專利名稱：光纖通信的方法和供此方法使用的終端裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明通常涉及在光纖通信中色散和非線性的補償，特別涉及一種遠距離傳輸中能補償色散和非線性的光纖通信方法以及供此方法使用的終端裝置和系統(tǒng)。
由于近來低損耗石英光纖的發(fā)展，使用這種光纖作為傳輸線的各種光纖通信系統(tǒng)得到了實際的應用。這種光纖本身具有非常寬的頻帶。然而，光纖的傳輸能力實際上受到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制。最重要的限制是由于存在于光纖中的色散引起的波形畸變。此外，例如，光信號在光纖中衰減的速率約為0.2dB/km。由于衰減而損失的光信號典型的例子是采用如摻餌光纖放大器(EDFA)這樣的光學放大器來補償。EDFA具有的增益帶寬在1.55μm之內(nèi)，該帶寬石英光纖的損耗最低。
通常簡單地稱作色散是一種光纖中光信號隨光信號波長(頻率)變化的函數(shù)的群速度分散現(xiàn)象。例如，在標準單模光纖中，在波長小于1.3μm的范圍內(nèi)，較長波長的光信號比較短波長的光信號傳播快，這種結(jié)果色散通常稱作正常色散。這種情況下的色散(單位為ps/nm/km)呈負值。相反，在波長大于1.3μm的范圍內(nèi)，較短波長的光信號比較長波長的光信號傳播快，這種結(jié)果色散通常稱作異常色散。這種情況下的色散(單位為ps/nm/km)呈正值。
近幾年來，由于使用EDFA，接收的光纖非線性具有與增加光信號功率相結(jié)合引起了人們的注意。限制傳輸能力的最重要的非線性是存在于光纖中的光克爾效應。這種光克爾效應是一種光纖的折射率隨著光信號的功率和密度而變化的現(xiàn)象。
折射率的變化調(diào)制光纖中光信號傳播的相位，結(jié)果產(chǎn)生改變信號頻譜的頻率線性調(diào)頻脈沖(chirping)。這種現(xiàn)象稱作自-相(self-phase)調(diào)制(SPM)。也有這種可能由于SMP改變光譜進一步使色散引起的波形失真變大。
如此，隨著傳輸距離的增加，色散和光克爾效應把波形失真?zhèn)鹘o光信號。因此，在確保傳輸質(zhì)量的同時通過光纖進行遠距離傳輸就必須控制、補償或排除色散和非線性。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種光纖通信的方法，該方法可補償色散和非線性以便遠距離傳輸，還提供一種供此方法使用的終端裝置和系統(tǒng)。
依照本發(fā)明的一個方面，提供一種光纖通信的方法。首先，提供一種具有可變光功率的光信號輸出到光纖傳輸線的裝置。其次，將通過光纖傳輸線傳輸?shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號。第三，檢測電信號波形衰減(degradation)的參數(shù)(如比特誤碼率或眼孔張開度(eyeopening))。最后，根據(jù)檢測到的參數(shù)控制輸出到光纖傳輸線的光信號的光功率以便改善電信號的波形衰減。
通常，存在于用作光纖傳輸線的光纖中的光纖的非線性或非線性是由輸出到光纖中的光信號的光功率決定的。在本發(fā)明方法中，光信號的光功率根據(jù)光纖傳輸線的狀態(tài)而變化，如用作光纖傳輸線的光纖的種類，由此控制光纖的非線性。所以，通過補償色散和非線性在確保傳輸質(zhì)量的同時允許遠距離傳輸。
依照本發(fā)明的另一方面，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一和第二終端裝置以及連接第一和第二終端裝置的光纖傳輸線。第一終端裝置包括一個將可變光功率的光信號輸出到光纖傳輸線的光發(fā)射器。第二終端裝置包括一個光接收器，該光接收器將通過光纖傳輸線傳輸?shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號，還包括一個檢測電信號波形失真參數(shù)的監(jiān)控單元和用于第一終端裝置檢測參數(shù)傳輸監(jiān)控信息的裝置。第一終端裝置還包括一個根據(jù)監(jiān)控信息控制光功率的控制單元，以改善電信號的波形衰減。
依照本發(fā)明的再一方面，提供一種終端裝置，該終端裝置包括一個將具有可變光功率的光信號輸出到光傳輸線的光發(fā)射器；用于檢測涉及通過光纖傳輸線所傳輸?shù)墓庑盘柕牟ㄐ问д鎱?shù)的接收監(jiān)控信息的裝置；和根據(jù)監(jiān)控信息控制光功率的裝置，以改善光信號的波形失真。
