專利名稱：一種光纖色散補(bǔ)償方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光的色散補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可以提高色散補(bǔ)償光纖的利用率的色散補(bǔ)償方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
隨著密集波分復(fù)用(DWDM)為基礎(chǔ)的光纖通信技術(shù)的發(fā)展，色散補(bǔ)償光纖(DCF)作為最成熟的色散補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)廣泛用于DWDM系統(tǒng)?，F(xiàn)有的色散補(bǔ)償裝置一般都是將光信號(hào)輸入到色散補(bǔ)償光纖一端，利用色散補(bǔ)償光纖進(jìn)行一次補(bǔ)償后，從另一端輸出，然后進(jìn)行傳輸。為了提高光的傳輸性能，一般都是通過(guò)提高色散補(bǔ)償光纖的色散系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣不僅可以縮短色散補(bǔ)償光纖的長(zhǎng)度，減少色散補(bǔ)償裝置的體積，而且可以降低系統(tǒng)成本。但其缺點(diǎn)在于光纖色散系數(shù)的提高，需要增加光纖的波導(dǎo)色散來(lái)獲得，這樣對(duì)材料的折射率分布具有很高的要求，雖然理論上可以實(shí)現(xiàn)，但對(duì)制造工藝要求高，難度大，而且提高色散系數(shù)的方法對(duì)色散補(bǔ)償光纖的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種色散補(bǔ)償?shù)姆椒?，在色散補(bǔ)償光纖的長(zhǎng)度和色散系數(shù)一定的情況下，充分提高色散補(bǔ)償光纖的利用率，從而降低色散補(bǔ)償裝置的成本。
本發(fā)明的另一目的就是提供一種實(shí)現(xiàn)上述色散補(bǔ)償方法的色散補(bǔ)償裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種色散補(bǔ)償方法，該方法包括以下步驟A、利用色散補(bǔ)償模塊對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行第一次色散補(bǔ)償；B、將經(jīng)過(guò)一次色散補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)反射回色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行第二次色散補(bǔ)償，然后輸出。
上述色散補(bǔ)償方法中，通過(guò)設(shè)置一個(gè)三端口不可逆光學(xué)器件，使得光信號(hào)的輸入端口和經(jīng)過(guò)兩次色散補(bǔ)償后的光信號(hào)輸出端口分開(kāi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種實(shí)現(xiàn)上述色散補(bǔ)償方法的光纖色散補(bǔ)償裝置，該裝置除包括色散補(bǔ)償模塊以外，還包括一三端口不可逆光學(xué)器件和一光學(xué)反射器件，所述三端口不可逆光學(xué)器件、色散補(bǔ)償模塊和光學(xué)反射器件順序連接，光信號(hào)從三端口不可逆光學(xué)器件的第一端口進(jìn)入，從第二端口輸出到色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行色散補(bǔ)償，然后經(jīng)光學(xué)反射器件的反射，再次進(jìn)入色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行二次色散補(bǔ)償，經(jīng)兩次色散補(bǔ)償后，光信號(hào)又從所述三端口不可逆光學(xué)器件的第二端口射入，經(jīng)第三端口輸出色散補(bǔ)償裝置。
