專利名稱：在光傳輸系統(tǒng)中的色散坡度補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸系統(tǒng)中的色散坡度補(bǔ)償，具體而論在具有一個(gè)或多個(gè)分支的波分多路復(fù)用系統(tǒng)(WDM)中的補(bǔ)償。
在例如

圖1所示的常規(guī)的WDM傳輸系統(tǒng)中，對發(fā)射機(jī)10進(jìn)行安排，使其可在干線光纖12上提供不同的業(yè)務(wù)信號，每個(gè)信號都具有不同的波長，該波長是供位于該干線的一個(gè)分支的末端的特定接收機(jī)接收的。這樣的系統(tǒng)一般要在沿干線分開的多個(gè)位置使用光放大器/中繼器14來補(bǔ)償隨著沿干線的距離產(chǎn)生的信號衰減。這樣的系統(tǒng)使用色散位移光纖(DSF)，它的信道是按照負(fù)色散規(guī)范定位的(它的信道波長小于光纖的最小色散波長λ0)。據(jù)我們所知的補(bǔ)償發(fā)生在干線上的色散的一種方法是，使用λ0約為1300nm(正色散規(guī)范)的非色散位移光纖(NDSF)16周期性地均衡凈色散。如果不分開這些信道并逐個(gè)均衡它們(非常復(fù)雜)，那么只能在一個(gè)特定的波長上把系統(tǒng)均衡到凈色散為零。因此，其它的信道將取決于對凈λ0的波長偏差以及傳輸光纖的色散坡度不斷積累額外增加的色散。這種差分色散不能由均衡方法復(fù)原。圖1a和1b說明了色散對干線的兩個(gè)位置的最長和最短波長的影響結(jié)果，而圖1C說明了補(bǔ)償?shù)男Ч?br> 本發(fā)明試圖提供對補(bǔ)償進(jìn)行了改進(jìn)的補(bǔ)償系統(tǒng)和方法。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種具有一個(gè)光纖干線的WDM光傳輸系統(tǒng)，所說光纖干線配有一個(gè)或多個(gè)分支單元，每個(gè)分支單元設(shè)置一個(gè)引上/引下信道(add/drop channel)，其中，在該分支中設(shè)置在發(fā)送到干線前、用其符號和發(fā)生在干線中的色散相反的色散特性、預(yù)色散引上信道的波長的裝置，從而可補(bǔ)償沿干線發(fā)生的這個(gè)波長的色散。
在該分支引下信道中，可設(shè)置用其符號和發(fā)生在干線中的引下波長的色散相反的色散特征色散該引下波長的裝置。
該系統(tǒng)的一種可能的實(shí)施方案是，預(yù)色散引上信道或者引上及引下信道的波長的裝置就是引光纖、或引上及引下光纖本身，對光纖(一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行選擇使其具有所需的色散特性。
在該系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)色散引上信道或引上及引下信道的波長的裝置包括一個(gè)在線耦合在引上信道光纖中的具有相反色散特性的色散補(bǔ)償光纖元件，或者在每個(gè)引上及引下信道光纖中的一個(gè)補(bǔ)償光纖元件。
在該系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)色散引上信道的波長的裝置包括一個(gè)可提供雙向補(bǔ)償?shù)墓灿霉饫w路徑。可以對該共用光纖路徑的光纖本身進(jìn)行選擇使其具有所需的色散特性，以補(bǔ)償干線中的引上信道的波長的色散；或者該共用光纖路徑的光纖可以包括在線耦合在共用光纖中的具有相反色散特性的一個(gè)色散補(bǔ)償元件以補(bǔ)償干線中引上信道的波長的色散?？梢酝ㄟ^一個(gè)3端口的循環(huán)器把共用光纖路徑與引下及引上信道耦合起來?？梢酝ㄟ^一個(gè)3端口循環(huán)器把共用光纖路徑與一分支終端的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)耦合起來。
