專利名稱：色散補(bǔ)償設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種色散補(bǔ)償設(shè)備，用于進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的容量、速度和距離。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)使用量的迅速增加，需要進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量。現(xiàn)在，基于每信道10Gb/s傳輸速率的波長(zhǎng)復(fù)用(WDM)光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)投入實(shí)際使用。今后，預(yù)計(jì)需要進(jìn)一步提高容量，并且從頻率使用效率和成本的觀念來(lái)看，需要每信道40Gb/s或更快的超高速傳輸系統(tǒng)。在超高速傳輸系統(tǒng)中，必須非常準(zhǔn)確地補(bǔ)償傳輸線路色散所導(dǎo)致的波長(zhǎng)衰減。
在傳輸速率為10Gb/s或更快的光傳輸系統(tǒng)中，色散容限非常小。例如，40Gb/s NRZ系統(tǒng)的色散容限等于或小于100ps/nm。同時(shí)，對(duì)于陸地光傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，跨距長(zhǎng)度并不總是統(tǒng)一的。在使用一條大約17ps/nm/km的1.3μm零色散單模光纖(SMF)的系統(tǒng)的情況下，即使長(zhǎng)度僅相差幾公里，也將超過(guò)色散容限。然而，當(dāng)前在通信公司的光纖網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，并不能準(zhǔn)確地掌握大多數(shù)的跨距長(zhǎng)度和色散值。另外，因?yàn)樯⒅蹈鶕?jù)光纖溫度、應(yīng)力等隨時(shí)間而變化，所以不僅在系統(tǒng)操作開始時(shí)，而且在系統(tǒng)使用時(shí)都必須嚴(yán)格監(jiān)視色散量以調(diào)整每跨距的色散補(bǔ)償量。例如，當(dāng)在500公里DSF(色散偏移光纖)傳輸線上出現(xiàn)100度的溫度變化時(shí)，其色散變化量變?yōu)榧s105ps/nm，幾乎等于40Gb/s NRZ信號(hào)的色散容限。
(色散改變量)＝(零色散波長(zhǎng)的溫度相關(guān)性)×(傳輸線路的溫度變化量)×(傳輸線路的色散斜度)×(傳輸距離)
＝0.03(nm/℃)×100(℃)×0.07(ps/nm2/km)×500(km)＝105ps/nm因此，對(duì)于使用SMF傳輸線路、以及1.55μm零色散偏移光纖(DSF)或NZ-DSF傳輸線路的系統(tǒng)，必須執(zhí)行自動(dòng)色散補(bǔ)償。
而且，當(dāng)傳輸波長(zhǎng)分割復(fù)用(WDM)信號(hào)時(shí)，必須考慮色散斜度和色散。
圖1示范性地圖示一個(gè)WDM傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖2圖示各種變化因素導(dǎo)致的傳輸線路色散量的變化。
在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)從發(fā)送終端設(shè)備的光發(fā)射機(jī)#1至#n發(fā)送，并由光復(fù)用器耦合。復(fù)用光信號(hào)由光后置放大器放大并輸出。當(dāng)光后置放大器執(zhí)行光信號(hào)放大處理時(shí)，由發(fā)射機(jī)內(nèi)的傳輸色散補(bǔ)償器為光信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償，該色散補(bǔ)償量是固定的或可變的。在一條光纖傳輸線路上傳播的光信號(hào)被放大，以便由光線內(nèi)放大器(optical inline amplifier)補(bǔ)償傳輸線路損耗，所述光線內(nèi)放大器位于光纖傳輸線路的中途。另外，當(dāng)光線內(nèi)放大器放大時(shí)，由一個(gè)線內(nèi)色散補(bǔ)償器補(bǔ)償因在傳輸線路上傳播導(dǎo)致光信號(hào)所經(jīng)受的色散。線內(nèi)色散補(bǔ)償器的色散補(bǔ)償量是固定的，或者是可變的。然后，光信號(hào)在光纖傳輸線路上經(jīng)一個(gè)線內(nèi)放大器傳播，并輸入一個(gè)光接收機(jī)。
在光接收機(jī)內(nèi)，放大所傳播的光信號(hào)以補(bǔ)償其衰減。同時(shí)，接收機(jī)內(nèi)的接收色散補(bǔ)償器執(zhí)行接收機(jī)側(cè)的色散補(bǔ)償。然后，光解復(fù)用器將所傳播的光信號(hào)分離成相應(yīng)波長(zhǎng)。例如，可變色散補(bǔ)償器從解復(fù)用波長(zhǎng)的光信號(hào)中消除剩余色散，隨后這些信號(hào)由光接收機(jī)#1至#n接收。在此，用括號(hào)將可變色散補(bǔ)償器括起來(lái)的原因是它們并非總是必需的。是否包括可變色散補(bǔ)償器可由設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況來(lái)決定。如果在隨后的結(jié)構(gòu)圖中也出現(xiàn)用括號(hào)括起來(lái)的組成部件，這意味著根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)，該組成部件并不總是必需的。
對(duì)于光信號(hào)色散的溫度變化，如圖2所示，根據(jù)零色散波長(zhǎng)中的溫度變化(大約0.03nm/℃)，色散特性從(a)變化到(c)。在這種情況下，色散斜度并不改變。另外，如果傳輸距離不同，色散特性從(a)變化到(b)。在這種情況下，色散斜度也隨著色散量變化。對(duì)于一條實(shí)際的傳輸線路光纖(和一條色散補(bǔ)償光纖(DCF))，即使傳輸線路的長(zhǎng)度相同，由于光纖制造能力的原因，色散值((a)→(c))和色散斜度((a)→(d))也有變化。
作為色散和色散斜度的補(bǔ)償方法，考慮下述方法(a)實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬帶可變色散補(bǔ)償器，能夠獨(dú)立地改變色散量和色散斜度量，并為所有波長(zhǎng)的信號(hào)同時(shí)執(zhí)行色散補(bǔ)償。
(b)獨(dú)立地設(shè)置一個(gè)能夠改變色散量的寬帶可變色散補(bǔ)償器和一個(gè)能夠改變色散斜度量的寬帶可變色散斜度補(bǔ)償器，并同時(shí)為所有波長(zhǎng)的信號(hào)共同執(zhí)行色散補(bǔ)償。
(c)獨(dú)立地設(shè)置一個(gè)能夠改變色散量的寬帶可變色散補(bǔ)償器和一個(gè)其色散斜度量補(bǔ)償了傳輸線路斜度量的固定色散斜度補(bǔ)償器，并同時(shí)為所有波長(zhǎng)的信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償。
(d)分別為每條信道設(shè)置一個(gè)能夠改變色散量的可變色散補(bǔ)償器，并執(zhí)行色散補(bǔ)償。
在方法(a)至(d)中，關(guān)鍵在于可變色散補(bǔ)償器的可實(shí)現(xiàn)性。
圖3圖示作為一個(gè)可變色散補(bǔ)償器例子的VIPA(虛成像相位陣)。作為與VIPA有關(guān)的文獻(xiàn)，請(qǐng)參考M.Sirasaki等人的“40Gbits/s WDM傳輸系統(tǒng)用的使用虛成像相控陣(VIPA)的可變色散補(bǔ)償器(VariableDispersion Compensator Using the Virtually Imaged PhasedArray(VIPA)for 40-Gbit/s WDM Transmission System)”，ECOC 2000，截止期限之后的論文2.3.，等。
在使用VIPA的色散補(bǔ)償器中，通過(guò)在x軸方向上移動(dòng)三維鏡，色散補(bǔ)償量可以在-800ps/nm到+800ps/nm的范圍內(nèi)連續(xù)變化。
圖4圖示VIPA可變色散補(bǔ)償器的透射比特性和群延遲特性。
在該圖上部圖示的透射比特性顯示了VIPA中透射比的周期波長(zhǎng)相關(guān)性。因此，必須進(jìn)行設(shè)計(jì)以便波長(zhǎng)復(fù)用光(WDM光)的各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)通過(guò)透射比的高通部，即透射比窗口。另外，群延遲圖表示群延遲被周期性地提供給光信號(hào)。該圖說(shuō)明在透射比窗口開啟部分中群延遲的斜度在右側(cè)遞減，并將負(fù)色散提供給通過(guò)窗口的光信號(hào)。
例如，VIPA被設(shè)計(jì)得具有一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，其中透射比特性具有200GHz(波長(zhǎng)間隔為1.6nm)的頻率間隔(自由光譜范圍FSR)，并有利地同時(shí)補(bǔ)償一個(gè)WDM信號(hào)。然而，VIPA不能補(bǔ)償色散斜度。日本專利申請(qǐng)JP2000-238349提出了一種通過(guò)組合VIPA色散補(bǔ)償器和色散補(bǔ)償光纖以共同補(bǔ)償色散和色散斜度來(lái)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。
圖5圖示在信道通頻帶內(nèi)VIPA可變色散補(bǔ)償器的群延遲特性。
在圖5上部圖示的使用VIPA的可變色散補(bǔ)償器中，通過(guò)在x軸方向上移動(dòng)三維鏡獲得圖5下部中圖示的群延遲斜度上的變化。通過(guò)群延遲的波長(zhǎng)的微分來(lái)獲得色散。因此，通過(guò)移動(dòng)三維鏡，能夠?yàn)樗行诺李l帶根據(jù)需要改變和執(zhí)行同時(shí)色散補(bǔ)償。
圖6示范性地圖示根據(jù)一種常規(guī)技術(shù)的光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。
在該示的結(jié)構(gòu)例子中，包括一個(gè)DCF，其色散斜度量(傳輸線路的色散斜度)用于補(bǔ)償傳輸線路的色散斜度。而且，使用一個(gè)VIPA可變色散補(bǔ)償器同時(shí)補(bǔ)償傳輸線路和DCF所導(dǎo)致的色散。如圖4所示，VIPA具有200GHz間隔的周期性結(jié)構(gòu)以確保傳輸頻帶。在當(dāng)前的密集WDM傳輸系統(tǒng)中，需要100GHz的信道間隔(0.8nm的波長(zhǎng)間隔)。因此，在圖6中，使用交織器將100GHz間隔的接收信號(hào)分離成200GHz間隔的偶數(shù)和奇數(shù)信道，并通過(guò)分別為偶數(shù)和奇數(shù)信道設(shè)置VIPA色散補(bǔ)償器來(lái)同時(shí)進(jìn)行色散補(bǔ)償。如圖7所示，交織器的透射窗口以預(yù)定的周期開啟(在該情況下為200GHz)。該圖中所示的實(shí)線是用于提取奇數(shù)信道的窗口，而該圖中圖示的虛線是用于提取偶數(shù)信道的窗口。如上所述，交織器交替地抽樣一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)，并將光信號(hào)分離成奇數(shù)信道和偶數(shù)信道，使得分離之后光信號(hào)的信道間隔變寬。