本發(fā)明以上和其它的目的、特征和優(yōu)點以及了解它們的方法將變得更加明顯，研究以下的說明書和附加的權(quán)利要求以及參考附圖所表示的本發(fā)明的優(yōu)選的實施例可更好地理解本發(fā)明。


圖1表示本發(fā)明系統(tǒng)的基本配置框圖；圖2表示光學色散特性的曲線圖；圖3A至3C是說明在使用DSF(移位色散光纖)的情況下傳輸距離的線圖；圖4A和4B是說明DSF傳輸特性的框圖；圖5A至5C是說明在使用SMF(單模光纖)的情況下傳輸距離的框圖；圖6表示適用于本發(fā)明的光纖放大器的優(yōu)選的實施例的框圖；圖7表示監(jiān)控單元的優(yōu)選的實施例的框圖；圖8表示圖7中的監(jiān)控單元的O/E轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選的實施例的框圖；圖9表示本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)選實施例的框圖；圖10表示本發(fā)明系統(tǒng)的另一優(yōu)選實施例的框圖；圖11表示對圖10的系統(tǒng)中發(fā)送特定監(jiān)控信息的一個修改框圖；和圖12表示圖10(圖11)系統(tǒng)中控制流程的流程圖。
現(xiàn)將參考附圖詳細描述本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施例。在所有的圖中，同一參考符號表示同一部分。
圖1表示本發(fā)明系統(tǒng)的基本配置框圖。此系統(tǒng)包括第一終端裝置2、第二終端裝置4和連接第一和第二終端裝置2和4的光纖傳輸線6。
第一終端裝置2包括一個從它的第一末端6A將具有可變光功率的光信號輸出到光纖傳輸線6的光發(fā)射器8、和用于根據(jù)提供的控制信號CS控制由光發(fā)射器8的光信號功率輸出。
第二終端裝置4包括一個將通過光纖傳輸線6傳輸?shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號的光接收器12、和一個檢測來自于光接收器12的電信號的波形失真參數(shù)的監(jiān)控單元14。第二終端裝置4還包括一個傳輸檢測第一終端裝置2參數(shù)的監(jiān)視信息傳輸裝置16。
第一終端裝置2還包括一個接收來自于第二終端裝置4的監(jiān)控信息的接收單元18。根據(jù)監(jiān)控信息接收單元18產(chǎn)生控制信號CS以提供給控制單元10，這樣改善了從光接收器12輸出的電信號的波形失真。例如，接收單元18產(chǎn)生控制信號CS使從光接收器12輸出的電信號的比特誤差減小或從光接收器12輸出的電信號的信號眼孔張開變大。
使用光纖傳輸線6、另一光纖傳輸線(圖1中未示出)、或電路或無線電來進行從傳輸單元16到接收單元18的監(jiān)控信息的傳輸。
圖2表示用于光纖傳輸線6的光纖的色散特性圖。在圖2中，縱軸表示色散(ps/nm/km)，橫軸表示波長(μm)。
通常單模光纖(SMF)用作光纖傳輸線6，SMF的零色散波長約為1.3μm。在這樣的情況下，由于光信號的波長比零色散的波長長，色散在異常的色散區(qū)，所以為正值。相反地，由于光信號的波長比零色散波長短，色散在正常的色散區(qū)內(nèi)，所以為負值。如果使用SMF作為光纖傳輸線6，光信號的波長設在1.55μm(如1.50～1.60μm)可在SMF中獲得最低損耗。因此，光信號的色散總是落在異常的色散區(qū)。
在使用移位色散光纖(DSF)作為光纖傳輸線6情況下，DSF的零色散波長約為1.55μm。還是在這種情況下，由于光信號的波長比零色散波長長，色散落在異常的色散區(qū)，所以為正值。相反地，由于光信號的波長比零色散波長短，色散落在正常的范圍內(nèi)，所以為負值。因為DSF的波長在1.55μm時的損耗最低，故光信號的波長就設在1.55μm。因此，DSF的色散是否落在異常的色散區(qū)或正常的色散區(qū)取決于光信號的實際波長和DSF的零色散波長之間的比較。
下面描述使用DSF和SMF作為光纖傳輸線6的情況下可傳輸?shù)木嚯x。
所提到的圖3A表示圖1系統(tǒng)在使用DSF作為光纖傳輸線6的一個重要部分。在這種情況下，第一終端裝置2中的光發(fā)射器8包括一個將輸入的電信號轉(zhuǎn)換成光信號的E/O轉(zhuǎn)換器(電/光轉(zhuǎn)換器)20、和一個用于將E/O轉(zhuǎn)換器20輸出的光信號放大的可變增益22。光學放大器22的增益通過控制單元10(見圖1)來調(diào)節(jié)，借此改變輸出到光纖傳輸線6光信號的光功率。另外，為了提高接收器的靈敏度，又在第二終端裝置4中作為前置放大器提供光放大器24。光學放大器24光連接在光纖傳輸線6的第二末端6B和光接收器12(或O/E轉(zhuǎn)換器(光/電轉(zhuǎn)換器)之間。
