專利名稱：信號傳輸設(shè)備及信號傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號傳輸設(shè)備和信號傳輸方法，尤其涉及光信號傳輸設(shè)備和光信號傳輸方法。
由于光纖本身存在雙折射現(xiàn)象，因此在光纖中傳播的信號會發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)。當波分復(fù)用(WDM)信號在光纖中傳輸時，光信號的偏振以不同速率旋轉(zhuǎn)。由于Kerr效應(yīng)，還存在附加的非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，這導(dǎo)致在一個偏振態(tài)中折射系數(shù)發(fā)生瞬間變化，因此，光纖中的雙折射取決于光信號功率。
本發(fā)明的目的之一是控制WDM傳輸中信號傳輸纜如光纖中的信號的偏振旋轉(zhuǎn)度，以便減少傳輸噪聲。
本發(fā)明提供一種信號傳輸設(shè)備，其包括可產(chǎn)生多個具有不同波長的偏振信號的信號源，可控增益控制裝置，其包括可區(qū)分調(diào)整信號幅度的動態(tài)濾波器，該控制裝置具有連接成接收信號源信號的信號輸入端口和用于傳遞幅度受控信號的信號輸出端口，可控增益控制裝置還具有控制輸入端口，通過控制輸入端口可針對多個信號的各個信號調(diào)節(jié)動態(tài)濾波器的增益，一段信號傳輸纜，其包括位于一端的輸入端口和位于另一端的輸出端口，連接所述一段信號傳輸纜的輸入端口以接收來自可控增益控制裝置的信號輸出端口的信號，在工作時，所述一段信號傳輸纜可根據(jù)信號的幅度和波長來改變通過信號傳輸纜的信號的偏振態(tài)，偏振元件，其具有連接成接收來自所述一段傳輸纜的輸出端口的信號的信號輸入端口和用于將從所述一段傳輸纜傳來的信號傳送給接收裝置的信號輸出端口，以及信號監(jiān)控裝置，該監(jiān)控裝置可以確定出現(xiàn)在其信號輸入端口上的多個信號的各自的偏振態(tài)，該信號輸入端口具有連接成接收來自偏振元件的信號輸出端口的信號，信號監(jiān)控裝置具有相連的輸出端口，用于將信號監(jiān)控裝置工作時對其接收的信號所作的判斷結(jié)果傳送給可控增益控制裝置的控制輸入端口，所述信號監(jiān)控裝置和所述可控增益控制裝置協(xié)同工作，通過在信號經(jīng)過可控增益控制裝置時控制信號的幅度，以使信號的偏振態(tài)移向與偏振元件的低損耗軸對齊，可控增益控制裝置最好包括中間功率控制裝置、光放大器和動態(tài)增益控制單元，中間功率控制裝置具有用作可控增益控制裝置的控制輸入端口的輸入端口，動態(tài)增益控制單元包括動態(tài)濾波器，連接中間功率控制裝置以根據(jù)從信號監(jiān)控裝置接收的信號來控制光放大器和動態(tài)增益控制單元。
偏振元件最好是高損耗軸上的衰減比低損耗軸上的衰減大(但不是大得多)的偏振元件，傳輸纜長度最好為傳輸光纜的長度，以及信號源最好可以產(chǎn)生歸零信號。
信號傳輸設(shè)備可包括另一段信號傳輸纜，其包括一端的輸入端口和另一端的輸出端口，另一可控增益控制裝置，其具有連接成接收來自偏振元件的信號輸出端口的信號的信號輸入端口和用于將其它幅度受控信號傳送給所述另一段信號傳輸纜的輸入端口的信號輸出端口，另一可控增益控制裝置具有控制輸入端口，另一偏振元件，連接成接收來自所述另一段信號傳輸纜的輸出端口的信號，以及另一信號監(jiān)控裝置，其可確定出現(xiàn)在其信號輸入端口上的多個信號的各自的偏振態(tài)，該信號輸入端口連接成接收來自另一偏振元件的信號輸出端口的信號，所述信號監(jiān)控裝置具有輸出端口，連接成將所述信號監(jiān)控裝置工作時對其接收的信號所作的判斷結(jié)果傳送給所述另一可控增益控制裝置的控制輸入端口，本發(fā)明還提供了一種通過信號傳輸纜傳輸多個具有不同波長的偏振信號的方法，所述信號傳輸纜可根據(jù)信號的幅度和波長改變信號的偏振態(tài)，所述方法包括下列步驟設(shè)置可區(qū)分調(diào)整信號幅度的動態(tài)濾波器及與信號傳輸纜串聯(lián)的偏振元件，以在動態(tài)濾波器處調(diào)整不同波長信號的幅度，從而使信號偏振態(tài)移向與偏振元件的低損耗軸對齊。
