDH長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸系統(tǒng)中，當(dāng)信號(hào)光功率超過(guò)一定域值以后產(chǎn)生SPM(自相位調(diào)制)效應(yīng)，導(dǎo)致光信號(hào)頻譜展寬和系統(tǒng)接收性能惡化。其中SPM(自相位調(diào)制)效應(yīng)在光脈沖上升沿產(chǎn)生負(fù)啁啾、在下降沿產(chǎn)生正啁啾，如圖2所示，導(dǎo)致光信號(hào)頻譜展寬，并通過(guò)色散嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。SPM效應(yīng)主要與光脈沖峰值功率、上下沿時(shí)間以及上下沿斜率相關(guān)。光脈沖峰值功率越強(qiáng)、上下沿時(shí)間越長(zhǎng)、上下沿斜率越大，SPM效應(yīng)越強(qiáng)。如果沒(méi)有色散作用，SPM效應(yīng)僅僅影響光信號(hào)的相位變化，對(duì)于光脈沖強(qiáng)度沒(méi)有影響。但是當(dāng)色散存在時(shí)，則會(huì)將SPM響應(yīng)導(dǎo)致的相位變化轉(zhuǎn)化為光脈沖的強(qiáng)度變化，從而影響系統(tǒng)性能，色散越大，這種相位噪聲向強(qiáng)度噪聲的轉(zhuǎn)換越強(qiáng)，對(duì)系統(tǒng)惡化越嚴(yán)重。
目前，解決此問(wèn)題的方案主要是降低入纖功率，通過(guò)減小入纖功率抑制SPM效應(yīng)的產(chǎn)生，最終改善系統(tǒng)性能。這種方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但存在以下缺陷1.對(duì)于單波或少量幾波波分復(fù)用長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)，此技術(shù)犧牲了傳輸距離。
2.對(duì)于多波長(zhǎng)波分復(fù)用長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)提高了對(duì)系統(tǒng)功率平坦度的要求。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的抑制自相位調(diào)制(SPM)的方法，基于含合波器、光纖放大器、多段長(zhǎng)途光纖以及連接在相鄰兩段長(zhǎng)途光纖之間的光中繼站的系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟在長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸過(guò)程中，采用不同的色散補(bǔ)償模塊，分散進(jìn)行色散補(bǔ)償。在每一級(jí)光中繼站中進(jìn)行色散補(bǔ)償和光中繼放大，調(diào)整光脈沖形狀，減小其上下沿時(shí)間，增加功率平坦區(qū)時(shí)間，使它接近入纖前的光脈沖形狀，以抑制自相位調(diào)制效應(yīng)。
一種用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的光中繼站，包括光纖放大器和衰減器，其特征在于還設(shè)有一個(gè)色散補(bǔ)償模塊(DCM)。
本發(fā)明方法主要通過(guò)合理地管理整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的色散分布，分散進(jìn)行色散補(bǔ)償，調(diào)整信號(hào)光脈沖的形狀，使其盡量接近入纖前的光脈沖形狀，從而抑制SPM效應(yīng)的產(chǎn)生和影響，大大降低它造成的頻譜展寬程度以及系統(tǒng)性能的惡化程度，使系統(tǒng)性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
本發(fā)明充分拓展了單波(或少量幾波波分復(fù)用)長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的傳輸距離，降低了對(duì)多波長(zhǎng)波分復(fù)用長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)功率平坦度的要求，使系統(tǒng)成本降低。
本發(fā)明經(jīng)過(guò)仿真、模擬，實(shí)驗(yàn)，以及實(shí)際傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用試驗(yàn)，經(jīng)實(shí)踐，可靠可行。
圖1所示傳統(tǒng)的光纖長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸系統(tǒng)如上文所述，此處不再贅述。