然而，這種結(jié)構(gòu)存在傳輸線路和DCF的色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性所導(dǎo)致的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致同時(shí)色散補(bǔ)償上的難度。
圖8圖示光纖傳輸線路上色散特性的典型例子。
主要在DCF上，由于制造問(wèn)題出現(xiàn)因色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性所導(dǎo)致的色散曲線(然而，在傳輸光纖上存在一個(gè)近乎線性的色散特性)。因此，因色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性所導(dǎo)致的剩余色散出現(xiàn)在傳輸線路和DCF上。在遠(yuǎn)程傳輸中，這個(gè)剩余色散變成一個(gè)超過(guò)40Gb/s信號(hào)的色散容限的值。因此，使用圖6的結(jié)構(gòu)進(jìn)行同時(shí)補(bǔ)償是很困難的。
使用一個(gè)色散監(jiān)視器來(lái)檢測(cè)傳輸線路所經(jīng)歷的色散量(和斜度量)對(duì)于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)色散補(bǔ)償系統(tǒng)也是很重要的。
作為一個(gè)色散監(jiān)視器方法的例子，存在一種使用所接收基帶信號(hào)內(nèi)特定頻率分量強(qiáng)度的方法。
圖9圖示40Gb/s NRZ信號(hào)的所接收基帶信號(hào)內(nèi)一個(gè)40GHz分量的強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果。
資料來(lái)源Y.Akiyama等人，“通過(guò)多個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)之間無(wú)縫隙切換的40Gbit/s傳輸?shù)淖詣?dòng)色散均衡(Automatic Dispersion Equalizationin 40Gbit/s Transmission by Seamless-switching between MultipleSignal Wavelengths)”，ECOC’99，pp.1-150-151。
如從左側(cè)的計(jì)算結(jié)果可以看出的，40GHz分量的強(qiáng)度隨著色散量而變化，并在色散量為零時(shí)變成零。在右側(cè)的100公里DSF傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)結(jié)果中，傳輸線路的色散量隨著波長(zhǎng)變化。因此，以類似于計(jì)算結(jié)果的方式獲得40GHz分量的強(qiáng)度特性。傳輸線路的零色散波長(zhǎng)以大約0.03nm/℃隨著傳輸線路溫度變化而變化。然而，可以證明40GHz分量的強(qiáng)度監(jiān)視器的最小點(diǎn)也隨著這一變化而改變。眾所周知，B Hz分量的強(qiáng)度可用作B b/s調(diào)制信號(hào)以及其它調(diào)制方法的色散監(jiān)視器。眾所周知，例如，當(dāng)色散為零時(shí)，B Hz分量的強(qiáng)度變成一個(gè)RZ信號(hào)的最大值，并變成一個(gè)OTDM信號(hào)的最小值(日本專利申請(qǐng)JP-平-9-224056)。
作為另外一種方法，考慮一個(gè)監(jiān)視由每個(gè)光接收機(jī)所檢測(cè)的誤比特率特性或Q值的方法。
為了在波長(zhǎng)復(fù)用系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)低成本色散監(jiān)視器，設(shè)置一個(gè)色散監(jiān)視器的方法是很重要的。例如，在圖2所示的(a)或(b)的情況下，如果能夠檢測(cè)到至少兩個(gè)信號(hào)的色散量，所述信號(hào)例如是信號(hào)波長(zhǎng)頻帶兩端的波長(zhǎng)的信號(hào)，則可以通過(guò)外推法獲得色散斜度，并能夠檢測(cè)不同信號(hào)波長(zhǎng)的色散量。
另外，在(c)的情況下，傳輸線路的色散斜度量并不隨著溫度而變化。因此，如果能夠檢測(cè)到信號(hào)波長(zhǎng)頻帶的諸如中央波長(zhǎng)信號(hào)等的至少一個(gè)信號(hào)的色散量，則根據(jù)該色散量和已知的色散斜度量能夠檢測(cè)不同信號(hào)波長(zhǎng)的色散量。
同樣在(d)的情況下，如果在色散斜度量(或者傳輸線路長(zhǎng)度)已知時(shí)能夠檢測(cè)至少一個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的色散值，或者如果在色散斜度量未知時(shí)能夠檢測(cè)至少兩個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的色散值，可以通過(guò)外推法檢測(cè)不同信號(hào)波長(zhǎng)的色散量。
上述常規(guī)技術(shù)的問(wèn)題總結(jié)如下。
在傳輸速率10Gb/s或更快的光傳輸系統(tǒng)中，色散容限非常小。例如，40Gb/s NRZ系統(tǒng)的色散容限大約等于100ps/nm或更小。同時(shí)，對(duì)于傳輸線路的色散，存在下述變化因素。如果發(fā)送波長(zhǎng)分割多路復(fù)用(WDM)信號(hào)，則不僅必須考慮色散，而且必須考慮色散斜度。
(1)傳輸線路長(zhǎng)度的不同對(duì)于陸地光傳輸系統(tǒng)，其跨距長(zhǎng)度并不總是統(tǒng)一的。在使用大約17ps/nm/km的1.3μm零色散單模光纖(SMF)的系統(tǒng)的情況下，即使長(zhǎng)度僅相差若干公里也將超過(guò)色散容限。然而，在通信公司所擁有的光纖網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，當(dāng)前并不能準(zhǔn)確地掌握大多數(shù)跨距長(zhǎng)度和色散值。如圖2所示，如果傳輸距離不同，色散特性從(a)變化到(b)。在這種情況下，色散斜度以及色散量都改變。
(2)色散補(bǔ)償光纖(DCF)的斜度補(bǔ)償比的不完整為了同時(shí)為波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償和色散斜度補(bǔ)償，必須使用其色散斜度率(色散斜度系數(shù)/色散系數(shù))匹配于傳輸線路的色散補(bǔ)償光纖(DCF)。然而，尤其對(duì)于色散系數(shù)較小的NZDSF光纖(例如增強(qiáng)LEAF、TrueWave Plus、TrueWave Classic等)，可制造的DCF僅僅是其斜度補(bǔ)償比低到50％到60％的DCF。
圖10圖示由于色散斜度變化導(dǎo)致的傳輸線路上色散的波動(dòng)。
在該圖中，為了100％地補(bǔ)償傳輸線路的色散斜度特性(a)，匹配其相反符號(hào)特性(a)’的DCF是最理想的。然而，實(shí)際上無(wú)法獲得與(a)’一樣高的斜度補(bǔ)償比，該比值事實(shí)上類似于(b)。因此，用(c)表示的剩余色散出現(xiàn)在傳輸線路和DCF上。
(3)傳輸線路光纖和色散補(bǔ)償光纖(DCF)的色散系數(shù)和色散斜度系數(shù)的制造變化因?yàn)閭鬏斁€路和色散補(bǔ)償光纖(DCF)的色散補(bǔ)償系數(shù)(每單位長(zhǎng)度的色散量，單位是ps/nm/km)和色散斜度系數(shù)(每單位長(zhǎng)度的色散斜度，單位是ps/nm2/km)達(dá)到制造精度的極限，它們具有較大的變化。因此，如圖2所示，即使傳輸線路和DCF的長(zhǎng)度相同，色散量(單位為ps/nm，(a)→(c)，-(a)→(b)’)和色散斜度量(單位是ps/nm2，(a)→(d)，-(a)→(d)’)也不同。
(4)光纖的零色散波長(zhǎng)的溫度變化因?yàn)閭鬏斁€路光纖的零色散波長(zhǎng)根據(jù)溫度隨著時(shí)間改變，所以在系統(tǒng)操作開始時(shí)和系統(tǒng)使用過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)視色散量時(shí)，必須合理設(shè)置每個(gè)跨距的色散補(bǔ)償量。
例如，如果在600公里的傳輸線路上出現(xiàn)100℃的溫度變化，色散改變量變成大約108ps/nm，這幾乎等于40Gb/s NRZ信號(hào)的色散容限。
(色散變化量)＝(零色散波長(zhǎng)的溫度相關(guān)性)×(傳輸線路的溫度變化量)×(傳輸線路的色散斜度)×(傳輸距離)＝0.03(nm/℃)×100℃×0.06(ps/nm2/km)×600(km)＝108ps/nm在圖2中，由于零色散波長(zhǎng)的溫度變化(大約0.03nm/℃)導(dǎo)致色散特性由(a)變化為(c)。在這種情況下，色散斜度并不變化。
(5)傳輸線路光纖和DCF的波長(zhǎng)相關(guān)性的影響如圖8所示，由于與傳輸線路主要是DCF(傳輸光纖具有幾乎線性的補(bǔ)償特性)有關(guān)的設(shè)計(jì)原理的問(wèn)題，出現(xiàn)由于色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性產(chǎn)生的色散曲線。因此，在傳輸線路和DCF上出現(xiàn)由于色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性導(dǎo)致的剩余色散。在遠(yuǎn)程傳輸中，該剩余色散變成一個(gè)超過(guò)40Gb/s信號(hào)的色散容限的很大的值。當(dāng)為所有信道同時(shí)執(zhí)行色散補(bǔ)償時(shí)，這變成一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。
根據(jù)一種已知技術(shù)的方法如下。必須使用可變色散補(bǔ)償器以克服(4)中隨著時(shí)間變化的色散波動(dòng)。作為一個(gè)可變色散補(bǔ)償器的例子，存在圖3所示的VIPA。作為設(shè)置可變色散補(bǔ)償器的方法，存在通過(guò)包括一個(gè)斜度補(bǔ)償功能來(lái)同時(shí)為所有信道執(zhí)行補(bǔ)償?shù)姆椒ê屯ㄟ^(guò)組合一個(gè)可變或固定色散斜度補(bǔ)償器來(lái)同時(shí)為所有信道執(zhí)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，或者考慮為每條信道設(shè)置一個(gè)可變色散補(bǔ)償器的方法(參見日本專利申請(qǐng)JP 2000-238349)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種以可能最低的成本盡可能地最小化剩余色散的色散補(bǔ)償設(shè)備及其結(jié)構(gòu)配置。