上述的色散補(bǔ)償裝置，所述三端口不可逆光學(xué)器件為光環(huán)行器，也可以為方向耦合器；上述的色散補(bǔ)償裝置，所述光學(xué)反射器件為光纖環(huán)鏡，也可以為端面反射鏡，還可以為啁啾光柵。
由于本發(fā)明提供的色散補(bǔ)償方法和裝置將經(jīng)過(guò)一次色散補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)反射回色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行第二次色散補(bǔ)償，因此大大提高了色散補(bǔ)償光纖的利用率，在色散補(bǔ)償光纖的色散系數(shù)和色散補(bǔ)償要求一定的情況下，可以大大縮短色散補(bǔ)償光纖的長(zhǎng)度，因此降低了裝置的成本。同時(shí)，還可以與光纖環(huán)鏡結(jié)合，提高傳輸信號(hào)的信噪比，與啁啾光柵結(jié)合，對(duì)傳輸鏈路色散進(jìn)行精細(xì)補(bǔ)償，提高傳輸性能。


圖1本發(fā)明的光纖色散補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2本發(fā)明一利用光環(huán)行器和光纖環(huán)鏡實(shí)現(xiàn)的光纖色散補(bǔ)償裝置實(shí)施例；圖3本發(fā)明一利用光環(huán)行器和端面反射鏡實(shí)現(xiàn)的光纖色散補(bǔ)償裝置實(shí)施例；圖4本發(fā)明一利用光環(huán)行器和啁啾光柵實(shí)現(xiàn)的光纖色散補(bǔ)償裝置實(shí)施例；圖5啁啾光柵結(jié)構(gòu)及工作原理圖；圖6利用啁啾光柵實(shí)現(xiàn)的光纖色散補(bǔ)償裝置實(shí)施例的色散補(bǔ)償原理圖；圖7利用方向耦合器和光纖環(huán)鏡實(shí)現(xiàn)的光纖色散補(bǔ)償裝置實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提出的色散補(bǔ)償裝置總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該色散補(bǔ)償裝置包含一個(gè)三端口不可逆光學(xué)器件1、一個(gè)色散補(bǔ)償模塊(DCM)2及一個(gè)光學(xué)反射器件3。三端口不可逆光學(xué)器件1、色散補(bǔ)償模塊2和光學(xué)反射器件3順序連接，即三端口不可逆光學(xué)器件1的第一端口與輸入傳輸通道相連，輸出傳輸通道與第三端口連接。第二端口與色散補(bǔ)償模塊(DCM)2相連，其后是一個(gè)光學(xué)反射器件3。傳輸通道的光信號(hào)從三端口不可逆器件1的第一端口輸入，經(jīng)過(guò)第二端口輸入到色散補(bǔ)償模塊2進(jìn)行第一次色散補(bǔ)償，從色散補(bǔ)償模塊輸出后經(jīng)光學(xué)反射器件3反射，光信號(hào)經(jīng)原光路返回到色散補(bǔ)償模塊2，進(jìn)行第二次色散補(bǔ)償，然后經(jīng)三端口不可逆光學(xué)器件1的第二端口射入，從其第三端口輸出色散補(bǔ)償裝置，輸?shù)絺鬏斖ǖ肋M(jìn)行后續(xù)的傳輸。
本發(fā)明中的色散補(bǔ)償模塊(DCM)2為現(xiàn)有的通用色散補(bǔ)償裝置，它除了包括色散補(bǔ)償光纖(DCF)外，一般還包括一段單模光纖(SMF)，另外，由于色散補(bǔ)償光纖芯徑面積較少，而SMF光纖芯徑面積較大，為減少二者的連接損耗，還需要采用耦合技術(shù)將兩段光纖進(jìn)行耦合，由于現(xiàn)有的色散補(bǔ)償裝置為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，所以在此不進(jìn)行詳細(xì)介紹。
由上可見(jiàn)，通過(guò)本發(fā)明提供的新型色散補(bǔ)償裝置，光信號(hào)可以兩次通過(guò)色散補(bǔ)償模塊2，對(duì)光信號(hào)連續(xù)進(jìn)行了兩次色散補(bǔ)償。因此，在色散補(bǔ)償要求一定和色散補(bǔ)償系數(shù)一定的情況下，本發(fā)明通過(guò)提高色散補(bǔ)償模塊2的利用率，可以將色散補(bǔ)償模塊2中的色散補(bǔ)償光纖(DCF)長(zhǎng)度減少一半，縮小了色散補(bǔ)償裝置的體積，降低了傳輸系統(tǒng)成本。這種色散補(bǔ)償裝置由發(fā)展成熟的幾種普通光學(xué)器件組成、容易實(shí)現(xiàn)、成本低廉，且具有寬帶色散補(bǔ)償特性，因此可以廣泛應(yīng)用與各種光纖傳輸系統(tǒng)中。