該方法最好包括監(jiān)控離開偏振元件的信號的偏振態(tài)的步驟和根據(jù)監(jiān)控步驟的結(jié)果控制動態(tài)濾波器處的信號幅度的步驟。
該方法最好包括產(chǎn)生歸零(RZ)信號和發(fā)送RZ信號的步驟。
現(xiàn)在將參考顯示了光WDM傳輸設(shè)備的附圖
，僅以例示方式來描述根據(jù)本發(fā)明的信號傳輸設(shè)備和信號傳輸方法。
參考附圖，信號傳輸設(shè)備包括發(fā)送器1，該發(fā)送器1連接成提供至偏振控制器2的光信號。偏振控制器2連接成提供至光放大器3的信號輸入端口的信號，該信號輸出端口連接成提供至動態(tài)增益控制單元4的信號輸入端口的信號。動態(tài)增益控制單元4具有連接到一段光纜5的輸入端口的輸出端口，光纜5的輸出端口連接到偏振元件6的信號輸入端口。偏振元件6具有與接收器9的信號輸入端口相連的信號輸出端口。偏振元件6的輸出端口還與信號監(jiān)控裝置7的信號輸入端口相連接，信號監(jiān)控裝置7可監(jiān)控其從偏振元件6接收的信號的偏振態(tài)，監(jiān)控裝置7的輸出端口連接到中間功率控制裝置8的輸入端口。中間功率控制裝置8具有連接到動態(tài)增益單元4的控制輸入端口的第一輸出端口和連接到光放大器3的控制輸入端口的第二輸出端口，以構(gòu)成一個完整的信號傳輸設(shè)備。
光放大器3、動態(tài)增益控制單元4和中間功率控制裝置8用作可控增益控制裝置10，并包括可區(qū)分調(diào)整信號幅度的動態(tài)濾波器。中間功率控制裝置8的控制輸入端口用作可控增益控制裝置10的控制輸入端口，可通過該控制輸入端口針對多個信號中的各個信號調(diào)整動態(tài)濾波器的增益。中間功率控制裝置8為電路，與之的連接純粹是電氣連接。可控增益控制裝置10的增益實際上是可控的波長相關(guān)的損耗。
信號監(jiān)控裝置7包括偏振分束器7a和功率監(jiān)控器7b和7c，功率監(jiān)控器7b和7c用于檢測光所分到的兩個偏振面上的功率。所述的兩個偏振面分別對應(yīng)于偏振元件6的低損耗軸和高損耗軸。
信號傳輸設(shè)備工作中，發(fā)送器1產(chǎn)生多個不同波長的光信號，發(fā)送器1下游的偏振控制器2使這些信號產(chǎn)生受控偏振。信號經(jīng)由偏振控制器2到用于放大信號的光放大器3。發(fā)送器1和偏振控制器2充當具有不同波長和可調(diào)偏振的偏振信號源，以便提供在所述設(shè)備的其余部分的動態(tài)范圍內(nèi)的信號。信號由提供可控制增益的光放大器3傳遞到動態(tài)增益控制單元4，動態(tài)增益控制單元4提供可控的波長相關(guān)損耗，信號幅度是在放大器3和動態(tài)增益控制單元4中根據(jù)中間功率控制裝置8施加到放大器3和動態(tài)增益控制單元4上的控制輸入端口的控制信號來調(diào)整的。中間功率控制裝置8所提供的控制信號由信號監(jiān)控裝置7所提供的信號導(dǎo)出，以對動態(tài)增益控制單元4傳來的多個信號的幅度進行調(diào)整，從而使信號的偏振態(tài)移向與偏振元件6的低損耗軸對齊。經(jīng)過幅度調(diào)整的信號離開動態(tài)增益控制單元4進入所述一段傳輸光纜5，其中，在光信號到達偏振元件6之前，根據(jù)其幅度的平方來使光信號的偏振面旋轉(zhuǎn)。信號監(jiān)控裝置7沿偏振元件6的低損耗和高損耗軸檢查偏振裝置6的輸出端口上的信號，并提供至中間功率控制裝置8的信號，以便對經(jīng)過放大器3和動態(tài)增益控制單元4的信號的幅度實施控制。離開偏振元件6的信號也可供接收器9利用。
動態(tài)增益控制單元4用于為信號提供可控的波長相關(guān)損耗，其可以動態(tài)增益平滑濾波器(DGFF)的形式來實現(xiàn)，這種動態(tài)增益平滑濾波器工作時可根據(jù)中間功率控制裝置8提供的控制信號調(diào)整信號幅度。在阿姆斯特丹召開的ECOC-01會議上，題為″液晶光諧波均衡器″的論文We.P.38中描述了適于包含在動態(tài)增益控制單元4中的裝置。
偏振元件6為弱偏振元件，其在高損耗軸上發(fā)送信號所帶的衰減比在低損耗軸上發(fā)送信號所帶的衰減大(但不是大得多)。信號在偏振元件6的高損耗軸和低損耗軸上應(yīng)該是可檢測的，而且，該要求實際上確定了元件6為偏振元件的程度。