根據(jù)本發(fā)明的第一色散補(bǔ)償設(shè)備，在波長(zhǎng)復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中，包括一個(gè)頻帶分割單元，將波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)分割成多個(gè)波長(zhǎng)頻帶；和一個(gè)固定色散補(bǔ)償單元，為分割后的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)執(zhí)行剩余色散補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的第二色散補(bǔ)償設(shè)備，在波長(zhǎng)復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中，包括一個(gè)頻帶分割單元，將波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)分割成多個(gè)波長(zhǎng)頻帶；和一個(gè)可變色散補(bǔ)償單元，為分割后的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)同時(shí)執(zhí)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的第三色散補(bǔ)償設(shè)備，在波長(zhǎng)復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中，包括一個(gè)可變色散補(bǔ)償單元，為波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的整個(gè)或者部分同時(shí)執(zhí)行色散補(bǔ)償；一個(gè)光分割單元，分割波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)；和一個(gè)固定色散補(bǔ)償單元，為每個(gè)分割信道的光信號(hào)執(zhí)行剩余色散補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的第四色散補(bǔ)償設(shè)備，在波長(zhǎng)復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中，包括一個(gè)頻帶分割單元，將波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)分割成多個(gè)波長(zhǎng)頻帶；和一個(gè)色散補(bǔ)償單元，降低各個(gè)分割波長(zhǎng)頻帶的頻帶之間的剩余色散差值。
根據(jù)本發(fā)明的第五色散補(bǔ)償設(shè)備，在多跨距光傳輸系統(tǒng)中，包括一個(gè)色散補(bǔ)償單元，在跨距之后的每個(gè)線內(nèi)放大器中為每個(gè)跨距的色散量執(zhí)行105％至120％的過(guò)補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明，可以低成本地提供一個(gè)高效的色散補(bǔ)償設(shè)備及其方法。


圖1示范性地圖示波長(zhǎng)復(fù)用傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
圖2圖示由于各種變化因素導(dǎo)致的傳輸線路色散量的變化；圖3圖示作為一個(gè)可變色散補(bǔ)償器的例子的VIPA(虛成像相控陣)；圖4圖示VIPA可變色散補(bǔ)償器的透射比特性和群延遲特性；圖5圖示VIPA可變色散補(bǔ)償器的群延遲特性；圖6示范性地圖示常規(guī)技術(shù)的光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)；圖7解釋交織器的操作；圖8圖示光纖傳輸線路上色散特性的一個(gè)典型例子；圖9圖示40Gb/s NRZ信號(hào)的接收基帶信號(hào)內(nèi)40GHz分量強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果；圖10圖示由于色散斜度變化導(dǎo)致傳輸線路上的色散波動(dòng)；圖11解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的原理；圖12示范性地圖示實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一種結(jié)構(gòu)；圖13示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二種結(jié)構(gòu)；圖14示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第三種結(jié)構(gòu)；圖15示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第四種結(jié)構(gòu)；圖16示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第五種結(jié)構(gòu)；圖17示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第六種結(jié)構(gòu)；圖18解釋根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的色散補(bǔ)償方法；圖19示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的第七種結(jié)構(gòu)；圖20示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第八種結(jié)構(gòu)；圖21示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第九種結(jié)構(gòu)；圖22示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第十種結(jié)構(gòu)；圖23示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第十一種結(jié)構(gòu)；圖24示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第十二種結(jié)構(gòu)；圖25A和25B圖示在將根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用于一個(gè)線內(nèi)放大器的情況下的原理結(jié)構(gòu)；圖26解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的色散補(bǔ)償方法的原理(No.1)；圖27解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的色散補(bǔ)償方法的原理(No.2)；
圖28A和圖28B圖示與圖25相對(duì)應(yīng)的用可變色散補(bǔ)償器替代用于各波長(zhǎng)頻帶的固定色散補(bǔ)償器的情況下的結(jié)構(gòu)；圖29A和圖29B示范性地圖示在進(jìn)行波長(zhǎng)頻帶分割補(bǔ)償?shù)那闆r下一個(gè)具體的線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)(No.1)；圖30A和圖30B示范性地圖示在進(jìn)行波長(zhǎng)頻帶分割補(bǔ)償?shù)那闆r下一個(gè)具體的線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)(No.2)；圖31A和圖31B示范性地圖示在進(jìn)行波長(zhǎng)頻帶分割補(bǔ)償?shù)那闆r下一個(gè)具體的線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)(No.3)；圖32A和圖32B示范性地圖示在進(jìn)行波長(zhǎng)頻帶分割補(bǔ)償?shù)那闆r下一個(gè)具體的線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)(No.4)；圖33A和圖33B示范性地圖示在進(jìn)行波長(zhǎng)頻帶分割補(bǔ)償?shù)那闆r下一個(gè)具體的線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)(No.5)；圖34示范性地圖示使用圖29至圖33所示執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償?shù)木€內(nèi)放大器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(No.1)；圖35示范性地圖示使用圖29至圖33所示執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償?shù)木€內(nèi)放大器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(No.2)；圖36示范性地圖示使用圖29至圖33所示執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償?shù)木€內(nèi)放大器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(No.3)；圖37A至圖37C圖示在600公里SMF傳輸中線內(nèi)色散補(bǔ)償比DDCL＝100％和114％的情況下剩余色散的Q損失(Q penalty)；圖38圖示在600公里SMF傳輸中通過(guò)在接收機(jī)側(cè)上調(diào)整色散補(bǔ)償量使剩余色散為零的情況下的Q損失和線內(nèi)剩余色散量的特性；圖39示范性地圖示與優(yōu)化線內(nèi)色散補(bǔ)償量的優(yōu)選實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的第一種結(jié)構(gòu)；圖40圖示圖39所示結(jié)構(gòu)的又一個(gè)具體例子；和圖41示范性地圖示通過(guò)組合頻帶分割色散補(bǔ)償和線內(nèi)過(guò)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，如果由于傳輸線路和DCF的色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性導(dǎo)致的剩余色散過(guò)大而不可忽略，則通過(guò)將一個(gè)波長(zhǎng)頻帶分割成預(yù)定頻帶來(lái)執(zhí)行色散補(bǔ)償。
圖11解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的原理。