圖2為高斯函數(shù)和高階高斯函數(shù)的波形及其產(chǎn)生的啁啾SPM效應(yīng)。從圖2可以知道，光脈沖的形狀嚴(yán)重影響SPM效應(yīng)的強(qiáng)度，而色散作用是導(dǎo)致脈沖形狀發(fā)生改變的主要原因。而且SPM效應(yīng)本身并不直接影響系統(tǒng)接收性能，而是通過(guò)色散起作用的。也就是說(shuō)色散同時(shí)影響SPM效應(yīng)產(chǎn)生的相位噪聲強(qiáng)度以及相位噪聲向強(qiáng)度噪聲的轉(zhuǎn)化強(qiáng)度，因而對(duì)色散進(jìn)行有效的科學(xué)管理是十分重要的。本發(fā)明科學(xué)色散管理主要體現(xiàn)在色散補(bǔ)償模塊上，即針對(duì)傳輸鏈路上光釬的色散、傳輸距離以及光信號(hào)脈沖的各種參數(shù)選擇不同的色散補(bǔ)償模塊，用于相應(yīng)的光中繼站中。
圖3演示了色散對(duì)光信號(hào)脈沖形狀的影響。如圖3a所示，入纖前光脈沖功率平坦區(qū)很寬，上升沿和下降沿所占比例較小，光脈沖峰值功率較低。而經(jīng)過(guò)50kmG655光纖以后的光脈沖(見(jiàn)圖3b)由于受到色散的影響，脈沖功率平坦區(qū)變窄，峰值功率增加，上升沿和下降沿所占時(shí)間較大，而且上升沿和下降沿的斜率與無(wú)色散作用脈沖相比并沒(méi)有降低。因而SPM效應(yīng)在脈沖經(jīng)過(guò)一定的色散積累后對(duì)脈沖的影響會(huì)加強(qiáng)。
下面以無(wú)初始啁啾光脈沖為例說(shuō)明色散如何影響SPM效應(yīng)。光脈沖在G652或者G655光纖中傳輸一段距離以后，在色散作用下高頻分量傳輸快、低頻分量傳輸慢，導(dǎo)致頻譜展寬，上升沿和下降沿時(shí)間變長(zhǎng)，脈沖平坦部分占整個(gè)脈沖時(shí)間比例變小。在經(jīng)過(guò)光中繼放大后，脈沖峰值功率變高，而上升沿和下降沿的斜率并沒(méi)有下降，如圖3b中經(jīng)過(guò)50kmG655光纖傳輸后的脈沖形狀。這樣在進(jìn)入下一段光纖傳輸時(shí)SPM效應(yīng)比無(wú)色散積累的脈沖強(qiáng)很多。如果在光中繼放大時(shí)同時(shí)進(jìn)行色散補(bǔ)償，將脈沖形狀補(bǔ)償至如圖3a入纖前脈沖形狀，則可以很好地抑制SPM效應(yīng)。
圖4為對(duì)原有系統(tǒng)改進(jìn)后的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。多路信號(hào)經(jīng)過(guò)合波器合成一路，經(jīng)衰減器輸入到摻鉺光纖放大器進(jìn)行放大，然后輸入到長(zhǎng)距離光纖中進(jìn)行傳輸。長(zhǎng)途光纖分多段，在相鄰兩段長(zhǎng)途光纖之間連接一級(jí)光中繼站。
光中繼站包括摻鉺光纖放大器(EDFA)、衰減器和一個(gè)色散補(bǔ)償模塊(DCM)。所述色散補(bǔ)償模塊是根據(jù)傳輸鏈路上光釬的色散、傳輸距離以及光信號(hào)脈沖的各種參數(shù)選擇的。圖4所示每一個(gè)光中繼站包括兩個(gè)摻鉺光纖放大器(EDFA)、兩個(gè)衰減器以及一個(gè)色散補(bǔ)償模塊(DCM)，第一摻鉺光纖放大器輸入端接一個(gè)衰減器，另一個(gè)衰減器和色散補(bǔ)償模塊接于第一摻鉺光纖放大器輸出端與第二摻鉺光纖放大器輸入端之間。
通常，在實(shí)際系統(tǒng)中相鄰光中繼站之間光纖的距離差別較大，為了節(jié)約成本大多采用類似圖1所示的集中補(bǔ)償方式，但是這種方式限制了各個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)的單波入纖功率。本發(fā)明在長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸過(guò)程中，采用不同的色散補(bǔ)償模塊，分散進(jìn)行色散補(bǔ)償。如圖4采用在每一級(jí)光中繼站均進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)姆绞?，并且根?jù)10G光源的啁啾狀況在信號(hào)輸入到每一段光纖前均將脈沖調(diào)整到近似圖3所示入纖前脈沖形狀，這樣大大抑制了SPM效應(yīng)的影響，減小了對(duì)每段光纖的入纖單波功率的限制，對(duì)于DWDM系統(tǒng)來(lái)說(shuō)則減小了對(duì)功率均衡能力的要求。其它如XPM效應(yīng)等非線性效應(yīng)也受到光脈沖形狀的影響，通過(guò)綜合考慮多種非線性效應(yīng)，調(diào)整級(jí)連系統(tǒng)每段光纖輸入脈沖的形狀，可以對(duì)SPM效應(yīng)、XPM效應(yīng)等非線性效應(yīng)有很好的抑制作用。
