一種抑制光纖雙向傳輸中受激拉曼散射散射串?dāng)_的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抑制光纖雙向傳輸系統(tǒng)中雙向傳輸信號光之間受激拉曼散射（SRS）串?dāng)_的方法。該方法基于雙向傳輸光纖的拉曼增益系數(shù)偏振敏感原理，使雙向光纖中不同方向的信號光之間的SRS串?dāng)_得到了有效的抑制，在保證雙向傳輸通信質(zhì)量的同時，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的傳輸容量。本發(fā)明主要利用SRS抑制系統(tǒng)與偏振接收系統(tǒng)，將不同方向的信號光的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使其正交化后進(jìn)入雙向光纖，由于光纖的拉曼增益系數(shù)偏振敏感，正交化后的信號光之間的SRS串?dāng)_就能得到有效的抑制。采用本發(fā)明的方法，能夠提高系統(tǒng)的信號傳輸質(zhì)量，可有效降低系統(tǒng)的誤碼率，并且在一定程度上能夠提升光纖雙向傳輸?shù)膫鬏斎萘俊?br> 【專利說明】一種抑制光纖雙向傳輸中受激拉曼散射散射串?dāng)_的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種在光纖雙向傳輸系統(tǒng)中，基于受激拉曼散射偏振敏感的能夠有效抑制正反方向的信號光之間受激拉曼散射的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳輸技術(shù)的進(jìn)步和成熟，使FTTB和FTTH成為現(xiàn)實，其所涉及的網(wǎng)絡(luò)成本大幅度下降?，F(xiàn)在已經(jīng)商用的三種主要寬帶接入網(wǎng)技術(shù):基于電話銅線的xDSL，基于光纖同軸電纜混合網(wǎng)(HFC)的Cable Modem和基于5類銅線的以太局域網(wǎng)，這三種接入技術(shù)各有缺點，都不能很好解決寬帶接入網(wǎng)的問題?；谇д滓蕴W(wǎng)的寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)技術(shù)已成為國際上寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢和研究熱點。IEEE802.3委員會802.3EFM(Ethernet inthe First Mile)工作組的工作從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來劃分大致可以分為兩個部分:點到點(P2P)結(jié)構(gòu)和點到多點的PON結(jié)構(gòu)(P2MP)。其中點到點又包括P2P Over Fiber和P2P OverCopper兩部分,這里該方法僅針對P2P Over Fiber部分。光纖雙向傳輸主要針對局間傳輸?shù)葘捯筝^大的用戶，使用光纖雙向傳輸可以在線路兩端共用一種類型的收發(fā)設(shè)備，運行在光纖的低色散窗口 1550nm，能在大幅度降低系統(tǒng)造價的同時有效利用光纖的帶寬、提高光纖通信系統(tǒng)容量。
[0003]但伴隨著光纖系統(tǒng)復(fù)用信道數(shù)目的增加，輸入光纖的光功率不斷增強(qiáng)，光纖非線性效應(yīng)成為影響密集波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)質(zhì)量的重要因素，其中光纖的受激拉曼散射(SRS)非線性效應(yīng)對光纖通信系統(tǒng)性能的影響已經(jīng)不能忽略不計，SRS可以導(dǎo)致信號功率的衰減，引起不同波長光信號間的SRS串?dāng)_，使得光傳輸系統(tǒng)的誤碼率較高，降低了通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量。
[0004]在常用低損耗單模光纖中，SBS (受激布里淵散射)的增益系數(shù)高出SRS (受激拉曼散射)近3個數(shù)量級。當(dāng)泵浦光線譜寬遠(yuǎn)大于光纖的受激布里淵光譜線寬且信號的光功率較低時，SBS的作用不明顯，此時我們主要考慮SRS的作用。
[0005]受激拉曼散射是強(qiáng)激光的光電場與原子中的電子激發(fā)、分子中的震動或與晶體中的晶格相耦合產(chǎn)生的，具有很強(qiáng)的受激特性，即方向性強(qiáng)、散射程度高。從實際角度來看，受激拉曼散射即入射光作為泵浦光產(chǎn)生稱為斯托克斯波的頻移光，并將大部分泵浦波能量轉(zhuǎn)移到斯托克斯波中。拉曼增益系數(shù)gK(Q)是描述SRS最重要的量，該量不僅取決于光纖纖芯的成分，還取決于泵浦波和斯托克斯波是同偏振的還是正交偏振的，與此同時，拉曼增益系數(shù)有一個很寬的頻譜范圍。