例如，在圖11所示的(a)傳輸線路和(b)DCF1的剩余色散特性的情況下(為所有信道同時(shí)補(bǔ)償)，一個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)被解復(fù)用成多個(gè)波長(zhǎng)頻帶(在該圖中為4個(gè)頻帶)，通過(guò)為每個(gè)波長(zhǎng)頻帶設(shè)置(c)固定色散補(bǔ)償器(DCF)或可變色散補(bǔ)償器(VDC)來(lái)精細(xì)地調(diào)整色散補(bǔ)償量，從而能夠?qū)⑺行诺赖氖Ｓ嗌⒔档偷揭粋€(gè)很小的值(d)。在該圖中，把預(yù)定量的色散給予波長(zhǎng)頻帶內(nèi)的所有信道，使得為每個(gè)波長(zhǎng)頻帶的中央波長(zhǎng)執(zhí)行100％的色散補(bǔ)償。如果使用一個(gè)固定色散補(bǔ)償器來(lái)執(zhí)行精細(xì)調(diào)整，必須通過(guò)預(yù)先測(cè)量一條傳輸線路的色散特性(或者掌握作為光纖特有特性的色散偏移量)來(lái)確定固定色散補(bǔ)償量。然而，如果由于溫度變化導(dǎo)致傳輸線路的色散隨著時(shí)間改變，則所有信道的色散量在相同方向上變化。因此，可以通過(guò)改變同時(shí)使用的可變色散補(bǔ)償器來(lái)維持補(bǔ)償狀態(tài)。
下面的所有結(jié)構(gòu)圖示所發(fā)送波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)的波長(zhǎng)間隔是100GHz(大約0.8nm)的情況下的例子。另外，僅圖示一個(gè)光接收機(jī)內(nèi)色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)例子。然而，在線內(nèi)放大器或發(fā)射機(jī)側(cè)的站內(nèi)設(shè)置一個(gè)色散補(bǔ)償器的情況下也可以進(jìn)行類似的配置。
圖12示范性地圖示實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一種結(jié)構(gòu)；在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，在使用DCF1和可變色散補(bǔ)償器為100GHz間隔的所有信道同時(shí)執(zhí)行色散補(bǔ)償之后，使用一個(gè)交織器將波長(zhǎng)間隔分離成200GHz(大約1.6nm)的間隔。然后，通過(guò)頻帶分割濾光器將波長(zhǎng)頻帶分別分割成n個(gè)波長(zhǎng)頻帶，并在每個(gè)波長(zhǎng)頻帶內(nèi)使用一個(gè)固定色散補(bǔ)償器來(lái)執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。
首先，在光纖傳輸線路10上傳播的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)被光前置放大器11放大，所述光前置放大器是圖12所示的接收機(jī)，同時(shí)，其色散斜度由DCF1補(bǔ)償。然后，100GHz間隔的光信號(hào)輸入給可變色散補(bǔ)償器12，它為所有的波長(zhǎng)同時(shí)執(zhí)行色散補(bǔ)償。接著，由交織器13將100GHz間隔的光信號(hào)分離成偶數(shù)信道和奇數(shù)信道，從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成200GHz間隔的光信號(hào)。光信號(hào)分別輸入給頻帶分割濾光器14-1和14-2，分別將它們的波長(zhǎng)頻帶分割成n個(gè)頻帶。由用于一階色散精細(xì)調(diào)整的DCF 15補(bǔ)償各個(gè)頻帶內(nèi)的剩余色散之后，這些信號(hào)被解復(fù)用成各個(gè)信道的光信號(hào)，并分別由光接收機(jī)#1至#40接收。
在此，光接收機(jī)數(shù)量是40。這是因?yàn)閳D12假設(shè)復(fù)用波長(zhǎng)的數(shù)量為40。然而，復(fù)用波長(zhǎng)的數(shù)量并不僅限于這個(gè)數(shù)值。但是，必須依據(jù)復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)量設(shè)置光接收機(jī)的數(shù)量。在下面的結(jié)構(gòu)例子的解釋中，這也是類似的。
在此，輸入頻帶分割濾光器14-1的光信號(hào)是奇數(shù)信道信號(hào)，而輸入頻帶分割濾光器14-2的光信號(hào)是偶數(shù)信道信號(hào)。頻帶分割濾光器由諸如JDS Uniphase、OPlink、Dicon、Avanex、HD光纖系統(tǒng)和Chorum等公司銷售。
圖13示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二種結(jié)構(gòu)。
與圖12不同，圖13圖示在波長(zhǎng)間隔分離成200GHz間隔之后設(shè)置用于200GHz間隔的可變色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)被光前置放大器11放大，同時(shí)，其色散斜度由DCF1補(bǔ)償。光信號(hào)隨后輸入給交織器13，它將100GHz間隔的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)抽樣為200GHz間隔的光信號(hào)，并將奇數(shù)和偶數(shù)信道分別發(fā)送給用于200GHz間隔的可變色散補(bǔ)償器12-1和12-2?？勺兩⒀a(bǔ)償器12-1和12-2分別為輸入光信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償處理，并將信號(hào)輸入給頻帶分割濾光器14-1和14-2。頻帶分割濾光器14-1和14-2將抽樣后的光信號(hào)分割成n個(gè)頻帶。然后，由DCF15為各個(gè)頻帶執(zhí)行一階色散的精細(xì)調(diào)整。被執(zhí)行精細(xì)調(diào)整的各個(gè)頻帶的光信號(hào)由光解復(fù)用器16解復(fù)用成各個(gè)信道的光信號(hào)，并由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖14示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第三種結(jié)構(gòu)。
與圖13不同，圖14圖示這樣的結(jié)構(gòu)，使用二級(jí)交織器將波長(zhǎng)間隔分離成400GHz(大約3.2nm)間隔，然后由頻帶分割濾光器將光信號(hào)分割成n個(gè)波長(zhǎng)頻帶，并由固定色散補(bǔ)償器為各個(gè)波長(zhǎng)頻帶執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。頻帶分割濾光器因其特性而在分割波長(zhǎng)位置上具有保護(hù)頻帶(無(wú)透射的波長(zhǎng)范圍)。通過(guò)由交織器加寬一個(gè)信號(hào)光波長(zhǎng)的波長(zhǎng)間隔，放松了對(duì)頻帶分割濾光器的要求(即使保護(hù)頻帶很寬，不能傳輸?shù)男诺罃?shù)量變成零或被降低)。還可以實(shí)現(xiàn)這樣一種結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)一步增加交織器的級(jí)數(shù)以加寬波長(zhǎng)間隔。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)由光前置放大器放大，同時(shí)，其色散斜度由DCF1補(bǔ)償。光信號(hào)隨后由交織器13分離成奇數(shù)和偶數(shù)信道。結(jié)果，光信號(hào)的波長(zhǎng)間隔從100GHz變化到200GHz。然后，200GHz間隔的光信號(hào)的色散由可變色散補(bǔ)償器12-1和12-2補(bǔ)償。交織器20-1和20-2進(jìn)一步將200GHz間隔的光信號(hào)抽樣成400GHz間隔的光信號(hào)，它們分別被輸入給頻帶分割濾光器14-1至14-4。頻帶分割濾光器14-1至14-4將輸入信號(hào)的頻帶分割成n個(gè)頻帶。然后，DCF 15為各個(gè)頻帶執(zhí)行一階色散補(bǔ)償?shù)木?xì)調(diào)整，并將信號(hào)輸入給光解復(fù)用器16。由光解復(fù)用器16解復(fù)用成各條信道的光信號(hào)分別由光接收機(jī)#1至#40接收。如上所述，在分割頻帶之前加寬光信號(hào)的波長(zhǎng)間隔降低了在分割頻帶時(shí)光信號(hào)出現(xiàn)在頻帶邊界上的概率。因此，這在消除因頻帶分割損失光信號(hào)的意義上是很有效的。
圖15示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第四種結(jié)構(gòu)。
與圖14不同，圖15圖示在由頻帶分割濾光器后面的交織器組合相同波長(zhǎng)頻帶的信號(hào)之后，由固定色散補(bǔ)償器執(zhí)行精細(xì)調(diào)整的結(jié)構(gòu)。使用這種結(jié)構(gòu)，能夠降低精細(xì)調(diào)整所需要的固定色散補(bǔ)償?shù)臄?shù)量。
在光纖傳輸線路10上傳播的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)，其色散斜度由DCF1補(bǔ)償。然后，由交織器13抽樣光信號(hào)，并且信道間隔為原始波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的信道間隔(100GHz)兩倍(200GHz)的光信號(hào)被分別輸入給可變色散補(bǔ)償器12-1和12-2。在由可變色散補(bǔ)償器12-1和12-2為光信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償之后，這些信號(hào)由交織器20-1和20-2進(jìn)一步抽樣。這些信號(hào)變成信道間隔為原始波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的波長(zhǎng)間隔(100GHz)四倍(400GHz)的信號(hào)，并被輸入到頻帶分割濾光器14-1至14-4。
頻帶分割濾光器14-1至14-4分別將輸入光信號(hào)分割成n個(gè)頻帶，然后，由各級(jí)上的交織器21a-1至21b-n和22-1至22-n組合相同波長(zhǎng)頻帶的光信號(hào)，并由DCF15為各個(gè)頻帶執(zhí)行一階色散補(bǔ)償?shù)木?xì)調(diào)整。在執(zhí)行精細(xì)調(diào)整之后，光信號(hào)被輸入給光解復(fù)用器16，它將這些信號(hào)解復(fù)用成各條信道。這些信號(hào)隨后由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖16示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第五種結(jié)構(gòu)。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，在由DCF1同時(shí)為所有信道執(zhí)行補(bǔ)償之后，頻帶分割濾光器將光信號(hào)分割成n個(gè)波長(zhǎng)頻帶，固定色散補(bǔ)償器為各個(gè)波長(zhǎng)頻帶執(zhí)行精細(xì)調(diào)整，并在由頻帶耦合濾光器耦合光信號(hào)之后設(shè)置可變色散補(bǔ)償器。