圖2給出了色散補(bǔ)償裝置的實(shí)施例一。本實(shí)施例中，三端口不可逆光學(xué)器件1采用的是光環(huán)行器4，光學(xué)反射器件3采用的是一個(gè)具有兩個(gè)端口的光纖環(huán)鏡5。如圖2所示，光環(huán)行器4的第一端口作為色散補(bǔ)償裝置的輸入端口，與輸入傳輸通道連接，第二端口與色散補(bǔ)償模塊(DCM)2連接，第三端口作為色散補(bǔ)償裝置的輸出端，與輸出傳輸通道連接。光纖環(huán)鏡5由一個(gè)兩端口熔接在一起的方向耦合器構(gòu)成，其中一個(gè)端口與色散補(bǔ)償模塊(DCM)連接，另一端口以一個(gè)非反射端口6終結(jié)。當(dāng)光信號(hào)進(jìn)入光纖環(huán)鏡在耦合器分成兩路時(shí)，在耦合部分產(chǎn)生一個(gè)相位差，經(jīng)過(guò)光纖環(huán)鏡5后，兩路光信號(hào)在耦合器部分產(chǎn)生干涉，相當(dāng)于一個(gè)濾波器，因此通過(guò)合理設(shè)計(jì)耦合部分長(zhǎng)度，可以使從輸入端口輸入到光纖環(huán)鏡5中的光信號(hào)經(jīng)過(guò)干涉后，仍然從原輸入端口輸出，這樣既可以實(shí)現(xiàn)光反射，又可以提高信道間的隔離度。因此，利用由光纖環(huán)鏡5構(gòu)成的色散補(bǔ)償補(bǔ)償裝置，在高效利用色散補(bǔ)償模塊(DCM)2實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還可以提高傳輸通道信號(hào)信噪比，從而提高了系統(tǒng)傳輸性能。
圖3給出了色散補(bǔ)償裝置的實(shí)施例二。在該實(shí)施例中，三端口不可逆光學(xué)器件1仍采用光環(huán)行器，各端口連接方式同實(shí)施例一，光學(xué)反射器件3采用的是一個(gè)端面反射鏡7。整個(gè)色散補(bǔ)償裝置工作原理與實(shí)施例一相同，在此不再詳述。一般地，端面反射鏡7可以通過(guò)將光纖輸出端面進(jìn)行拋光，然后在光纖輸出端面鍍?nèi)茨?lái)實(shí)現(xiàn)。以目前的鍍膜技術(shù)，這種全反膜實(shí)現(xiàn)容易，且其反射率至少可達(dá)99.9％以上，因此其引起的損耗是非常小的?？梢?jiàn)采用這種方法構(gòu)成的色散補(bǔ)償裝置，具有插入損耗小，容易實(shí)現(xiàn)、體積小等特點(diǎn)。
圖4給出了色散補(bǔ)償裝置的實(shí)施例三。在實(shí)施例三中，三端口不可逆光學(xué)器件1采用的仍是光環(huán)行器4，各端口連接方式同實(shí)施例一，光學(xué)反射器件3采用的是一個(gè)啁啾光柵8。啁啾光柵8可以通過(guò)紫外線照射光纖纖芯，誘導(dǎo)折射率改變而形成。當(dāng)啁啾光柵8工作時(shí)，波長(zhǎng)反射沿光纖長(zhǎng)度方向平移，使得不同波長(zhǎng)在沿光纖長(zhǎng)度不同的位置依次反射，即啁啾，因此啁啾光柵8也可用于色散補(bǔ)償。啁啾光柵8的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖5所示。圖5中，以五波長(zhǎng)光信號(hào)為例，從色散補(bǔ)償模塊(DCM)2入射到啁啾光柵8的光信號(hào)λ1、λ2、λ3、λ4、λ5依次被反射回到其輸入端(其中λ1＞λ2＞λ3＞λ4＞λ5)，從而實(shí)現(xiàn)反射功能。