所提到的圖4A和4B分別表示在異常色散區(qū)和正常色散區(qū)的DSF的傳輸特性。在此應注意的事實是在異常色散區(qū)的光信號獲得一紅-移位線性調(diào)頻脈沖，在正常色散區(qū)的光信號獲得一藍移線性調(diào)頻脈沖，通過SPM具有大的光功率的光信號所獲得的線性調(diào)頻脈沖總是藍移線性調(diào)頻脈沖。獲得藍移的線性調(diào)頻脈沖的光信號比獲得紅-移位線性調(diào)頻脈沖的光信號容易。因此，在此假定光學放大器8輸出的光信號是紅-移位線性調(diào)頻脈沖。
在圖4A和4B中，縱軸表示在光接收器12中的補償信號波形信號眼孔張開，橫軸表示傳輸距離。
如果從光學放大器輸出的光信號的光功率相對小，光纖傳輸線6的非線性可以忽略。因此，在異常色散區(qū)，在光學放大器8中獲得的紅-移位線性調(diào)頻脈沖和在光纖傳輸線6中獲得的紅-移位線性調(diào)頻脈沖是結(jié)合在一起的，參考圖4A中的符號(a)可見通過信號眼孔打開距離變得比波形衰變的限制WDL比較短的小。相反地，在正常色散區(qū)，在光學放大器8中獲得的紅-移位線性調(diào)頻脈沖和在光纖傳輸線6中獲得的藍-移位線性調(diào)頻脈沖通過減少波形壓縮的影響或光信號的脈沖寬度而相互抵消，參考圖4B中的符號(d)可見傳輸距離相對長。
如果從光學放大器8中輸出的光信號的光功率相對大的話，光纖傳輸線6中的非線性不能忽略?？紤]到光纖傳輸線6的損耗，SPM的藍移線性調(diào)頻脈沖在光纖傳輸線6的第一末端6A(如一個長10km的部分)的附近是很明顯的。更特別的是，要是從光學放大器8中輸出的光信號的光功率相對較大，在光學放大器8和光纖傳輸線6中獲得的紅-移位線性調(diào)頻脈沖以及由于SPM的藍移線性調(diào)頻脈沖在異常色散區(qū)相互抵消，參考圖4A中的符號(b)可見傳輸距離相對長。相反，在正常色散區(qū)，由于色散的藍移線性調(diào)頻脈沖和由于SPM的藍移線性調(diào)頻脈沖是相互結(jié)合的，參考圖4B的符號(c)可見傳輸距離相對短。
圖3B和3C分別表示由圖4A和4B轉(zhuǎn)換而來的光功率和距離之間的關系。必須考慮所接收信號作為傳輸限制因數(shù)的SN區(qū)域。在圖3B和3C中，SN區(qū)域用符號SNL來表示。又，在圖3B和3C中符號WDL’相當于圖4A和4B中的波形衰變區(qū)域WDL。
分別在圖3B和3C左側(cè)區(qū)域的SNL和WDL’，允許固定傳輸能力的傳輸。例如，如果從光學放大器8輸出的光信號的光功率的可變范圍設定為ΔP，在圖3B中通過WDL’在異常色散區(qū)中設定為傳輸距離L1，而在圖3C中通過WDL’和SNL在正常的色散區(qū)設定為傳輸距離L2。也就是說，在圖3A的系統(tǒng)中，光學放大器22的增益通過從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率來調(diào)節(jié)，因此獲得了遠距離傳輸色散和非線性補償?shù)淖罴褷顟B(tài)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，從光發(fā)射器輸出的光輸出功率的范圍大多數(shù)固定地用于所設計的系統(tǒng)，該系統(tǒng)考慮了在此范圍內(nèi)光功率的變化。因此，傳輸距離L3通過最差的條件來確定(或限制)。相反，通過本發(fā)明方法來控制或調(diào)節(jié)從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率，根據(jù)光纖傳輸線6的狀態(tài)總是能獲得好的傳輸質(zhì)量，因此獲得了遠距離傳輸。
與圖3A所示的系統(tǒng)不同的是，圖5A所示的系統(tǒng)的特征在于SMF采用了光纖傳輸線6。SMF用作光纖傳輸線6時的零色散波長約為1.3μm，以前提到的從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率的波長在1.55μm，所以所獲得的僅僅為異常的色散區(qū)。由于SMF色散在1.55μm波段相對較大，色散補償光纖(DCF)26和28用于此系統(tǒng)以補償光纖傳輸線6的色散。DCF26在光學上連接E/O轉(zhuǎn)換器20和光學放大器22，而DCF28在光學上連接光學放大器24和O/E轉(zhuǎn)換器12?？赏ㄟ^DCFs26和28中的任一個來進行光纖傳輸線6的色散補償。