在光纖傳輸線路10上傳輸?shù)墓庑盘?hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，由交織器13抽樣波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)，并且200GHz間隔的光信號(hào)被輸入給頻帶分割濾光器14a-1和14a-2。頻帶分割濾光器14a-1和14a-2分別將光信號(hào)分割成n個(gè)頻帶，并將信號(hào)輸入給用于各個(gè)頻帶的DCF 15。然后，DCF 15執(zhí)行一階色散補(bǔ)償?shù)木?xì)調(diào)整。執(zhí)行精細(xì)調(diào)整之后的光信號(hào)被輸入給頻帶耦合濾光器14b-1和14b-2，由其耦合相應(yīng)頻帶并將耦合信號(hào)輸入給可變色散補(bǔ)償器12-1和12-2?？勺兩⒀a(bǔ)償器12-1和12-2執(zhí)行色散補(bǔ)償。光解復(fù)用器16將光信號(hào)解復(fù)用成各條信道，并由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖17示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第六種結(jié)構(gòu)。
與圖16不同，圖17所圖示的結(jié)構(gòu)使用兩級(jí)交織器將波長(zhǎng)間隔分離成400GHz(大約3.2nm)間隔，由頻帶分割濾光器將光信號(hào)分割成n個(gè)波長(zhǎng)頻帶，由固定色散補(bǔ)償器為每個(gè)波長(zhǎng)頻帶執(zhí)行精細(xì)調(diào)整，并在頻帶耦合濾光器耦合波長(zhǎng)頻帶信號(hào)之后設(shè)置可變色散補(bǔ)償器。盡管增加了可變色散補(bǔ)償器的數(shù)量，但是降低了對(duì)頻帶分割濾光器的不透射波長(zhǎng)頻帶的要求。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)，由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，由交織器13抽樣光信號(hào)，并將其分離成200GHz間隔的奇數(shù)信道和偶數(shù)信道。如此分離后的各奇數(shù)信道和偶數(shù)信道由交織器20-1和20-2進(jìn)一步分離成偶數(shù)信道和奇數(shù)信道，并輸入給頻帶分割濾光器14a-1至14a-4。
頻帶分割濾光器14a-1至14a-4將各個(gè)光信號(hào)分割成n個(gè)頻帶，并將各個(gè)頻帶的光信號(hào)輸入給用于一階色散補(bǔ)償精細(xì)調(diào)整的DCF 15，由其執(zhí)行色散補(bǔ)償?shù)木?xì)調(diào)整。然后，精細(xì)調(diào)整后的光信號(hào)由頻帶耦合濾光器14b-1至14b-4耦合。隨后由可變色散補(bǔ)償器12-1至12-4為光信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償。由光解復(fù)用器16將可變色散補(bǔ)償器12-1至12-4的輸出解復(fù)用成各條信道，并由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖18解釋根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的色散補(bǔ)償方法。
該示在與圖1類似的(a)傳輸線路和(b)DCF1(同時(shí)補(bǔ)償所有信道)的剩余色散特性的情況下的另一種色散補(bǔ)償方法。設(shè)置多條(在該圖中為4個(gè))色散補(bǔ)償光纖(固定色散補(bǔ)償器)，并為其長(zhǎng)度執(zhí)行精細(xì)調(diào)整，從而消除了傳輸線路、DCF1和DCFs2(a，b，……)的色散斜度。而且，通過(guò)為各個(gè)波長(zhǎng)頻帶設(shè)置可變色散補(bǔ)償器來(lái)同時(shí)補(bǔ)償剩余色散，從而將所有信道的剩余色散降低到一個(gè)與圖11所示的情況相比更小的值。因?yàn)橐灶愃朴趫D11所示的方式使用固定色散補(bǔ)償器為色散斜度執(zhí)行精細(xì)調(diào)整，因此必須預(yù)先測(cè)量傳輸線路的色散和色散斜度特性。如果此后由于溫度變化導(dǎo)致傳輸線路的色散隨著時(shí)間改變，則所有信道的色散量在同一方向上變化。因此，可以通過(guò)使共同使用的可變色散補(bǔ)償器可變來(lái)維持補(bǔ)償狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，即使出現(xiàn)傳輸線路和DCF色散斜度的波長(zhǎng)特性所導(dǎo)致的剩余色散，或者色散和色散斜度的變化很大，也能夠在波長(zhǎng)復(fù)用傳輸系統(tǒng)內(nèi)低成本和小型化地為所有信道有效地執(zhí)行色散補(bǔ)償。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。
下面的結(jié)構(gòu)例子是不僅能夠?qū)崿F(xiàn)圖18所示原理也能夠?qū)崿F(xiàn)圖11所示原理的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
圖19示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的第七種結(jié)構(gòu)。
該示了這樣的結(jié)構(gòu)，其中在DCF1同時(shí)為所有信道執(zhí)行補(bǔ)償之后，波長(zhǎng)間隔被分離成200GHz(大約1.6nm)間隔，頻帶分割濾光器將光信號(hào)分割成n個(gè)波長(zhǎng)頻帶，并由可變色散補(bǔ)償器為各個(gè)波長(zhǎng)頻帶執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。需要其數(shù)量為波長(zhǎng)頻帶數(shù)量?jī)杀兜目勺兩⒀a(bǔ)償器。可以設(shè)置一個(gè)為色散斜度補(bǔ)償執(zhí)行精細(xì)調(diào)整的固定色散補(bǔ)償器以準(zhǔn)確地如參考圖18所述補(bǔ)償色散和色散斜度。
在光纖傳輸線路10上傳播的波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，由交織器13將光信號(hào)分離成奇數(shù)和偶數(shù)信道，分離后的光信號(hào)被分別輸入給頻帶分割濾光器14-1和14-2。頻帶分割濾光器14-1和14-2將波長(zhǎng)頻帶分割成n個(gè)頻帶，并輸出光信號(hào)。DCF 30用于為色散斜度補(bǔ)償執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。然而，如果在接收側(cè)不需要高精度的色散補(bǔ)償，則可以不設(shè)置這些DCF。將DCF 30放在括號(hào)內(nèi)的原因是希望設(shè)置DCF 30，但是如果不設(shè)置的話也可以。
在光信號(hào)通過(guò)DCF 30之后，由可變色散補(bǔ)償器12a-1至12a-n為它們的各個(gè)頻帶執(zhí)行色散補(bǔ)償。光信號(hào)隨后被發(fā)送給光解復(fù)用器16，它們將光信號(hào)解復(fù)用成各條信道。各條信道的光信號(hào)由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖20示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第八種結(jié)構(gòu)。
與圖19不同，圖20圖示這樣的結(jié)構(gòu)，其中使用兩級(jí)交織器將波長(zhǎng)間隔分離成400GHz(大約3.2nm)的間隔，然后由頻帶分割濾光器將光信號(hào)分割成n個(gè)波長(zhǎng)頻帶，并由可變色散補(bǔ)償器為各個(gè)波長(zhǎng)頻帶執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。需要其數(shù)量為波長(zhǎng)頻帶數(shù)量四倍的可變色散補(bǔ)償器?？梢栽O(shè)置為色散斜度補(bǔ)償進(jìn)行精細(xì)調(diào)整的固定色散補(bǔ)償器以準(zhǔn)確地如參考圖18所述補(bǔ)償色散和色散斜度。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，交織器13將光信號(hào)分離成奇數(shù)和偶數(shù)信道。隨后由下一級(jí)中的交織器20-1和20-2進(jìn)一步抽樣和分離光信號(hào)，并輸入給頻帶分割濾光器14-1至14-4。頻帶分割濾光器14-1至14-4將各個(gè)輸入光信號(hào)分割成n個(gè)頻帶。由任意設(shè)置的DCF 30為分割信號(hào)的色散斜度補(bǔ)償執(zhí)行精細(xì)調(diào)整，并由可變色散補(bǔ)償器12a-1至12d-n為信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償。然后，將光信號(hào)輸入給光解復(fù)用器16，由其將信號(hào)解復(fù)用成各條信道。隨后由光接收機(jī)#1至#40接收這些光信號(hào)。
圖21示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第九種結(jié)構(gòu)。
與圖20不同，圖21圖示這樣的結(jié)構(gòu)，其中在交織器組合相同波長(zhǎng)頻帶的信號(hào)之后，由可變色散補(bǔ)償器執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。使用這種結(jié)構(gòu)，能夠降低可變色散補(bǔ)償器的數(shù)量。在這個(gè)例子中，可變色散補(bǔ)償器的數(shù)量等于波長(zhǎng)頻帶的數(shù)量。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)，由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，交織器13將光信號(hào)分離成奇數(shù)信道和偶數(shù)信道，并且光信號(hào)被分別輸入給頻帶分割濾光器14-1和14-2。頻帶分割濾光器14-1和14-2將光信號(hào)的頻帶分割成n個(gè)頻帶，并由交織器21-1至21-n組合頻帶分割濾光器14-1和14-2所分割頻帶之中相同頻帶的光信號(hào)。由任意設(shè)置的DCF 30為各個(gè)頻帶的色散斜度補(bǔ)償執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。然后，可變色散補(bǔ)償器12-1至12-n執(zhí)行色散補(bǔ)償，光解復(fù)用器16將光信號(hào)解復(fù)用成各條信道，并由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖22示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第十種結(jié)構(gòu)。