圖5和圖6分別為圖1和圖4傳輸系統(tǒng)在不考慮光脈沖啁啾等因素時(shí)簡(jiǎn)化的色散分布圖，通過(guò)比較圖5和圖6就可以得到集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償?shù)膮^(qū)別。如圖5所示，由于圖1系統(tǒng)中每4個(gè)光中繼進(jìn)行一次色散補(bǔ)償，在進(jìn)行色散補(bǔ)償前色散值不斷累積，除第一、五段光纖外每段光纖入纖時(shí)信號(hào)都已經(jīng)積累了一定的色散值，此時(shí)SPM效應(yīng)較為嚴(yán)重。而從圖6所示色散分布圖可以看出，每段光纖入纖時(shí)色散累積量幾乎為零，此時(shí)SPM效應(yīng)較弱。如果考慮脈沖啁啾等因素，則每段光纖入纖時(shí)的色散累積值不再是越小越好，而是需要保持一個(gè)合適的值，這就存在科學(xué)管理色散分布的問(wèn)題，也就是通過(guò)調(diào)整色散補(bǔ)償，使得信號(hào)光在輸入各段光纖時(shí)脈沖形狀調(diào)整到類似圖3a所示的入纖前狀態(tài)。
在每一個(gè)光中繼站進(jìn)行色散補(bǔ)償，使光脈沖進(jìn)入長(zhǎng)距離光纖進(jìn)行傳輸時(shí)色散值最小，這樣降低SPM效應(yīng)強(qiáng)度，減小SPM效應(yīng)對(duì)脈沖畸變作用的積累，從而抑制了光信號(hào)頻譜展寬和系統(tǒng)性能惡化。此例是以無(wú)初始啁啾脈沖為例，對(duì)于有初始啁啾脈沖，仍然采用分散色散補(bǔ)償方案，但色散補(bǔ)償量需要根據(jù)初始啁啾情況進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的抑制自相位調(diào)制(SPM)的方法，基于含合波器、光纖放大器、多段長(zhǎng)途光纖、以及連接在相鄰兩段長(zhǎng)途光纖之間的光中繼站的系統(tǒng)，其特征在于包括如下步驟在長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸過(guò)程中，采用不同的色散補(bǔ)償模塊，分散進(jìn)行色散補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述抑制自相位調(diào)制(SPM)的方法，其特征在于在長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸過(guò)程中，在每一級(jí)光中繼站中進(jìn)行色散補(bǔ)償和光中繼放大，調(diào)整光脈沖形狀，以抑制自相位調(diào)制效應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述抑制自相位調(diào)制(SPM)的方法，其特征在于所述色散補(bǔ)償模塊是根據(jù)傳輸鏈路上光釬的色散、傳輸距離以及光信號(hào)脈沖的各種參數(shù)選擇的。
4.一種用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的光中繼站，包括光纖放大器和衰減器，其特征在于設(shè)有一個(gè)色散補(bǔ)償模塊(DCM)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的光中繼站，其特征在于所述的色散補(bǔ)償模塊和一個(gè)衰減器接于第一光纖放大器輸出端與第二光纖放大器輸入端之間。
全文摘要
一種抑制自相位調(diào)制(SPM)的方法，基于含合波器、光纖放大器、多段長(zhǎng)途光纖、及連接在相鄰兩段長(zhǎng)途光纖之間光中繼站的傳輸系統(tǒng)，其特征是在長(zhǎng)距離級(jí)連傳輸過(guò)程中，采用不同的色散補(bǔ)償模塊，分散進(jìn)行色散補(bǔ)償，調(diào)整光脈沖形狀，使其盡量接近入纖前的光脈沖形狀。其通過(guò)合理管理系統(tǒng)色散分布，調(diào)整光脈沖的形狀，從而抑制SPM效應(yīng)的產(chǎn)生和影響，大大降低了它造成的頻譜展寬程度以及系統(tǒng)性能的惡化程度，降低了對(duì)傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)功率平坦度的要求，使傳輸距離充分拓展。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1463090SQ0212055
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者申安樂(lè), 封君, 馬先 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司