信號監(jiān)控裝置7監(jiān)控信號的功率并將信號能量分到兩個偏振面中，一個偏振面與偏振元件6的低損耗軸對齊，另一偏振面與偏振元件6的高損耗軸對齊。記錄兩個偏振面中的功率，然后確定信號的偏振態(tài)以將信號提供給中間功率控制裝置8。
信號最好為歸零(RZ)信號，所述信號傳輸設(shè)備尤其適用于這種信號，因為可減少噪聲。所述設(shè)備允許高幅度信號脈沖的偏振態(tài)面與偏振元件6的低損耗軸對齊，而任何較低幅度的伴隨噪聲與偏振元件6的高損耗軸對齊，從而使噪聲受到抑制。
通過適當運用偏振和幅度控制，就可以在很長的距離上傳播承載數(shù)據(jù)的光歸零信號而不會有明顯的數(shù)據(jù)丟失。由于非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，信號在沿光纖5傳播時，信號偏振旋轉(zhuǎn)量與信號幅度(NPR)的平方成比例，因此高強度脈沖的旋轉(zhuǎn)量不同于低強度噪聲的旋轉(zhuǎn)量。通過使用弱偏振元件6和偏振控制器2，使信號對齊，以便信號脈沖在低衰減狀態(tài)下通過偏振元件6，而大部分噪聲則經(jīng)受較高的衰減。這樣，噪聲便被抑制而只有信號通過。
不僅光信噪比(OSNR)得到改善，而且還通過抑制噪聲減少了Gordon-Haus抖動。此外，由于光纜5中的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)與幅度平方成比例，因而使脈沖重新成形，從而增加了抗偏振模式色散(PMD)和色散的穩(wěn)健性。實際上，光纜5的特性像可飽和的吸收體。由于機械和熱效應(yīng)，靜態(tài)增益旋轉(zhuǎn)量將隨時間波動，因此，在正確狀態(tài)下通過所述單元所需的發(fā)射功率必須由位于接收器9(它可以位于遠處)處的偏振元件6或者由多個沿傳輸線周期性放置的偏振元件動態(tài)控制?？刂剖峭ㄟ^從光信號中提取一部分并監(jiān)控偏振分束器7a的兩臂上的功率來進行的，其中一臂與偏振元件的低損耗軸對齊。通過記錄兩臂上的總功率及兩臂功率之比，證實信號通道的偏振態(tài)，然后將其反饋給發(fā)送器端。
在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中，當信號沿光纜5傳播時以不同速率旋轉(zhuǎn)波長，并通過按通道控制各通道的信號幅度來處理波長。這是通過使用動態(tài)增益平滑濾波器(DGFF)以簡單經(jīng)濟的方式來實現(xiàn)的。DGFF并不試圖平滑信號的幅度輪廓(amplitude profile)，而是通過調(diào)整信號幅度使通道與偏振元件6的偏振態(tài)對齊。
信號傳輸設(shè)備中包含的信號傳輸線的總長由多段光纜來確定，每段光纜具有相應(yīng)的彼此串聯(lián)的可控增益控制裝置、偏振元件和信號監(jiān)控裝置。
本發(fā)明適用于傳播信號的傳輸纜使信號的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況中的所有信號。
權(quán)利要求
1.一種信號傳輸設(shè)備，包括可產(chǎn)生多個具有不同波長的偏振信號的信號源，可控增益控制裝置，所述控制裝置包括可區(qū)分調(diào)整所述信號幅度的動態(tài)濾波器，并具有連接成接收所述信號源的信號的信號輸入端口和用于傳遞幅度受控信號的信號輸出端口，所述可控增益控制裝置還具有控制輸入端口，通過所述控制輸入端口可針對所述多個信號的各個信號調(diào)節(jié)所述動態(tài)濾波器的增益，一段信號傳輸纜，其包括位于一端的輸入端口和位于另一端的輸出端口，所述一段信號傳輸纜的輸入端口連接成接收來自所述可控增益控制裝置的信號輸出端口的信號，所述一段信號傳輸纜工作時可根據(jù)所述信號的幅度和波長來改變通過它的信號的偏振態(tài)，偏振元件，其具有連接成接收來自所述一段傳輸纜的輸出端口的信號的信號輸入端口和用于將從所述一段傳輸纜傳來的信號傳送給接收裝置的信號輸出端口，以及信號監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置可以確定出現(xiàn)在其信號輸入端口上的多個信號各自的偏振態(tài)，所述信號輸入端口連接成接收來自所述偏振元件的信號輸出端口的信號，所述信號監(jiān)控裝置具有輸出端口，該輸出端口連接成將所述監(jiān)控裝置工作時所作的判斷結(jié)果傳送給所述可控增益控制裝置的控制輸入端口，所述信號監(jiān)控裝置和所述可控增益控制裝置協(xié)同工作，在所述信號經(jīng)過所述可控增益控制裝置時通過控制所述信號的幅度，使所述信號的偏振態(tài)移向與所述偏振元件的低損耗軸對齊。