與圖21不同，圖22圖示這樣的結(jié)構(gòu)，其中在由頻帶分割濾光器之后的交織器組合相同波長(zhǎng)頻帶的信號(hào)之后，可變色散補(bǔ)償器執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。使用這種結(jié)構(gòu)，能夠減少可變色散補(bǔ)償器的數(shù)量。在這個(gè)例子中，需要其數(shù)量為波長(zhǎng)頻帶數(shù)量?jī)杀兜?00GHz可變色散補(bǔ)償器?；蛘撸梢栽诮豢椘鲗⑾嗤ㄩL(zhǎng)頻帶的信號(hào)進(jìn)一步組合成100GHz信號(hào)之后，設(shè)置其數(shù)量等于波長(zhǎng)頻帶數(shù)量的100GHz可變色散補(bǔ)償器。
在傳輸線路上傳播的光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)，由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，由交織器13將光信號(hào)分離成奇數(shù)信道和偶數(shù)信道。交織器20-1和20-2進(jìn)一步抽樣和分離這些信號(hào)，并分別將其輸入給頻帶分割濾光器14-1至14-4。頻帶分割濾光器14-1至14-4將輸入光信號(hào)分離成n個(gè)頻帶。接著，由交織器21a-1至21b-n組合相同頻帶的光信號(hào)，并由DCF30為各個(gè)頻帶的色散斜度補(bǔ)償執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。然后，由可變色散補(bǔ)償器12a-1至12b-n為信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償。光解復(fù)用器16將光信號(hào)解復(fù)用成各條信道，并由光接收機(jī)#1至#40接收。
圖23示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第十一種結(jié)構(gòu)。
該示了這樣的結(jié)構(gòu)，其中由DCF1和用于100GHz間隔的可變色散補(bǔ)償器為所有信道同時(shí)執(zhí)行補(bǔ)償，隨后由光解復(fù)用器解復(fù)用所有信道，并由固定色散補(bǔ)償器為各條信道執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)，由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，由可變色散補(bǔ)償器12為信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償。由光解復(fù)用器16將執(zhí)行色散補(bǔ)償之后的光信號(hào)解復(fù)用成各條信道。然后，由DCF15為各條信道執(zhí)行一階色散的精細(xì)調(diào)整，然后這些信號(hào)被光接收機(jī)#1至#40接收。
圖24示范性地圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第十二種結(jié)構(gòu)。
與圖19不同，該示這樣的結(jié)構(gòu)，其中在將波長(zhǎng)間隔分離成200GHz間隔之后設(shè)置用于200GHz間隔的可變色散補(bǔ)償器。
在光纖傳輸線路10上傳播的光信號(hào)由光前置放大器11放大，同時(shí)，由DCF1補(bǔ)償其色散斜度。然后，交織器13將光信號(hào)抽樣和分離成奇數(shù)和偶數(shù)信道。由可變色散補(bǔ)償器12-1和12-2為各個(gè)光信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償，并由光解復(fù)用器16將這些信號(hào)解復(fù)用成各條信道。然后，由DCF15為各條信道的光信號(hào)執(zhí)行一階色散的精細(xì)調(diào)整，并由光接收機(jī)#1至#40接收這些信號(hào)。
下面解釋線內(nèi)放大器內(nèi)的色散補(bǔ)償設(shè)備。
作為對(duì)上述(2)DCF斜度補(bǔ)償率的不完整性、(3)傳輸線路/DCF斜度系數(shù)的制造變化和(5)色散斜度波長(zhǎng)相關(guān)性的影響的解決方案，還使用將波長(zhǎng)頻帶分離成多個(gè)頻帶進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 圖25A和25B圖示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用于一個(gè)線內(nèi)放大器的情況下的原理結(jié)構(gòu)。圖26和圖27解釋根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的色散補(bǔ)償方法的原理。
圖25A圖示通過(guò)將波長(zhǎng)頻帶分離成四個(gè)頻帶來(lái)執(zhí)行補(bǔ)償?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)(應(yīng)用固定色散補(bǔ)償器的情況)。在設(shè)置色散補(bǔ)償器DCF1(色散補(bǔ)償量d1)公用于所有的波長(zhǎng)復(fù)用信號(hào)信道之后，頻帶分割濾光器20-1將信號(hào)分割成四個(gè)波長(zhǎng)頻帶(從短波長(zhǎng)一側(cè)Λ1，Λ2，Λ3和Λ4)。用于補(bǔ)償頻帶之間剩余色散差值的DCF21、DCF22、DCF23和DCF24被設(shè)置在相應(yīng)頻帶上。在每個(gè)跨距或多個(gè)跨距中，執(zhí)行調(diào)整以便在圖26所示的(a)傳輸線路和(b)DCF1的剩余色散特性的情況下，由固定色散補(bǔ)償器DCF21、DCF22、DCF23和DCF24在各個(gè)波長(zhǎng)頻帶的中央波長(zhǎng)上執(zhí)行100％色散補(bǔ)償。結(jié)果，可以把所有信道的剩余色散減小到小值(d)。不僅色散補(bǔ)償光纖，而且諸如啁啾光纖布拉格光柵(CFBG)和VIPA色散補(bǔ)償器等各種類型的設(shè)備都可以用作色散補(bǔ)償器。圖25B圖示不使用同時(shí)補(bǔ)償所有信道的色散補(bǔ)償器DCF1而僅使用為各個(gè)頻帶執(zhí)行調(diào)整的多個(gè)色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)。其效果類似于圖25A的情況。然而，必須使用其色散補(bǔ)償量同圖27一樣大的色散補(bǔ)償器作為固定色散補(bǔ)償器DCF21、DCF22、DCF23和DCF24。
由頻帶分割濾光器20-2(盡管其名稱是頻帶分割，但是因?yàn)樽鳛楣鈱W(xué)元件特性的光傳播可逆性，它也可以用作頻帶耦合元件)耦合色散補(bǔ)償后光信號(hào)的頻帶，并輸出頻帶耦合信號(hào)。
圖28圖示這樣的結(jié)構(gòu)，與圖25A和25B對(duì)應(yīng)，利用可變色散補(bǔ)償器替換用于各個(gè)波長(zhǎng)頻帶的固定色散補(bǔ)償器。
如何設(shè)置色散補(bǔ)償量與圖26(圖28A所示結(jié)構(gòu)的情況)和圖27(圖28B所示結(jié)構(gòu)的情況)相同。然而，因?yàn)樯⒀a(bǔ)償量可變，所以能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行色散補(bǔ)償，此外，還能夠解決由于傳輸線路等的溫度變化導(dǎo)致色散量隨著時(shí)間改變。
即，在圖28A中，在色散補(bǔ)償光纖DCF1為輸入光信號(hào)執(zhí)行色散補(bǔ)償之后，頻帶分割濾光器20-1將信號(hào)分割成相應(yīng)頻帶Λ1至Λ4，并將其輸入給頻帶分割濾光器20-2。頻帶分割濾光器20-2耦合被分割成相應(yīng)頻帶并輸入的光信號(hào)，并作為一個(gè)頻帶的光信號(hào)輸出耦合后的信號(hào)。圖28B圖示從圖28A所示的結(jié)構(gòu)中省去集中執(zhí)行色散補(bǔ)償?shù)纳⒀a(bǔ)償光纖DCF1后的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，即使傳輸線路和DCF的色散/色散斜度的制造變化很大，或者DCF的斜度補(bǔ)償比很小，或者存在四階色散導(dǎo)致的剩余色散，也能夠在密集波長(zhǎng)復(fù)用傳輸系統(tǒng)內(nèi)低成本和小型化地為所有信道執(zhí)行有效的色散補(bǔ)償。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。
圖29A至33B示范性地圖示在波長(zhǎng)頻帶分割補(bǔ)償?shù)那闆r下一個(gè)線內(nèi)放大器的具體結(jié)構(gòu)。
在圖29A中，設(shè)置用于分布式拉曼放大的泵激光源(pump lightsource)25，并在下一級(jí)中設(shè)置EDFA 26，使得光信號(hào)被放大。在使用色散補(bǔ)償光纖DCF1同時(shí)執(zhí)行色散補(bǔ)償之后，由頻帶分割濾光器20-1將一個(gè)波長(zhǎng)頻帶分割成兩個(gè)頻帶Λ1和Λ2。由色散補(bǔ)償光纖DCF2為頻帶之一執(zhí)行進(jìn)一步的色散補(bǔ)償。對(duì)于頻帶Λ1，按照需要設(shè)置一個(gè)(可變或固定)光衰減器27，它提供一個(gè)與色散補(bǔ)償光纖DCF2所產(chǎn)生光損耗幾乎相等的損耗。在頻帶分割濾光器20-2耦合各個(gè)頻帶的光信號(hào)之后，輸出耦合信號(hào)，并由EDFA 28放大，然后輸出到一條傳輸線路上。
圖29B圖示將波長(zhǎng)頻帶分割成n個(gè)頻帶的結(jié)構(gòu)?；窘Y(jié)構(gòu)與圖29A所示的結(jié)構(gòu)相同。因此，相同的構(gòu)成元件用相同的參考數(shù)字表示，省略關(guān)于此結(jié)構(gòu)的解釋。
圖29A和29B示范性地圖示由兩極摻鉺光纖放大器(EDFA)構(gòu)成線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)。根據(jù)情況執(zhí)行改善光信號(hào)噪聲比(OSNR)的分布式拉曼放大(DRA)。圖29A圖示將一個(gè)波長(zhǎng)頻帶分割成兩個(gè)頻帶的結(jié)構(gòu)。在該圖中，使用頻帶分割濾光器將一個(gè)波長(zhǎng)頻帶分割成短波長(zhǎng)側(cè)的藍(lán)頻帶(Λ1)和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的紅頻帶(Λ2)。設(shè)置在頻帶分割濾光器的前級(jí)安裝的色散補(bǔ)償器(DCF1)以便在藍(lán)頻帶(Λ1)的中央信道上最佳地補(bǔ)償色散。因此，色散補(bǔ)償器未設(shè)置在藍(lán)頻帶(Λ1)的光路上。然而，根據(jù)需要在藍(lán)頻帶的光路上插入可變或固定光衰減器，用于提供與色散補(bǔ)償器DCF2幾乎相等的光損耗。假設(shè)傳輸線路光纖的色散斜度是S(ps/nm2/km)，DCF的斜度補(bǔ)償比是β(0至1)，藍(lán)頻帶(Λ1)和紅頻帶(Λ2)的中央信道之間的波長(zhǎng)差值是ΔΛ(nm)，每跨距的傳輸線路長(zhǎng)度是L(km)。在這種情況下，在每跨距上藍(lán)頻帶(Λ1)和紅頻帶(Λ2)的中央信道之間剩余色散差值變成S·(1-β)·Δλ·L。因此，執(zhí)行調(diào)整的DCF的色散補(bǔ)償量可以設(shè)置如下Δd＝-S·(1-β)·Δλ·L。