[0006]對于單向波分復(fù)用系統(tǒng)，如果信道功率達(dá)到拉曼散射的閾值電平，一根光纖中傳輸?shù)亩嗦饭庑盘栔g會出現(xiàn)明顯的由長波長光信號激發(fā)起的對短波長光信號的受激拉曼散射，其結(jié)果是各路光信號之間出現(xiàn)耦合，短波長光信號的功率減少，而長波長的光信號則被放大。研究表明，對于雙向傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)中，SRS的影響具有新的特點，特別是在線路中帶有雙向光放大器的情況下，SRS是一個不可忽視的影響系統(tǒng)性能的因素
[0007]SRS對光纖雙向傳輸系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在:[0008](I)在光纖雙向傳輸系統(tǒng)中，由SRS造成的傳輸損失與入纖信號的功率、信道間隔及信道數(shù)目的平方成正比，在一般的光纖傳輸系統(tǒng)中，信道數(shù)目和信道間隔都已經(jīng)給定，因此我們可以通過減少入纖的初始功率來減少SRS損失。由此可見，SRS限制了光纖中的最大傳輸功率，從而限制了傳輸容量，功率越大SRS影響越大，對系統(tǒng)質(zhì)量的影響大。
[0009](2)在含有雙向拉曼放大器的光纖雙向傳輸系統(tǒng)中，由于放大器的放大作用，使得信號和SRS的噪聲都得到了放大。研究表明，在短波長信道中，由SRS造成的傳輸損失隨光纖放大器的數(shù)目呈指數(shù)上升。在波分復(fù)用系統(tǒng)中，每信道幾毫瓦的光功率，就能引起明顯的SRS串?dāng)_。
[0010]但是，正如前文所述，拉曼增益系數(shù)不僅與纖芯成分有關(guān)，還與信號光和泵浦光的偏振方向有關(guān)。當(dāng)兩波正交偏振時，拉曼增益相當(dāng)小，該抑制光纖雙向傳輸中SRS串?dāng)_的方法正是基于此原理。研究表明，在靠近拉曼曲線的峰值處，信號光和泵浦光的偏振方向相同時的增益一般要比偏振方向相互垂直的增益大一個數(shù)量級，。因此可以利用改變光纖中正反兩個方向的信號光的偏振態(tài)來降低SRS串?dāng)_,提升雙向傳輸系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于此，本方法的目的在于提供一種基于受激拉曼散射偏振敏感特性的抑制光纖雙向傳輸中SRS串?dāng)_系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)⒄磧蓚€方向信號光的偏振態(tài)調(diào)至正交,并且在單模光纖中傳輸，從而抑制SRS串?dāng)_。
[0012]為了達(dá)到上述目的，本方法的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的:
[0013]本方法的SRS串?dāng)_抑制系統(tǒng)，包括偏振控制器和雙向信號隔離接收器兩部分。在正向光信號傳輸系統(tǒng)中，偏振控制器將正向傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行偏振化處理，使其與反向傳輸?shù)墓庑盘栒?，從而有效抑制了正反兩方向信號光之間的SRS串?dāng)_。正向信號隔離接收器則有多個輸入和輸出端口，且均為單向傳輸，從而可以將正向傳輸?shù)墓庑盘柡头聪騻鬏數(shù)墓庑盘柍晒Ω綦x開來，在接收端只接收正向傳輸?shù)墓庑盘?。在反向光信號傳輸系統(tǒng)中，方向光信號隔離器將正向傳輸?shù)墓飧綦x開來，只允許接收端接收反向傳輸?shù)墓庑盘枴?br> [0014]由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供了一種基于拉曼增益系數(shù)偏振敏感的抑制光纖雙向傳輸中SRS串?dāng)_的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過偏振控制器和單向信號分離器將正反兩方向的信號光偏振，在接收端隔離，有效地抑制了正反兩方向信號光之間的SRS串?dāng)_，由此提高了光纖雙向傳輸中的信道容量，減小了誤碼率，提高了雙向傳輸系統(tǒng)的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明抑制光纖雙向傳輸中受激拉曼散射SRS串?dāng)_的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中偏振控制器和信號分隔器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為偏振控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本方法的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，一下參照附圖并舉例實施，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0019]本發(fā)明提供了一種基于拉曼增益系數(shù)偏振敏感的抑制光纖雙向傳輸中SRS串?dāng)_的方法。