一般地，除了在預(yù)先設(shè)定的波長(zhǎng)λ0(如圖6中所示)處，可以通過(guò)色散補(bǔ)償模塊(DCM)2進(jìn)行補(bǔ)償，使其呈現(xiàn)零色散外，由于傳輸通道色散斜率與色散補(bǔ)償模塊(DCM)2的色散斜率僅是符號(hào)相反，在絕對(duì)值上并不相同，則僅僅通過(guò)色散補(bǔ)償模塊(DCM)2并不能達(dá)到色散斜率補(bǔ)償，因此在其他任一波長(zhǎng)處剩余色散均不為零。如果將色散補(bǔ)償模塊(DCM)2與啁啾光柵8的色散補(bǔ)償特性相結(jié)合，共同進(jìn)行色散補(bǔ)償，便可實(shí)現(xiàn)色散斜率補(bǔ)償。圖6給出了利用啁啾光柵8構(gòu)成的色散補(bǔ)償裝置色散補(bǔ)償示意圖。橫軸是信號(hào)波長(zhǎng)，縱軸為色散系數(shù)。數(shù)字9指的曲線表示傳輸通道的色散特性；數(shù)字10代表的曲線為色散補(bǔ)償模塊(DCM)2的色散特性；數(shù)字11代表的曲線表示在傳輸通道上采用色散補(bǔ)償模塊(DCM)2進(jìn)行色散補(bǔ)償后的剩余色散特性；數(shù)字12代表的曲線表示具有負(fù)色散斜率的啁啾光柵8的色散特性。可見(jiàn)，如果通過(guò)設(shè)計(jì)啁啾光柵8的色散斜率12，使其恰好與剩余色散斜率11絕對(duì)值相等，而符號(hào)相反，則可以實(shí)現(xiàn)傳輸通道的色散斜率補(bǔ)償。通過(guò)改變折射率，啁啾光柵8的光柵周期可以被設(shè)計(jì)為從入射端到右逐漸減小，使具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光信號(hào)在更靠近入射端的地方反射，如圖5中所示，這樣啁啾光柵8的色散斜率可以為負(fù)值，在通過(guò)一些相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)，便可以獲得與11符號(hào)相反但絕對(duì)值相等的色散斜率，從而將傳輸通道任一波長(zhǎng)處的色散都補(bǔ)償為零。因此，在這種結(jié)構(gòu)的色散補(bǔ)償模塊中，啁啾光柵8不僅起到反射鏡作用，而且起到了精細(xì)色散補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br> 圖7給出了色散補(bǔ)償裝置的實(shí)施例四。在實(shí)施例四中，將上述光環(huán)行器4采用一個(gè)方向耦合器13(如可以是一個(gè)3dB的光纖耦合器)來(lái)代替。方向耦合器13左邊的兩個(gè)端口為該方向耦合器的第一、第三端口，分別對(duì)應(yīng)于光環(huán)行器4的第一端口和第三端口，右邊的兩個(gè)端口為第二、第四端口，其第二端口對(duì)應(yīng)與光環(huán)行器的第二端口，第四端口以一個(gè)非反射端口終結(jié)。光學(xué)反射器件3仍采用光纖環(huán)鏡5，整個(gè)色散補(bǔ)償模塊的連接方式與工作原理與實(shí)施例一基本相同。由于采用了方向耦合器13，必然會(huì)帶來(lái)約3dB的損耗，但這種損耗可以通過(guò)光放大器將以補(bǔ)償，放大器可以放在色散補(bǔ)償裝置的輸入端或輸出端，由于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以在附圖中沒(méi)有畫出。
上面結(jié)合四個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但應(yīng)該理解為上述描述并不是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限制，其他對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。如三端口不可逆光學(xué)器件1采用方向耦合器13時(shí)，光學(xué)反射器件3可以采用端面反射鏡7或啁啾光柵8來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種組合其原理與采用環(huán)行器時(shí)相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的工作原理相同，因此不再累述。
權(quán)利要求