圖29B圖示將波長(zhǎng)頻帶分割成n個(gè)頻帶的進(jìn)一步擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。波長(zhǎng)頻帶被分割成從短波長(zhǎng)側(cè)到長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的n個(gè)頻帶，設(shè)置用于執(zhí)行調(diào)整的色散補(bǔ)償器DCF21、DCF22、……、DCF2n-1和DCF2n，用于在各個(gè)信號(hào)頻帶被分割之后優(yōu)化其中的色散補(bǔ)償量。各個(gè)色散補(bǔ)償器的色散補(bǔ)償量被設(shè)置為0、Δd、……、(n-2)·Δd、(n-1)·Δd。類似于圖29A，Δd的數(shù)值可以設(shè)置如下Δd＝-S·(1-β)·Δλ·L(Δλ是相鄰波長(zhǎng)頻帶的中央信道之間的波長(zhǎng)差值)。在圖29A和圖29B中，根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)用于補(bǔ)償波長(zhǎng)頻帶之間損耗差值的可變或固定光衰減器。
圖30A和30B圖示用可變色散補(bǔ)償器替代圖29A和圖29B中用于各個(gè)波長(zhǎng)頻帶的固定色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)。盡管設(shè)置色散補(bǔ)償量的方法與圖29A和圖29B所示結(jié)構(gòu)中的相同，但是色散補(bǔ)償量是可變的。因此，優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的色散補(bǔ)償，并且可以解決傳輸線路中溫度變化導(dǎo)致色散量隨著時(shí)間改變的問(wèn)題。
在圖30A中，在分布式拉曼放大(通過(guò)泵激光源25的放大)之后，通過(guò)EDFA 26執(zhí)行放大，由DCF1優(yōu)化藍(lán)頻帶(Λ1)的色散補(bǔ)償。然后，頻帶分割濾光器20-1分割波長(zhǎng)頻帶。由可變色散補(bǔ)償器1優(yōu)化紅頻帶(Λ2)的色散補(bǔ)償。藍(lán)頻帶路徑上的光衰減器向藍(lán)頻帶光信號(hào)提供與可變色散補(bǔ)償器1的損耗基本上相等的損耗。這防止在通過(guò)頻帶分割濾光器耦合光信號(hào)時(shí)出現(xiàn)藍(lán)頻帶和紅頻帶光信號(hào)的光強(qiáng)度之間的差值。然后，頻帶分割濾光器20-2耦合并輸出這些頻帶，由EDFA 28放大，然后輸出到一條傳輸線路。
在圖30B中，用可變色散補(bǔ)償器替代圖29B所示的DCF。因?yàn)橛糜谘a(bǔ)償頻帶Λ1的可變色散補(bǔ)償器的色散值是可變的，所以可以根據(jù)需要設(shè)置頻帶分割濾光器前級(jí)中的DCF1。
除了分割頻帶的數(shù)量為n之外，圖30B所示的結(jié)構(gòu)類似于圖30A所示的結(jié)構(gòu)。因此，圖30A中所示的相同組成元件用相同的參考數(shù)字來(lái)表示，將省略對(duì)它們的描述。
在圖31A和31B中，與上述結(jié)構(gòu)例子相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示，將省略對(duì)它們的描述。圖31A和圖31B示范性地圖示由色散補(bǔ)償光纖拉曼放大單元30(以下稱作DCFRA是使用DCF作為放大介質(zhì)執(zhí)行拉曼放大的放大單元。DCFRA同時(shí)執(zhí)行光放大和色散補(bǔ)償)和后一級(jí)上的EDFA 28組成的線內(nèi)放大器的結(jié)構(gòu)。如何分割波長(zhǎng)頻帶信號(hào)和如何設(shè)置用于調(diào)整的色散補(bǔ)償光纖與圖29A和圖29B所示的相同。DCFRA 30位于頻帶分割濾光器之前，并調(diào)整泵激光的功率和波長(zhǎng)以提供所有波長(zhǎng)頻帶(Λ1，Λ2，……，Λn)的增益。如圖31A和圖31B所示，DCFRA 30的級(jí)數(shù)根據(jù)所需增益可以為1、2或更多。在圖31A和圖31B中，根據(jù)需要設(shè)置用于補(bǔ)償波長(zhǎng)頻帶之間損耗差值的可變或固定光衰減器。因?yàn)槿缟纤鲈陬l帶分割濾光器的前級(jí)中執(zhí)行頻帶Λ1的色散補(bǔ)償，所以可以不特別設(shè)置用于此頻帶的DCF，而是在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)需要設(shè)置。
在圖32A和圖32B中，與圖31A和圖31B相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示，將省略對(duì)它們的解釋。圖32A和圖32B圖示用可變色散補(bǔ)償器替代圖31A和圖31B中用于各個(gè)波長(zhǎng)頻帶的固定色散補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)。如何設(shè)置色散補(bǔ)償量與圖31A和31B所示結(jié)構(gòu)中的相同。然而，色散補(bǔ)償量是可變的。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)更準(zhǔn)確的色散補(bǔ)償，此外，能夠拒絕因?yàn)閭鬏斁€路上溫度變化導(dǎo)致色散量隨著時(shí)間改變的問(wèn)題。
在圖32A中，由DCF1根據(jù)需要在前一級(jí)或和DCF2一起執(zhí)行頻帶Λ1的色散補(bǔ)償。因此，僅設(shè)置一個(gè)可變或固定光衰減器。
在圖32B中，在頻帶Λ1的路徑上設(shè)置可變色散補(bǔ)償器1。因此，如果光信號(hào)的放大足夠大，則可以省略DCF1和DCF2。
在圖33A和圖33B中，與圖31A和圖31B相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示，將省略對(duì)它們的描述。圖33A和圖33B示范性地圖示在頻帶分割補(bǔ)償單元內(nèi)或者在頻帶分割補(bǔ)償單元之前和之內(nèi)設(shè)置DCFRA的結(jié)構(gòu)。在圖33A中，使用頻帶分割濾光器將波長(zhǎng)頻帶分割成短波長(zhǎng)側(cè)上的藍(lán)頻帶(Λ1)和長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)上的紅頻帶(Λ2)。設(shè)置在頻帶分割補(bǔ)償單元內(nèi)部的色散補(bǔ)償器DCF21和DCF22分別執(zhí)行調(diào)整，以便它們的色散補(bǔ)償量之和d1+d2和d1+d2+Δd變成藍(lán)頻帶(Λ1)和紅頻帶(Λ2)的中央信道中的最佳補(bǔ)償量。而且，設(shè)置它們的長(zhǎng)度以在補(bǔ)償器DCF21和DCF22上獲得足夠的拉曼放大增益。類似于圖27，DCF的色散補(bǔ)償量可以設(shè)置如下Δd＝-S·(1-β)·ΔΛ·L。另外，可以調(diào)整DCF21和DCF22的拉曼放大增益以使波長(zhǎng)頻帶的光電平相同。即，通過(guò)調(diào)整拉曼放大增益，能夠?qū)崿F(xiàn)類似于光衰減器的功能。
圖33B圖示將波長(zhǎng)頻帶分割成n個(gè)頻帶的進(jìn)一步擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。波長(zhǎng)頻帶被分割成從短波長(zhǎng)側(cè)到長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的n個(gè)頻帶，并設(shè)置用于調(diào)整的色散補(bǔ)償器DCF21、DCF22、……、DCF2n-1、DCF2n，它們將用于在分割之后優(yōu)化各個(gè)信號(hào)頻帶的色散補(bǔ)償量。各個(gè)色散補(bǔ)償器的色散補(bǔ)償量設(shè)置如下d2、d2+Δd、……、d2+(n-2)·Δd、d2+(n-1)·Δd。可以以類似于圖33A的方式設(shè)置Δd的值Δd＝-S·(1-β)·Δλ·L(Δλ是相鄰波長(zhǎng)頻帶的中央信道之間的波長(zhǎng)差值)。而且，調(diào)整DCF21、DCF22、……、DCF2n的拉曼放大增益，以便波長(zhǎng)頻帶的光電平相同。
圖34至圖36示范性地圖示使用圖29至圖33所示的執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償?shù)木€內(nèi)放大器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
這些示一個(gè)6跨距傳輸?shù)睦?。也可以為不同的跨距?shù)量實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu)。另外，這些附示在將一個(gè)波長(zhǎng)頻帶分割成兩個(gè)頻帶情況下的例子。然而，當(dāng)將一個(gè)波長(zhǎng)頻帶分割成更多頻帶時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu)。
在圖34中，根據(jù)本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施例使用每個(gè)線內(nèi)放大器35執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償，并提供頻帶分割的色散補(bǔ)償量之間的差值Δd。從發(fā)射機(jī)Tx#1至#n輸出的各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)由光耦合器40耦合，并輸出到一條傳輸線路上。在傳輸線路上，由線內(nèi)放大器35中繼光信號(hào)，并由光耦合器41將其分割成各個(gè)波長(zhǎng)。光信號(hào)隨后通過(guò)任意設(shè)置的可變色散補(bǔ)償器42，并由接收機(jī)Rx#1至#n接收。
在圖35和圖36中，與圖34相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示，將省略對(duì)它們的解釋。在圖35中，每?jī)蓚€(gè)跨距執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償，并提供分割頻帶的色散補(bǔ)償量之間的差值2Δd。在圖36中，每三個(gè)跨距執(zhí)行頻帶分割補(bǔ)償，并提供分割頻帶的色散補(bǔ)償量之間的差值3Δd。因?yàn)閳D36中每三個(gè)跨距的結(jié)構(gòu)更接近于圖34中每一個(gè)跨距的結(jié)構(gòu)，所以將線內(nèi)放大器的剩余色散降低到一個(gè)更小的數(shù)值。因此，抑制了光纖的色散和非線性效應(yīng)導(dǎo)致的波長(zhǎng)損失。然而，因?yàn)榉指钛a(bǔ)償單元的數(shù)量變大，成本和體積自然增加，從確保光信號(hào)噪聲比(OSNR)的觀點(diǎn)來(lái)看這是不利的。必需考慮整個(gè)系統(tǒng)的折衷來(lái)確定頻帶分割單元的實(shí)際設(shè)置位置。