本方法的系統(tǒng)包含偏振控制器和單向光信號隔離器，通過偏振控制器將正向傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行偏振態(tài)控制，然后經(jīng)過單向光信號隔離器送入單模光纖中，保證在單模光纖中，正向傳輸?shù)墓庑盘柡头聪騻鬏數(shù)墓庑盘柼幱谄裾坏臓顟B(tài)，根據(jù)前文所述，拉曼增益系數(shù)對偏振敏感，當(dāng)正反兩路信號光正交時可最大程度的抑制兩者之間的SRS串?dāng)_；在本方法的接收系統(tǒng)里，通過單向信號隔離器可以就可以將正向傳輸?shù)男盘柟夂头聪騻鬏數(shù)男盘柟飧綦x開，從而只將正向傳輸?shù)男盘柟馑瓦M(jìn)接收端的接收機(jī)。采用本方法所搭建的雙向傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)饫w中正反兩路信號間的SRS串?dāng)_進(jìn)行有效抑制,提高了光纖傳輸中帶寬的利用率，有效擴(kuò)大了光纖的船速容量，可以滿足現(xiàn)代光纖通信中長距離大容量的要求。
[0020]為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本方法的一種抑制光纖雙向傳輸中SRS串?dāng)_的方法作出詳細(xì)說明。
[0021]如圖1所示，本方法中抑制光纖雙向傳輸中SRS串?dāng)_的系統(tǒng)，包括正反兩個方向的光發(fā)射機(jī)11、111，正反兩個方向的光接收機(jī)12、112,兩個偏振控制器13、19,兩個單向信號隔離器14、18，單模光纖15、17，拉曼放大器16。其中所述的正反兩個方向的光信號發(fā)射機(jī)11和110的工作波段為1550nm，所述的偏振控制器13、19使用的是基于磁光晶體的法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振控制器，這種偏振控制器響應(yīng)速度快、控制精度高、系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，另外結(jié)構(gòu)簡單、造價比較低、對波長敏感。所述的單向信號隔離器14有三個端口，輸入端鏈接偏振控制器13，順時針第一個輸出端鏈接單模光纖15，逆時針第一個輸出端鏈接反向傳輸系統(tǒng)的光接收機(jī)12.。所述的單向信號隔離器18輸入端鏈接偏振控制器19,逆時針第一個輸出端鏈接單模光纖17，順時針第一個輸出端鏈接正向傳輸系統(tǒng)的光接收機(jī)111。經(jīng)過偏振控制器進(jìn)行偏振化以后的正向傳輸光信號經(jīng)過信號隔離器順時針第一個輸出端進(jìn)入單模光纖，反向傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)入信號隔離器后從逆時針第一個輸出端進(jìn)入信號接收器。
[0022]如圖2所示，在本方法中選擇了環(huán)形器作為單向信號隔離器，信號光在環(huán)形器中只能進(jìn)行單方向環(huán)形，正向傳輸?shù)男盘柟饨?jīng)過偏振控制器21以后從環(huán)形器22的A 口進(jìn)入環(huán)形器，沿順時針方向從B 口進(jìn)入單模光纖中，單模光纖中的反向信號光從B 口進(jìn)入環(huán)形器，沿順時針方向從C 口進(jìn)入接收端機(jī)，實現(xiàn)了正反向信號的隔離。
[0023]如圖3所示，在本方法中選擇了基于磁光晶體的法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振控制器，其中第一旋轉(zhuǎn)器31和第三旋轉(zhuǎn)器35的旋轉(zhuǎn)角度范圍是(-45°，45° )，第二旋轉(zhuǎn)器33的旋轉(zhuǎn)角度為(-90°，90° )。波片32和34能夠使輸入的光轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏振態(tài)，最終通過第三旋轉(zhuǎn)器35通過適當(dāng)角度的旋轉(zhuǎn)將輸入的信號光轉(zhuǎn)變?yōu)槠谕玫降钠駪B(tài)。