2.如權(quán)利要求1所述的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，所述可控增益控制裝置包括中間功率控制裝置、光放大器和動態(tài)增益控制單元，所述中間功率控制裝置具有輸入端口，該輸入端口用作所述可控增益控制裝置的控制輸入端口，所述動態(tài)增益控制單元包括動態(tài)濾波器，所述中間功率控制裝置連接成根據(jù)從所述信號監(jiān)控裝置接收的信號來控制所述光放大器和所述動態(tài)增益控制單元。
3.如權(quán)利要求1或2所述的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，所述偏振元件是所述高損耗軸上的衰減比所述低損耗軸上的衰減大，但不是大得多。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，所述一段傳輸纜是一段傳輸光纜。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，所述信號源可以產(chǎn)生歸零信號。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，所述信號傳輸設(shè)備包括另一段信號傳輸纜，其包括位于一端的輸入端口和位于另一端的輸出端口，另一可控增益控制裝置，其具有連接成接收來自所述偏振元件的信號輸出端口的信號的信號輸入端口和用于將其它幅度受控信號傳送給所述另一段信號傳輸纜的輸入端口的信號輸出端口，所述另一可控增益控制裝置具有控制輸入端口，另一偏振元件，其連接成接收來自所述另一段信號傳輸纜的輸出端口的信號，以及另一信號監(jiān)控裝置，其可以確定出現(xiàn)在其信號輸入端口上的所述多個信號的各自的偏振態(tài)，所述信號輸入端口連接成接收來自所述偏振元件的信號輸出端口的信號，所述信號監(jiān)控裝置具有輸出端口，該輸出端口連接成將所述監(jiān)控裝置工作時對其接收的信號所作的判斷結(jié)果傳送給所述另一可控增益控制裝置的控制輸入端口。
7.一種基本上如參考附圖所述以及如附圖所示的設(shè)備。
8.一種通過信號傳輸纜傳送多個具有不同波長的偏振信號的方法，所述信號傳輸纜根據(jù)所述信號的幅度和波長改變其偏振態(tài)，所述方法包括如下步驟設(shè)置與所述信號傳輸纜串聯(lián)的可區(qū)分調(diào)整所述信號幅度的動態(tài)濾波器和偏振元件；在所述動態(tài)濾波器處調(diào)整所述不同波長信號的幅度，以使所述信號的偏振態(tài)移向與所述偏振元件的低損耗軸對齊。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括監(jiān)控從所述偏振元件離開的信號的偏振態(tài)的步驟和根據(jù)所述監(jiān)控步驟的結(jié)果控制所述信號幅度的步驟。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括產(chǎn)生歸零(RZ)信號和發(fā)送所述RZ信號的步驟。
11.一種基本上如參考附圖所述的信號傳輸方法。
全文摘要
一種通過一段信號傳輸纜傳輸多個具有不同波長的偏振信號的裝置和方法，其中，該傳輸纜可根據(jù)信號的幅度和波長改變信號的偏振態(tài)。設(shè)有與所述一段信號傳輸纜串聯(lián)的可區(qū)分調(diào)整信號幅度的動態(tài)濾波器和偏振元件，通過調(diào)整不同波長信號的幅度，使信號的偏振態(tài)移向與所述偏振元件的低損耗軸對齊。本發(fā)明裝置和方法的優(yōu)點是高幅度信號與所述偏振元件的低損耗軸對齊，而低幅度噪聲與偏振元件的高損耗軸對齊，從而提高信噪比。
文檔編號H04B10/2507GK1618190SQ02827913
公開日2005年5月18日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者S·阿勒斯頓, P·哈珀, D·戈文, N·J·多蘭 申請人:馬科尼英國知識產(chǎn)權(quán)有限公司