下面解釋用于確定如何設(shè)置線內(nèi)部分的色散補(bǔ)償量的優(yōu)選實(shí)施例。
因?yàn)樯厦嫠龅?1)傳輸線路的長(zhǎng)度變化和(2)色散系數(shù)的制造變化，必需實(shí)際測(cè)量所安裝光纖傳輸線路(所有部分或者每個(gè)線內(nèi)部分)的色散量，并且必需安裝具有適合于所測(cè)量量的色散量的色散補(bǔ)償光纖。然而，因?yàn)榇嬖?2)色散斜度的制造變化的問(wèn)題，即使嚴(yán)格地為一條信道(例如一個(gè)中央信道)補(bǔ)償色散，也不能為其它信道執(zhí)行嚴(yán)格的色散補(bǔ)償。為了執(zhí)行嚴(yán)格的色散補(bǔ)償，一種在每個(gè)跨距上確保盡可能大的色散容限并在接收機(jī)側(cè)為所有信道執(zhí)行嚴(yán)格色散補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ怯行У摹?br> 圖37A至37C圖示在600公里SMF傳輸(100公里×6跨距)中線內(nèi)色散補(bǔ)償比DDCL＝100％和114％情況下的Q損失(Q值的損失量)和剩余色散(傳輸線路和色散補(bǔ)償器的總色散量)。
在此，Q損失是Q值的連續(xù)值(back-to-back value)和在傳輸線路上傳輸之后的Q值之間的差值。Q值是在通過(guò)將光信號(hào)波形轉(zhuǎn)換成電信號(hào)獲得一個(gè)眼圖，并在眼睛的中央垂直獲取眼睛的橫截面時(shí)，將“1”側(cè)和“0”側(cè)上抽樣分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差之和除以“1”側(cè)和“0”側(cè)的抽樣分布中央上的信號(hào)之間的幅值獲得的一個(gè)數(shù)值。
圖37A是Q損失和總剩余色散值的曲線圖。圖37B圖示在設(shè)置線內(nèi)色散補(bǔ)償量以100％補(bǔ)償傳播色散量的情況下使接收端上剩余色散為零時(shí)的眼圖。圖37C圖示在設(shè)置線內(nèi)色散補(bǔ)償比以114％補(bǔ)償傳播色散量的情況下的眼圖。
如圖37A至圖37C所圖示的，在114％過(guò)補(bǔ)償情況下的波長(zhǎng)損失和Q損失比100％色散補(bǔ)償情況下更小(完全波形變形更有利)。然而，必需嚴(yán)格地通過(guò)在接收端上調(diào)整色散補(bǔ)償量(DDCR)，使剩余色散為零。但是，注意到，根據(jù)傳輸條件(光纖種類、傳輸距離、比特率等)的不同，可以將DDCT優(yōu)化成不同數(shù)值。
圖38圖示在600公里SMF傳輸(100公里×6跨距)中通過(guò)在接收端上調(diào)整色散補(bǔ)償量(DDCR)使剩余色散為零的情況下的Q損失特性和線內(nèi)色散補(bǔ)償剩余量(每跨距的傳輸線路的色散量+線內(nèi)DCF的剩余色散量)。
可以證明過(guò)補(bǔ)償(線內(nèi)色散補(bǔ)償剩余量為負(fù))使線內(nèi)DCF的損失更小。而且，證明能夠確保一個(gè)明顯大于40Gb/s信號(hào)的色散容限(大約70ps/nm)的容限(當(dāng)允許1.5dB損失時(shí)大約400ps/nm)。
在此，通過(guò)下述等式獲得一個(gè)色散偏移量ΔDΔD(ps/nm)＝(每跨距的色散量(ps/nm))×(1-色散補(bǔ)償比)在此，色散補(bǔ)償比＝(色散補(bǔ)償比的百分?jǐn)?shù))/100。在圖38所示的情況下，(每跨距的色散量(ps/nm))＝(17(ps/nm/km))×(100(km)(每跨距))＝(1700(ps/nm))。
在線內(nèi)色散補(bǔ)償量對(duì)應(yīng)于大約114％補(bǔ)償?shù)?200ps/nm的附近位置上Q損失最佳，并在從大約105％補(bǔ)償?shù)酱蠹s120％補(bǔ)償?shù)姆秶汐@得非常好的特性。
因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，即使傳輸線路和DCF的色散/色散斜度的制造變化很大，或者CCF的斜度補(bǔ)償比很低，或者存在色散斜度的波長(zhǎng)相關(guān)性導(dǎo)致的剩余色散，也能夠在超高速波長(zhǎng)復(fù)用傳輸系統(tǒng)內(nèi)低成本和小型化地為所有信道執(zhí)行有效的色散補(bǔ)償。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。
圖39示范性地圖示與優(yōu)化線內(nèi)色散補(bǔ)償量的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)應(yīng)的第一種結(jié)構(gòu)。
在該圖中，與圖34相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示，并省略對(duì)它們的解釋。
如果在各個(gè)線內(nèi)中繼部分中的中央信道內(nèi)的色散量被實(shí)際測(cè)量為D1、D2、……Dn-1、Dn，則將線內(nèi)放大器ILA1、ILA2和ILA(n-1)的色散補(bǔ)償量設(shè)置如下dDCL1＝-(1+γ)·D1，dDCL2＝-(1+γ)·D2，……，dDCL(n-1)＝-(1+γ)·Dn-1。γ是色散補(bǔ)償量的過(guò)補(bǔ)償率，一般是0.10至0.15(10％至15％)。在發(fā)送端，也可以設(shè)置用于改善傳輸特性的色散補(bǔ)償(光后置放大器中的色散補(bǔ)償)DCT(色散補(bǔ)償量dDCT)(作為一個(gè)典型值dDCT＝0(未設(shè)置))。為了通過(guò)補(bǔ)償色散線內(nèi)放大器的過(guò)補(bǔ)償將剩余色散(傳輸線路和色散補(bǔ)償器的總色散量)設(shè)置為DRD(零為一個(gè)典型值)，光前置放大器的接收色散補(bǔ)償器DCR的接收機(jī)側(cè)上的色散補(bǔ)償量被設(shè)置為γ(D1+D2+……+Dn-1)-dDCT-Dn+DRD。
如果各個(gè)跨距的色散量相等(D1＝D2＝……＝Dn-1＝Dn＝D)，則獲得((n-1)γ-1)D-dDCT+DRD。而且，可以為每條信道或者所有信道設(shè)置一個(gè)可變色散補(bǔ)償器，用于調(diào)整隨著時(shí)間改變的各種色散變化。
圖40圖示一個(gè)更具體結(jié)構(gòu)的例子。
在該圖中，與圖39相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示。
在每個(gè)線內(nèi)放大器50中，使用DCF執(zhí)行分布式拉曼放大(DRA)和色散補(bǔ)償光纖拉曼放大(DCFRA)。DCFRA單元的級(jí)數(shù)根據(jù)所需要的增益可以是一個(gè)或者多個(gè)。在任何一種情況下，調(diào)整每個(gè)DCF的長(zhǎng)度，以便DCF的色散補(bǔ)償量之和等于圖39所示的色散補(bǔ)償量，并能夠確保每個(gè)DCF的拉曼放大增益的所需值或者一個(gè)更大的值。同時(shí)，不能將色散補(bǔ)償量的過(guò)補(bǔ)償率γ設(shè)置得過(guò)大，以確保在接收端DCF上使用拉曼增益的長(zhǎng)度為一個(gè)所需要的量。
接收端上的中繼器51的結(jié)構(gòu)與線內(nèi)放大器50基本相同。然而，光放大器是一個(gè)光前置放大器，它進(jìn)行放大以在接收端上檢測(cè)一個(gè)信號(hào)。
圖41示范性地圖示通過(guò)組合頻帶分割色散補(bǔ)償和線內(nèi)過(guò)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。
在該圖中，與圖40相同的組成元件用相同的參考數(shù)字表示，將省略對(duì)它們的解釋。
對(duì)于各個(gè)線內(nèi)放大器50，設(shè)置用于執(zhí)行過(guò)補(bǔ)償?shù)纳⒀a(bǔ)償光纖DCL1至DCL(n-1)，并執(zhí)行dDCL1至dDCLn-1的過(guò)補(bǔ)償。而且，頻帶分割濾光器設(shè)置在為頻帶分別執(zhí)行色散補(bǔ)償?shù)纳⒀a(bǔ)償光纖的后級(jí)上。
在接收端上光前置放大器內(nèi)設(shè)置的色散補(bǔ)償器執(zhí)行色散補(bǔ)償，以使在色散補(bǔ)償光纖DCR和色散補(bǔ)償光纖后級(jí)的頻帶分割色散補(bǔ)償器內(nèi)的剩余色散變成零。或者，可以在將波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)解復(fù)用成各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)之后，通過(guò)設(shè)置可變色散補(bǔ)償器為色散補(bǔ)償分別執(zhí)行精細(xì)調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明，能夠在波長(zhǎng)復(fù)用光通信中低成本和高精度地執(zhí)行有效的色散補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種在多跨距光傳輸系統(tǒng)中使用的色散補(bǔ)償設(shè)備，包括色散補(bǔ)償單元，在每個(gè)線內(nèi)放大器中為每個(gè)跨距的色散量執(zhí)行105％至120％的過(guò)補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的色散補(bǔ)償設(shè)備，其中執(zhí)行補(bǔ)償以使多跨距光傳輸系統(tǒng)內(nèi)光接收機(jī)上的總色散量接近于零。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的色散補(bǔ)償設(shè)備，其中根據(jù)波長(zhǎng)分割復(fù)用光信號(hào)的中央信道的每跨距色散量信息來(lái)設(shè)置每個(gè)線內(nèi)放大器內(nèi)和接收機(jī)側(cè)上的色散補(bǔ)償量。
全文摘要
提供一種色散補(bǔ)償設(shè)備。為了在光信號(hào)整個(gè)波長(zhǎng)頻帶上補(bǔ)償色散和色散斜度，將波長(zhǎng)頻帶分割成多個(gè)頻帶，并執(zhí)行色散補(bǔ)償以使每頻帶的中央波長(zhǎng)中的色散為零。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1747365SQ20051010311
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者大井寬己, 巖渕隆志, 寺原隆文, 熊迫淳一, 石川丈二, 高原智夫 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社