該系統(tǒng)可以包括一個(gè)色散補(bǔ)償器，它設(shè)在分支單元之前的干線中，并且可對補(bǔ)償器進(jìn)行安排，使其可補(bǔ)償中間的信道波長，其中要對引下信道波長進(jìn)行選擇，使其為上波長或下波長。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種補(bǔ)償發(fā)生在WDM光傳輸系統(tǒng)的干線中的色散的方法，該方法包括步驟把一個(gè)符號和發(fā)生在干線中的一個(gè)波長的色散相反的色散從一個(gè)分支施加到干線的該波長上。
為了更加容易地理解本發(fā)明及其各種其它優(yōu)選特征，現(xiàn)在參照以下附圖只作為實(shí)例來描述本發(fā)明的某些實(shí)施例，其中圖1表示用以上已描述過的并且是據(jù)我們所知的方法在干線中進(jìn)行的色散補(bǔ)償；圖2表示按本發(fā)明在干線中進(jìn)行的色散補(bǔ)償；圖3表示按本發(fā)明的一個(gè)補(bǔ)償設(shè)備；圖4表示按本發(fā)明的另一個(gè)補(bǔ)償設(shè)備；圖5表示按本發(fā)明的再一個(gè)補(bǔ)償設(shè)備。
在整個(gè)說明書中，對于類似的部件都使用相同的標(biāo)號。
現(xiàn)在參照圖2，其中示意表示類似于圖1所示的、并且具有任選的NDSF16的WDM系統(tǒng)。圖2表示出一個(gè)以波長引上/引下多路復(fù)用器(W-ADM)形式出現(xiàn)的分支單元18，對分支單元18進(jìn)行安排，以便可以把由特定波長攜帶的信號從干線發(fā)送到引下光纖20，從而可由分支末端的接收機(jī)繼續(xù)傳輸，并且可以把該特定波長攜帶的信號或來自該分支的末端的發(fā)射機(jī)的由一個(gè)不同的波長攜帶的信號引入到干線，該不同的信號波長由引上光纖22提供。對于沿干線(主)光纜包括著波長多路復(fù)用分支單元的這樣的具有分支的WDM系統(tǒng)，本發(fā)明提供可獨(dú)立地均衡在分支單元處引上/引下的波長信道的裝置。圖2說明了這個(gè)原理，圖2a,2b,2c表示在于線中以及分別在引下和引上光纖中發(fā)生的色散，圖2d表示已在引下/引上信道中引入的補(bǔ)償。為了便于理解，表示出一種特殊的情況，即，緊挨在分支單元18之前的信道已被均衡。對引入的補(bǔ)償進(jìn)行安排，使發(fā)生在系統(tǒng)的末端的差分色散變?yōu)樽钚　Ｒ碌姆种РㄩL信道最好來自頻譜的邊緣，在長和短這兩個(gè)波長端處。這有利于減小系統(tǒng)的預(yù)加重(如果使用的話)的總數(shù)，這是因?yàn)檫@些信道距放大器的增益峰值較遠(yuǎn)，因此通過行進(jìn)較短的距離，減小了所需的信道功率。如果針對增益譜的中心(中間信道)均衡該系統(tǒng)，那么其它的信道就是遭受最大差分色散的信道。因此，如果我們要預(yù)色散處在支線中的信道(只是單個(gè)波長，而不是多路復(fù)用的一部分)，我們就可把差分色散改變成系統(tǒng)的末端處的我們喜歡的任何值。
在系統(tǒng)的第一部分中的信道如以前所述經(jīng)受差分色散，并且剛好在該分支單元之前這些信道在中心波長上被均衡。結(jié)果，色散以零為中心，但表示出和以前同樣的積累的差分色散。在這種情況下，從干線的頻譜中引出最短的波長信道，并且在支線中檢測該信道。在和引下信道相同的波長處，預(yù)色散引上信道，使得當(dāng)和緊挨在分支單元18之前的引下信道比較時(shí)，在分支單元18的輸出端(對于引上信道)積累的色散有相同的大小但色散符號相反。在通過相等長度的線(具有相同的色散特性)傳輸后，最短波長的信道的色散量與中心信道的色散量相同，因此在接收機(jī)處得到了完美的補(bǔ)償。觀察某些實(shí)例數(shù)字，就能清楚說明這一點(diǎn)。如果我們假定波長是λS=1554nm(最短波長)