1.一種光纖色散補(bǔ)償方法，其特征在于包括以下步驟A、利用色散補(bǔ)償模塊(2)對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行第一次色散補(bǔ)償；B、將經(jīng)過(guò)一次色散補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)反射回色散補(bǔ)償模塊(2)進(jìn)行第二次色散補(bǔ)償，然后輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償方法，其特征在于通過(guò)設(shè)置一個(gè)三端口不可逆光學(xué)器件(1)，使得光信號(hào)的輸入端口和經(jīng)過(guò)兩次色散補(bǔ)償后的光信號(hào)輸出端口分開(kāi)。
3.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的色散補(bǔ)償方法的光纖色散補(bǔ)償裝置，包括色散補(bǔ)償模塊(2)，其特征在于還包括一三端口不可逆光學(xué)器件(1)和一光學(xué)反射器件(3)，所述三端口不可逆光學(xué)器件(1)、色散補(bǔ)償模塊(2)和光學(xué)反射器件(3)順序連接，光信號(hào)從三端口不可逆光學(xué)器件(1)的第一端口進(jìn)入，從第二端口輸出到色散補(bǔ)償模塊(2)進(jìn)行色散補(bǔ)償，然后經(jīng)光學(xué)反射器件(3)的反射，再次進(jìn)入色散補(bǔ)償模塊(2)進(jìn)行二次色散補(bǔ)償，經(jīng)兩次色散補(bǔ)償后，光信號(hào)又從所述三端口不可逆光學(xué)器件(1)的第二端口射入，經(jīng)第三端口輸出色散補(bǔ)償裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的色散補(bǔ)償裝置，其特征在于所述三端口不可逆光學(xué)器件(1)為光環(huán)行器(4)。
5.如權(quán)利要求3所述的色散補(bǔ)償裝置，其特征在于所述三端口不可逆光學(xué)器件(1)為方向耦合器(13)。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的色散補(bǔ)償裝置，其特征在于所述光學(xué)反射器件(3)為光纖環(huán)鏡(5)。
7.如權(quán)利要求3、4或5所述的色散補(bǔ)償裝置，其特征在于所述光學(xué)反射器件(3)為端面反射鏡(7)。
8.如權(quán)利要求3、4或5所述的色散補(bǔ)償裝置，其特征在于所述光學(xué)反射器件(3)為啁啾光柵(8)。
全文摘要
一種光纖色散補(bǔ)償裝置除包括色散補(bǔ)償模塊以外，還包括一三端口不可逆光學(xué)器件和一光學(xué)反射器件，三端口不可逆光學(xué)器件、色散補(bǔ)償模塊和光學(xué)反射器件順序連接，光信號(hào)從三端口不可逆光學(xué)器件的第一端口進(jìn)入，從第二端口輸出到色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行色散補(bǔ)償，然后經(jīng)光學(xué)反射器件的反射，再次進(jìn)入色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行二次色散補(bǔ)償，經(jīng)兩次色散補(bǔ)償后，光信號(hào)又從三端口不可逆光學(xué)器件的第二端口射入，經(jīng)第三端口輸出色散補(bǔ)償裝置。由于本發(fā)明將經(jīng)過(guò)一次色散補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)反射回色散補(bǔ)償模塊進(jìn)行第二次色散補(bǔ)償，因此大大提高了色散補(bǔ)償光纖的利用率，可以縮短色散補(bǔ)償光纖的長(zhǎng)度，因此降低了裝置的成本。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1412966SQ0113567
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2001年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月17日
發(fā)明者李長(zhǎng)春, 常志文 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司