具有色散的光纖的絕對值比用于DCFs26和28中的SMF的色散的絕對值要大得多，以便消除損耗。DCF的色散在正常的色散區(qū)，因此進行色散補償。
圖5B和5C分別對應于圖4A和3B。如果采用DCFs26和28，這些光纖引起的色散是恒定的。因此，在每一種情況下，從光學放大器8輸出的光信號的光功率是大或小，見圖5B存在所獲得信號眼孔打開的最大值的最佳值。因此，如果光功率小，傳輸距離被限制在比WDL低的信號眼孔打開的較低的距離(e)和比WDL低的信號眼孔打開的較高的距離(f)之間的范圍內(nèi)。如果光功率大，傳輸距離被限制在比WDL低的信號眼孔打開的較低的距離(g)(e＜g)和比WDL低的信號眼孔打開的較高的距離(h)(f＜h)之間的范圍內(nèi)。
因此，圖5A所示的系統(tǒng)中所獲得的固定的傳輸性能的狀態(tài)由相對于圖5C所示的SNL左側(cè)的WDL線WDL(#1)和WDL(#2)來決定。例如，如果從光學放大器8輸出的光信號的光功率的可變范圍設定為ΔP，參考圖5C的符號L4傳輸距離在一個相對寬的范圍內(nèi)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，光發(fā)射器的光輸出功率大多數(shù)固定地用于在此范圍內(nèi)的變化的光功率。因此，傳輸距離范圍L5通過最差的條件來決定(或限制)。相反，通過本發(fā)明方法來控制或調(diào)節(jié)從光學放大器8輸出的光信號的光功率，根據(jù)光纖傳輸線6的狀態(tài)總是獲得很好的傳輸質(zhì)量，因此獲得了遠距離傳輸或?qū)挼膫鬏斁嚯x范圍。
圖6表示適合于本發(fā)明的光學放大器的優(yōu)選實施例的框圖。這種光學放大器可用作光學放大器22(后置放大器)、光學放大器24(前置放大器)、或包括下文描述的光學中繼器的光學放大器。圖6所示的光學放大器包括輸入端口30，該端口提供放大的光信號，輸出放大光信號的輸出端口32，以及在輸入端口30和輸出端口32之間沿主要光通道提供的放大單元34和光耦合器36。
放大單元34包括一個從輸入端口30提供光信號的光學放大介質(zhì)，和激勵光學放大介質(zhì)的激勵單元，以便光學放大介質(zhì)提供一個增益給光信號。如果通過減少激光二極管相反端面的反射率獲得的半導體芯片用作光學放大介質(zhì)，激勵單元通過電流源供給注入電流到半導體芯片。在這種情況下，根據(jù)注入電流確定的一個增益提供給光信號。
在此優(yōu)選的實施例中，摻鉺光纖(EDF)38用作光學放大介質(zhì)，適用于波長為1.55μm的光信號。EDF38具有在光學上與輸入端口30連接的第一末端和在光學上與光耦合器36連接的第二末端。激勵單元通過激光二極管40作為激勵源供給預設波長的激勵光給EDF38。例如激勵光的波長設定在0.98μm或1.48μm。在光學上通過WDM耦合器(未示出)與EDF38的第一末端連接的激光二極管40，光信號和激勵光在EDF38中在同一方向得到傳播，借此進行向前激勵。如果在光學上通過WDM耦合器(未示出)與EDF38的第二末端來連接激光二極管40，在EDF38的相反方向傳播光信號和激勵光，借此進行向后激勵。在第一WDM耦合器與EDF38的第一末端在光學上通過第一激勵源連接進行雙向激勵，和第二WDM耦合器與EDF38的第二末端在光學上連接第二激勵流。
以來自于驅(qū)動電路42的驅(qū)動電流(DC偏流)供給激光二極管40，以便在EDF38中產(chǎn)生根據(jù)驅(qū)動電流來確定增益。大多數(shù)光信號根據(jù)所給定的增益在放大單元34中通過光學耦合器36并從輸出端口32中輸出而放大。其余的放大光信號通過光學耦合器36作為監(jiān)控光分出來，監(jiān)控光提供給象光電二極管這樣的光檢測器(PD)44。光檢測器44輸出一個與所接收到的監(jiān)控光的功率相比較的電壓電平信號。大多數(shù)情況下，光學耦合器36所分出來的比率不是由所提供的光信號的強度來決定的，所以從輸出端口32輸出的光信號的光功率是通過光檢測器44的輸出信號的電壓電平來映射的。將從光檢測器44輸出的輸出信號提供給比較器46。比較器46反饋來控制驅(qū)動電流以從驅(qū)動電路42供給激光二極管40，以便使光檢測器44的輸出信號的電壓電平和參考電壓Vref之間的差異變成零或恒定值。