λC=1558nm(中心波長)λL=1554nm(最長波長)λ0=1580nm(傳輸光纖的色散為零的波長)坡度=0.07ps/nm2·km并且，我們有2000km的一個(gè)系統(tǒng)，其分支單元在系統(tǒng)的中間，該分支單元引上/引下最短波長，并且在分支單元18之前立即進(jìn)行色散補(bǔ)償(在中心波長)。如果我們還假定；當(dāng)和干線光纖相比時(shí)支線的色散可以忽略，那么我們就可以比較有支線均衡和沒有支線均衡的情況
表1色散(無支線均衡)，ps/nm可以看出，這對于無引上/引下的情況是優(yōu)選的，因?yàn)橐粤闵⒅匦逻M(jìn)入引上信道，所以減小了差分色散。但應(yīng)注意，如果均衡沒有在分支單元之前立即發(fā)生，這還能使事情變得極其糟糕。如果我們預(yù)色散引上信道使其具有相同的大小，但符號相反，我們則得到
把補(bǔ)償?shù)纳⒁胫Ь€分支中的方法有許多種，現(xiàn)在參照圖3-5描述某些可能的安排，圖3表示的是圖2系統(tǒng)中帶有支線分支細(xì)節(jié)的部分。
在圖3中，支線分支終端具有一個(gè)發(fā)射機(jī)24和一個(gè)接收機(jī)26，并且配有一個(gè)耦合器28，圖3中的耦合28表示成是一個(gè)3端口的循環(huán)器。該終端經(jīng)一光纖29耦合，光纖29配有一個(gè)色散補(bǔ)償光纖元件30(具有必要的正色散或負(fù)色散)，并經(jīng)一耦合器32耦合到引下線20和引上線22，耦合器32在圖3中表示為一個(gè)3端口循環(huán)器。雙向使用該補(bǔ)償光纖元件，因此給引上信道的補(bǔ)償和給引下信道的補(bǔ)償是相同的。這一技術(shù)在支線的接收器處產(chǎn)生了一個(gè)補(bǔ)償?shù)男诺?。?dāng)色散補(bǔ)償緊挨在分支單元18之前該系統(tǒng)工作情況最好。若不使用補(bǔ)償光纖元件，還可以對兩個(gè)耦合器28和32之間的光纖29進(jìn)行選擇，使其具有可直接補(bǔ)償?shù)纳⑻匦浴?br> 圖4使用了兩個(gè)色散補(bǔ)償光纖34和36，一個(gè)在接收(引下)光纖20中，另一個(gè)在發(fā)射(引上)光纖22中。這就允許在需要的條件下在引下路徑中和在引上路徑中進(jìn)行不同的補(bǔ)償。要注意，如果期望，就可使用圖4(或圖1)中的的設(shè)備來補(bǔ)償支線光纖中的任何色散(例如，如果使用NDSF的話)。
圖5使用了支線引上和/或引下光纖20、20，對它們進(jìn)行選擇使它們具有可直接補(bǔ)償?shù)纳⑻匦浴?br> 這種情況出于其它的一些傳輸理由可能是不期望的，但畢竟還是可能的。
到目前為止描述的方案都假定在分支單元18之前立即實(shí)現(xiàn)均衡。雖然這可能是最容易理解的，但通過在發(fā)射支線(引上)使用任意的色散，我們就可以建立和是否進(jìn)行均衡無關(guān)的特性。在以下的表格中證實(shí)了這一點(diǎn)，在下述表格中使用了相同的舉例系統(tǒng)，但在W-ADM之后立即實(shí)現(xiàn)干線色散均衡，從而表明這個(gè)系統(tǒng)和W-ADM之前的均衡無關(guān)。
*調(diào)制后由-1260ps/nm色散的引上信道。
表3任意色散補(bǔ)償(以ps/nm為單位的色散)因此，借助于支線中的任意均衡，我們可以實(shí)現(xiàn)對信道的差分色散的相同的改進(jìn)。
針對WDM系統(tǒng)提出了使用預(yù)色散的一種簡單的方案，其中對最大差分色散進(jìn)行了控制。對于高比特率的系統(tǒng)，這可能具有特殊的重要性，由于脈沖寬度較小在這種系統(tǒng)中限制色散變得更加重要，但需要有限的色散來控制非線性作用，尤其是四波混頻中。
權(quán)利要求
1．一種WDM光傳輸系統(tǒng)，它具有一個(gè)光纖干線(12)，光纖干線(12)配有一個(gè)或多個(gè)分支單元(18)，每個(gè)分支單元(18)設(shè)有一個(gè)引上/引下信道(22、20)，其中，在該分支中設(shè)置利用符號和發(fā)生在干線中的色散相反的色散特性、在發(fā)送到干線之前、預(yù)色散引上信道(22)的波長的裝置(30、36、22)，從而可補(bǔ)償該波長沿干線發(fā)生的色散。