[0024]本發(fā)明上述實施例中，系統(tǒng)中通過偏振控制器和單向信號分離器的結(jié)合使用，實現(xiàn)了抑制光纖雙向傳輸中正反兩路信號光之間的SRS串?dāng)_,并且在同一根光纖中傳輸正反兩路信號光的同時，分別在接收端和發(fā)射端實現(xiàn)了正反兩路信號光的分離，有效的提高了光纖雙向傳輸系統(tǒng)的傳輸和接收性能，增加了噪聲容限，減小了光纖雙向傳輸系統(tǒng)的誤碼率。
[0025]以上所述僅為本方法的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對于本發(fā)明的多種修改將是顯而易見的，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一個正向光信號傳輸系統(tǒng)，將正向發(fā)射機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行正向傳輸，同時反向接收機(jī)接收反向數(shù)據(jù)信號；以及 一個反向光信號傳輸系統(tǒng)，將反向發(fā)射機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行反向傳輸，同時正向接收機(jī)接收正向數(shù)據(jù)信號； 所述的光纖雙向傳輸系統(tǒng)中，對于正反兩路信號光之間的串?dāng)_有嚴(yán)格的要求。
2.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其中正向光信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括: 偏振控制器，用以調(diào)整正向傳輸?shù)墓庑盘柕钠駪B(tài)；以及 反向信號隔離器，用于將在一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)恼磧煞较蚬庑盘柗指糸_，便于接收端機(jī)接收；以及 單模光纖，用于支持正反兩路光信號在光纖中的長距離傳輸，對信號光的譜寬和穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求；以及 拉曼放大器，用于同時將正反兩個方向傳輸?shù)男盘柟膺M(jìn)行放大。
3.如權(quán)利要求2所述，偏振控制器，用于對正向輸入的信號光進(jìn)行偏振態(tài)調(diào)節(jié)，使得在光纖中進(jìn)行正向傳輸?shù)男盘柟馄駪B(tài)改變90 ° ,從而和在光纖中進(jìn)行反向傳輸?shù)男盘柟庹唬鶕?jù)拉曼增益系數(shù)偏振敏感原理，對處于偏振正交的兩束信號光的相互作用程度存在很大差異，因此，同時在光纖中傳輸?shù)恼磧煞较虻男盘柟庥捎谄駪B(tài)相互正交，使其相互間因受激喇曼散射引起的串?dāng)_降至最低，能夠最大程度的抑制正反兩個方向信號光的受激喇曼散射串?dāng)_。
4.如權(quán)利要求2所述，信號隔離器，有多個端口，且信號光在其中只能沿單方向傳輸，這里用于將正反兩方向的信號光隔離開來，避免了偏振控制器同時將正反兩方向的信號光進(jìn)行偏振態(tài)調(diào)節(jié)，同時將在同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)恼磧煞较虻男盘柟庠诮邮斩朔指糸_，便于接收機(jī)進(jìn)行接收。
5.如權(quán)利要求2所述，拉曼放大器，基于受激拉曼散射的原理，實現(xiàn)了在一根光纖中同時對正反兩個方向的信號光進(jìn)行放大，并且可實現(xiàn)與傳輸光纖的良好耦合。
6.如權(quán)利要求2所述,單模光纖,模式色散小,允許對信號光進(jìn)行長距離傳輸,在兩段單模光纖之間加上拉曼放大器，可實現(xiàn)超長距離的光信號傳輸。
7.如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)，其中反向光信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括: 偏振控制器，用以將反方向傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行偏振控制，使得其偏振態(tài)改變180°，當(dāng)經(jīng)過偏振控制器的光信號耦合到光纖中進(jìn)行傳輸時，與在光纖中進(jìn)行正向傳輸?shù)墓庑盘栒?；以? 正向信號隔離器，用以將偏振后的信號光I禹合進(jìn)光纖進(jìn)行反向傳輸，同時將正向傳輸?shù)男盘柟夂头聪騻鬏數(shù)男盘柟飧綦x開來，便于反向傳輸?shù)男盘柟獾慕邮铡?br> 【文檔編號】H04B10/2537GK103840883SQ201310358921
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】劉博 , 忻向軍, 張麗佳, 王擁軍, 張琦, 尹霄麗, 張博, 胡善亭, 田清華 申請人:北京郵電大學(xué)