通過采用這樣的反饋回路，從輸出端口32輸出的光信號的光功率能保持在恒定值，該恒定值由參考電壓Vref(自動電平控制ALC)來確定。特別在優(yōu)選的實施例中，控制單元10(見圖1)通過參考電壓產(chǎn)生的電路48來供給。電路48根據(jù)所提供的控制信號CS來產(chǎn)生參考電壓Vref。因此，根據(jù)控制信號CS可預先確定光學放大器的ALC的目標值。
圖7表示圖1中的監(jiān)控單元14的優(yōu)選實施例的框圖。通過光纖傳輸線6傳輸?shù)墓庑盘栍晒鈱W放大器24作為放大器來放大，通過光學耦合器50將放大的光信號分成第一信號波和第二信號波。第一信號波供給第一O/E轉(zhuǎn)換器(光接收器〕12。O/E轉(zhuǎn)換器12根據(jù)接收到的信號波再生出一主信號。第二信號波供給包含在監(jiān)控單元14的第二O/E轉(zhuǎn)換器52。O/E轉(zhuǎn)換器52的輸出信號供給誤差檢測回路54，這樣獲得了在主信號比特誤差率上的誤差信息。O/E轉(zhuǎn)換器52提供不同的鑒別電平，信號眼孔打開計算電路56可根據(jù)由誤差檢測回路54所獲得的鑒別電平和誤差信息計算出信號眼孔打開。這樣獲得的信號眼孔打開被提供作為信號眼孔打開信息。
所參考的圖8表示圖7中監(jiān)控單元14中的O/E轉(zhuǎn)換器52的特殊結(jié)構(gòu)。來自光學耦合器50(見圖7)的第二信號波提供給反向偏置的光電二極管57。光電二極管57正極的電位隨著由提供給光電二極管57的信號波的調(diào)制的光密度或強度的變化而變化，因此正極電位的變化是光電二極管的輸出電信號。輸出電信號通過均衡放大器58來均衡-放大，均衡-放大的信號提供給鑒別器62。定時再生器60根據(jù)均衡放大器58的信號再生一個時鐘。鑒別器62在均衡-放大的高電平和低電平之間進行鑒別，以便使來自定時再生器60的定時與所獲得的鑒別電平的定時相一致。
用于主信號的O/E轉(zhuǎn)換器12可通過修正圖8中的O/E轉(zhuǎn)換器52的配置來獲得，在這種情況下鑒別電平提供給鑒別器62變成恒定值。
根據(jù)圖7的優(yōu)選實施例，如果所獲得主信號是來自于O/E轉(zhuǎn)換器，涉及波形失真的參數(shù)(比特誤差率或信號眼孔打開)可通過監(jiān)控單元14來檢測。因此，在設定初值之后控制光功率到最佳值可連續(xù)在系統(tǒng)的使用狀態(tài)下形成。
當?shù)谝缓偷诙盘柌ㄓ糜趫D7所示的優(yōu)選的實施例時，可省略光學耦合器50和O/E轉(zhuǎn)換器52，包括在O/E轉(zhuǎn)換器12中的從均衡放大器輸出的輸出信號可分成第一和第二信號，第一信號用作主信號的解調(diào)，第二信號用作誤差檢測和信號眼孔打開的計算。這樣，O/E轉(zhuǎn)換器12接收的強度能夠增加而光學元件的數(shù)量可以減少。
圖9表示本發(fā)明系統(tǒng)優(yōu)選實施例的框圖。在此實施例中，與光纖傳輸線6不同的光纖傳輸線64用作從第二終端裝置4到第一終端裝置2的監(jiān)控信息的傳輸。也就是說，光纖傳輸線6用作第一終端裝置2向第二終端裝置4定向的后向控制流，而光纖傳輸線64用作第二終端裝置4向第一終端裝置2定向的前向控制流。
含有第二終端裝置4中的傳輸單元16輸出的監(jiān)控信息的光信號通過作為后置放大器的光學放大器66放大，從光學放大器66輸出的放大的光信號由它的第一末端64A提供給光纖傳輸線64。從光纖傳輸線64的第二末端輸出的光信號通過作為前置放大器的光學放大器68放大，從光學放大器68輸出的放大的光信號提供給第一終端裝置2的接收單元18。
傳輸單元16含有監(jiān)控信息插入電路70，插入電路70把用于通過監(jiān)控單元14檢測的參數(shù)所涉及的監(jiān)控信息插入到前向控制流線所傳輸?shù)闹餍盘栔?，E/O轉(zhuǎn)換器72用于將從電路70輸出信號轉(zhuǎn)換成光信號。
含有O/E轉(zhuǎn)換器74的接收單元18用于將通過光學放大器68放大的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，監(jiān)控信息提取電路76用于從O/E轉(zhuǎn)換器74中輸出的信號提取監(jiān)控信息。電路76根據(jù)提取出的監(jiān)控信息產(chǎn)生控制信號CS。
根據(jù)圖9的系統(tǒng)，在第一終端裝置2中從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率可通過光纖傳輸線64根據(jù)監(jiān)控信息將其控制在最佳值。下面將更加明確地描述這種控制。