2．如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中在該分支引下信道中，設(shè)置用符號和發(fā)生在干線中的引下波長的色散相反的色散特性色散該引下波長的裝置(34、20)。
3．如權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中預(yù)色散引上信道的波長或引上及引下信道的波長的裝置是引上光纖(22)或引上及引下光纖(22、20)本身，對它/它們進(jìn)行選擇的使它/它們具有所需的色散特性。
4．如權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中預(yù)色散引上信道(22)的波長或引上及引下信道(22、20)的波長的裝置包括一個(gè)在線耦合在引上信道光纖(22)中的具有相反色散特性的色散補(bǔ)償光纖元件(36)，或者在每個(gè)引上及引下信道光纖(22、20)中的補(bǔ)償光纖元件(36、34)。
5．如權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中預(yù)色散引上信道波長的裝置包括一個(gè)可提供雙向補(bǔ)償?shù)墓灿玫墓饫w路徑(29)。
6．如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中要對共用的光纖路徑(29)的光纖進(jìn)行選擇，使其具有所需的色散特性以補(bǔ)償干線中引上信道波長的色散。
7．如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中共用的光纖路徑(29)的光纖包括在線耦合在共用光纖中具有相反色散特性的一個(gè)色散補(bǔ)償元件(30)，以補(bǔ)償干線中引上信道波長的色散。
8．如權(quán)利要求5-7中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中共用的光纖路徑(29)經(jīng)過一個(gè)3端口的循環(huán)器(32)與引下和引上信道(22、20)進(jìn)行耦合。
9．如權(quán)利要求5-8中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中共用的光纖路徑(29)經(jīng)過一個(gè)3端口循環(huán)器(28)與分支終端的發(fā)射機(jī)(26)和接收機(jī)(24)進(jìn)行耦合。
10．如前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中在干線(12)中、并在分支單元(18)之前，設(shè)置一個(gè)色散補(bǔ)償器(16)。
11．如權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中對色散補(bǔ)償器進(jìn)行安排，使其可補(bǔ)償中間信道波長，并且對引下信道波長進(jìn)行安排，使其成為上波長或下波長。
12．一種補(bǔ)償發(fā)生在WDM光傳輸系統(tǒng)的干線中的色散的方法，包括如下步驟對經(jīng)分支加入到干線中的一個(gè)波長施加其符號和該波長在干線中發(fā)生的色散相反的色散。
全文摘要
一種波分多路復(fù)用傳輸系統(tǒng),具有配有一個(gè)或多個(gè)分支單元(18)的光纖干線(18),每個(gè)分支單元(18)提供一個(gè)引上/引下信道(22,20)。在分支中,設(shè)置用符號和發(fā)生在干線中的色散相反的色散特性、在發(fā)送到干線(12)之前、預(yù)色散引上信道波長的裝置,從而補(bǔ)償該波長沿干線發(fā)生的色散。
文檔編號H04B10/2525GK1208523SQ9619973
公開日1999年2月17日 申請日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月21日
發(fā)明者克萬·彼特·瓊斯, 蒂米奇·西蒙尼多 申請人:阿爾卡塔爾-阿爾斯托姆通用電氣公司