在系統(tǒng)的開始，為了得到允許通過個自的光纖傳輸線6和64到一定范圍的光信號條件，根據(jù)光纖傳輸線6和64(SMF/DSF)的種類以及傳輸距離設置光信號的入射強度。在圖5A所示采用了SMF和DCF的組合的情況下，DCF的色散也已設定。
在下一步驟中，在第一終端裝置2中從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率因為檢測到一個涉及波形衰減的參數(shù)而改變，該波形衰減通過第二終端裝置4的監(jiān)控單元14來檢測。這樣，根據(jù)誤差信息而獲得監(jiān)控信息，以便把所獲得的監(jiān)控信息從傳輸單元16傳輸?shù)浇邮諉卧?8。
在第一終端裝置2中，從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率的最佳值能從光功率的變化和誤差信息之間的對應獲得。因此，由于獲得最佳光功率而產(chǎn)生控制信號CS。照這樣，從光發(fā)射器8到光纖傳輸線6所輸出的光信號的光功率始終保持在最佳值，這樣色散和非線性得到了補償。
在此優(yōu)選的實施例中，當光纖傳輸線6輸出的光信號的光功率最優(yōu)時，光纖傳輸線64輸出的光信號的光功率通過改變終端裝置2和4的作用也可以最優(yōu)化。這種改變在本技術(shù)領域很容易做到，在此它的色散可以忽略。
例如，這種光纖的最優(yōu)化必須在初始階段進行，該初級階段的設備是指導入了一條線或是調(diào)試。然而，一旦系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，傳輸條件變得十分固定，所以在光功率的最佳值中大變化的能力是低的。因此，本發(fā)明方法可通過人工調(diào)節(jié)從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率而不使用圖9系統(tǒng)的控制單元10來自動調(diào)節(jié)。
圖10表示本發(fā)明系統(tǒng)的另一優(yōu)選實施例框圖。與圖1或圖9所示的系統(tǒng)相比，圖10所示的系統(tǒng)的特征在于沿著光纖傳輸線6裝有許多光學中繼器78(#1)到78(#N)(N為大于1的整數(shù))。所提供的光學中繼器78(#1)到78(#N)都作為線性中繼器。該線性中繼器在同樣情況下用作放大所接收的光信號的中繼器，它區(qū)別于再生中繼器的是用來進行波形整形等。光中繼器78(#1)到78(#N)中的每一個都具有光學放大器80以用于放大所接收的光信號。特別是在這個優(yōu)選的實施例中，沿光纖傳輸線64裝有許多光中繼器82(#1)到82(#N)。光中繼器82(#1)到82(#N)中的每一個都具有一個光學放大器84。
下面描述圖10系統(tǒng)中的本發(fā)明的光纖傳輸線6的一些特別的應用類型。
在第一應用類型中，每一個放大器80的輸出電平(輸出光信號的光功率)設定(固定)為一個恒定值。在這種情況下，由于每一個放大器80的高輸出電平的非線性的影響基本上是恒定的。因此，根據(jù)本發(fā)明在第一終端裝置2中的從光發(fā)射器8輸出的光信號的光功率很容易設定在最佳值。參考電平Vref設定在恒定值每一個光學放大器80都可采用圖6所示的光學放大器的配置。
在第二應用類型中，光發(fā)射器8的輸出電平和每一個光學放大器80的輸出電平彼此基本上相等。也就是說，光發(fā)射器8和每一個光學放大器80的輸出電平都根據(jù)控制信號CS來調(diào)節(jié)(見圖9)。
在第三應用類型中，光發(fā)射器8和光學放大器80的輸出電平順序地從第一終端裝置2向第二終端裝置4或從第二終端裝置4向第一終端裝置2來調(diào)節(jié)。
在第二和第三應用類型中，每一個光學放大器80的輸出電平(或增益)都根據(jù)控制信號CS來改變。因此，要是圖6中的光學放大器用作每一個光學放大器80的話，參考電平Vref根據(jù)控制信號CS來調(diào)節(jié)。
在第二和第三應用類型中，每一個光中繼器78(#1)到78(#N)都需要控制信號CS。因此，需要從第一終端裝置2到每一個光中繼器78(#1)到78(#N)發(fā)送包括控制信號CS在內(nèi)的特殊的監(jiān)控信息。
圖11表示用于在圖10系統(tǒng)中發(fā)送特殊監(jiān)控信息的改進形式的框圖。在該改進形式中，具有用于轉(zhuǎn)換特殊監(jiān)控信息(監(jiān)控信號)的E/O轉(zhuǎn)換器86的第一終端裝置2根據(jù)控制信號CS產(chǎn)生一個監(jiān)控光信號。從E/O轉(zhuǎn)換器86輸出的監(jiān)控光信號與涉及從光發(fā)射器8通過WDM(波分復用)耦合器88輸出的主信號結(jié)合在一起。因此，監(jiān)控光信號的波長與從光發(fā)射器8輸出的光信號的波長不相同。
數(shù)字78代表圖10中的每一個光中繼器78(#1)到78(#N)。在每一個光中繼器78(#1)到78(#N)中，監(jiān)控光信號通過WDM耦合器90來分離，分離的監(jiān)控信號通過O/E轉(zhuǎn)換器92轉(zhuǎn)換成監(jiān)控信號。從O/E轉(zhuǎn)換器92輸出的監(jiān)控信號提供給監(jiān)控電路(SV)94。監(jiān)控電路94根據(jù)監(jiān)控信號來調(diào)節(jié)光學放大器80的輸出電平(或增益)。例如，如果圖6中的光學放大器用作光學放大器80的話，就根據(jù)監(jiān)控信號來設定參考電平Vref。監(jiān)控信號提供給監(jiān)控電路94或在監(jiān)控電路中通過E/O轉(zhuǎn)換器96將更新的監(jiān)控信號轉(zhuǎn)換成監(jiān)控光信號。從E/O轉(zhuǎn)換器96輸出的監(jiān)控光信號提供給WDM耦合器98，通過光學放大器80將監(jiān)控光信號與光信號結(jié)合在一起進行放大。
在第二終端裝置4中，通過WDM耦合器100來提取監(jiān)控光信號，提取的監(jiān)控光信號通過O/E轉(zhuǎn)換器102轉(zhuǎn)換成監(jiān)控信號。從O/E轉(zhuǎn)換器102輸出的監(jiān)控信號提供給監(jiān)控電路104，監(jiān)控電路104的輸出信號與監(jiān)控單元14的輸出信號一起被輸入前向控制流。
在進行第三應用類型的情況下，參考圖12現(xiàn)將描述圖10(圖11)所示系統(tǒng)的控制流程。
在步驟112中，在傳輸線上輸入初始信息。例如初始信息包括各種類型的傳輸線(DSF/SMF/其它)、每一個中繼器之間的間隔距離、存在/不存在色散補償器、在有色散補償器的情況下是存在色散的。傳輸線的參數(shù)(損耗系數(shù)、色散系數(shù)、和非線性系數(shù))。
在步驟114中，光發(fā)射器8和每一個光學放大器80的輸出電平根據(jù)輸入初始信息來設定，以便使第一終端裝置2的光信號以傳輸質(zhì)量確定的電平傳輸?shù)降诙K端裝置4。
在步驟116中，開始最優(yōu)檢測和啟動設置。例如，步驟116通過后向控制流(光纖傳輸線6)和前向控制流(光纖傳輸線64)來進行。
在步驟118中，最優(yōu)檢測和對每一后向控制流部分來進行設置，換句話說，光發(fā)射器8和光中繼器78(#1)到78(#N)設定在同一值。
在步驟120中，確定對所有的線設置是否已經(jīng)完成。如果確認所有的線還沒有完成，返回步驟116開始最優(yōu)檢測和對前向控制流的設置。
例如，當所有的線設置都完成了時，程序進行到步驟122，設置信息記錄在第一終端裝置2提供的與CPU相連的記憶裝置里。
通過圖12所示的控制流程順序地進行從第一終端裝置2的上游線到第二終端裝置4的設置操作，設置操作也可以以相反的順序進行。上游線的設置操作也可以類似地進行。
根據(jù)上述的對本發(fā)明的描述，可以提供一種用于遠距離傳輸?shù)目裳a償色散和非線性的光纖通信方法，還提供此方法使用的終端裝置和系統(tǒng)。通過上述描述的本發(fā)明特別優(yōu)選的實施例可獲得此效果，在此省略其它描述。
本發(fā)明不限于上述詳細描述的優(yōu)選的實施例。本發(fā)明的范圍通過附加的權(quán)利要求來限定，通過本發(fā)明所作的各種變化和改變都包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括以下步驟(a)提供用于將具有可變光功率的光信號輸出到光纖傳輸線的裝置；(b)把通過所述的光纖傳輸線傳輸?shù)乃龉庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號；(c)檢測所述的電信號波形衰減所涉及的參數(shù)；和(d)根據(jù)檢測到的參數(shù)，控制所述的光功率以使所述的電信號的波形衰減得到改善。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的裝置由包含在有沿著所述的光纖傳輸線設置的光中繼器中的光學放大器來提供；所述的步驟(d)包括調(diào)節(jié)所述光學放大器增益的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的裝置由與所述光纖傳輸線的一端連接的光發(fā)射器來提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述的光發(fā)射器包括用于將輸入電信號轉(zhuǎn)換成光信號的電/光轉(zhuǎn)換器和將光信號放大的光學放大器；所述的步驟(d)包括調(diào)節(jié)光學放大器增益的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的參數(shù)為電信號的比特誤差率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中參數(shù)是上述電信號的眼孔張開度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述裝置是由與光纖傳輸線的一端連接的光發(fā)射器，且和許多沿所述的光纖傳輸線設置的每個光中繼器中包括的光放大器來提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的步驟(d)包括滿足光發(fā)射器的輸出功率和所述的光學放大器的輸出功率基本上相等這樣一個條件的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的步驟(d)包括順序地調(diào)節(jié)光發(fā)射器和光學放大器輸出功率的步驟。
10.一種系統(tǒng)，包括第一和第二終端裝置；和與所述第一和第二終端裝置連接的光纖傳輸線；所述的第一終端裝置包括用于將具有可變光功率的光信號輸出到光纖傳輸線的光發(fā)射器；所述的第二終端裝置包括將光纖傳輸線所傳輸?shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)換成電信號的光接收器、檢測涉及所述電信號波形衰減參數(shù)的監(jiān)控單元、和將檢測參數(shù)的監(jiān)控信息傳輸?shù)剿龅牡谝唤K端裝置的裝置；所述的第一終端裝置還包括根據(jù)控制監(jiān)控信息控制光功率以便改善電信號的波形衰減的控制單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述的光發(fā)射器包括將輸入電信號轉(zhuǎn)換成光信號的電/光轉(zhuǎn)換器，和放大光信號的光學放大器；和所述的控制單元調(diào)節(jié)光學放大器的增益。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述的第二終端裝置還包括放大待光接收器接收的光信號的光學放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述的光纖傳輸線包括具有接近1.55μm零色散波長的色散移位的光纖。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述的光纖傳輸線包括具有接近1.3μm零色散波長的單模光纖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，還包括補償存在于光纖傳輸線中的色散的色散補償光纖。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，還包括與第一和第二終端裝置連接的第二光纖傳輸線；所述的監(jiān)控信息從第二終端裝置通過第二光纖傳輸線發(fā)送到第一終端裝置。
17.一種終端裝置，包括將具有可變光功率的光信號輸出到光纖傳輸線的光發(fā)射器；接收與光纖傳輸線所傳輸光信號的波形衰減相關的檢測參數(shù)的監(jiān)控信息的裝置；和根據(jù)所述監(jiān)控信息來控制所述的光功率的裝置，以使光信號的波形衰減得到改善。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖通信的方法,和供此方法使用的終端裝置和系統(tǒng),本發(fā)明的目的是補償色散和非線性。提供一種將具有可變光功率的光信號輸入到光纖傳輸線的裝置。傳輸線傳送的光信號通過光接收器轉(zhuǎn)換成電信號。監(jiān)控單元檢測涉及電信號波形衰變的參數(shù)?？刂茊卧刂茝拇搜b置輸出的光信號的光功率的以使波形衰變得到改善。
文檔編號H04B10/18GK1240944SQ9911030
公開日2000年1月12日 申請日期1999年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月8日
發(fā)明者津田高至, 山根一雄, 河崎由美子, 岡野悟 申請人:富士通株式會社