專利名稱：使用在線式放大器的光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光纖的光傳輸系統(tǒng)，具體涉及到使用在線式(in-line)放大器的光傳輸系統(tǒng)。
當前正在研制的一種光傳輸系統(tǒng)，目的在于增大其容量和延長其傳輸間隔。眼下討論到增加比特率的或波分復(fù)用的系統(tǒng)來增大系統(tǒng)的容量。與此同時，引入了光放大器來延長系統(tǒng)的傳輸間隔。這種光放大器包括后置放大器(用來增強發(fā)送功率的輸出)、前置放大器(用來提高接收功率的靈敏度)以及中繼器(在線式放大器)，當前正向生產(chǎn)水平發(fā)展。引入光放大器允許加大發(fā)送與接受光強電平(level)間的相差程度，并能提高光纖的容許損耗。
特別是采用了后置放大器與前置放大器的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已投入實用。此外，在線式放大器也在開發(fā)中，用以延伸再現(xiàn)的中繼間隔。這里所謂的在線式放大器是一種能將光信號毋需將其變換為電信號，原樣地放大并傳送此放大的信號的中繼器。
但是，采用了在線式放大器的系統(tǒng)卻出現(xiàn)了新的問題，存在于一批放大器中放大了的自發(fā)發(fā)射光由于這批放大器的連接使累積到一起，而使S/N比降低。S/N比的降低則導(dǎo)致接收機的最低接收功率衰變。為了在考慮到這種衰變的條件下獲得預(yù)定的系統(tǒng)增益，必須有很強的發(fā)送功率輸出，這樣便給發(fā)送功率確定了一個下限值。此外，當發(fā)送功率輸出較強時(對于色散變化的光纖為+8dBm，對于單模光纖為10dBm或更大，但與傳輸路徑的長度或波長有關(guān))，波形便會由于光纖的非線性效應(yīng)而顯著變質(zhì)。波長變質(zhì)的一種類型是光學(xué)上的Kerr效應(yīng)(折射率隨光強變化)。這是在光信號脈沖的上升邊與下降邊處發(fā)生的頻率(波長)漂移的現(xiàn)象(SPM自調(diào)相)。此時，即使是信號在發(fā)送前的光波長的寬度窄，波長的寬度也會增加，與此同時，所接收的波形因光纖色散的影響有顯著改變。也就是說，在確定光發(fā)送功率的上限值時要考慮這一影響。
光纖色散是指光沿光纖傳播的速度與其波長有關(guān)。具有某種波長寬度的光脈沖在沿光纖傳播后會展寬或壓縮。這種效應(yīng)便稱作光纖色散。因此，光傳輸系統(tǒng)所接收的波形沿光纖傳播后會因這種色散而改變，而傳輸誤差的發(fā)生則取決于色散的程度。于是，光纖色散便給傳輸距離施加了限制。
對于采用了放大不變的光信號的在線式放大器的光傳輸系統(tǒng)。上述非線性效應(yīng)與色散便在光信號傳播的同時積累。這樣，除非作出適當?shù)难a償，是很難在接收側(cè)正常地接收光信號的。
與此同時，已提出了一種系統(tǒng)，它按常規(guī)的方法在發(fā)送側(cè)采用了藍光線性調(diào)頻而在中繼器與接收機一側(cè)進行了色散補償。


圖1示意地表明了將傳統(tǒng)的預(yù)線性調(diào)頻與色散補償器相組合的結(jié)果。
在此圖中，發(fā)送機1000與接收機1010由傳輸路徑1003、1006、1009以及中繼器1004、1007連接。發(fā)送機1000包括用來將電信號變換為光信號的E/O 1001以及后置放大器1002。發(fā)送機1000對光線號作藍光線性調(diào)頻，并發(fā)送此信號。所發(fā)送的光信號沿傳輸路徑1003傳播，進入中繼器1004。中繼器1004放大此光信號，同時由色散補償器1005作色散補償。此色散補償量為常值。此光信號經(jīng)進一步放大與色散補償，通過傳輸路徑1006而進入中繼器1007。中繼器1007再放大此信號，進行色散補償并將信號傳送到傳輸路徑1009上。這一光信號通過預(yù)定個數(shù)的中繼器，直至到達接收機1010。接收機1010用前置放大器放大接收的光信號，用色散補償器1012作色散補償，將此信號輸入O/E 1013以將光信號變換為電信號，然后提取所需數(shù)據(jù)。
這就是說，在實施上述傳統(tǒng)的組合方法時，是把藍光線性調(diào)頻(特別是線性調(diào)頻(chirping)參數(shù)α＝-1時)用作預(yù)線性調(diào)頻，而由設(shè)置于在線式放大器與接收機之中的(在前置放大器與O/E之間)色散補償器進行色散補償。要是藍光線性調(diào)頻是在正色散的光纖中進行，則輸出的脈沖會因正色散光纖的以及此線性調(diào)頻的特性而被壓縮。結(jié)果可使傳輸距離變得較長。特別是在未采用光放大器的系統(tǒng)中，波長1.5μm的光信號能更有效地沿單模光纖(1.3μm零色散)傳播。因此，結(jié)合預(yù)線性調(diào)頻和繼后補償來進行色散補償?shù)姆椒?，已被認為能同樣有效地應(yīng)用于采用了光放大器的系統(tǒng)。要是將色散補償量設(shè)定成可使剩余色散值(從傳輸光纖的色散總量中減去色散補償量后所得值)為常值，則可獲得穩(wěn)定的傳輸特性。
但要是依據(jù)上述方法，由于引進光放大器使發(fā)送功率的輸出加大，則將顯著地出現(xiàn)光纖的非線性效應(yīng)的影響。這種非線性效應(yīng)的影響與藍光線性調(diào)頻的特性等效。傳輸波形的脈沖寬度由于發(fā)送機的預(yù)線性調(diào)頻和光纖的非線性效應(yīng)而變窄。結(jié)果，非線性效應(yīng)的影響顯著出現(xiàn)，同時波形因色散而顯著改變。
在傳輸時執(zhí)行藍光線性調(diào)頻的方法出現(xiàn)的問題可列舉如下。
1)發(fā)送功率的輸出不能增加。
2)在發(fā)送側(cè)作色散補償是無效的。
3)考慮到2)中的結(jié)果，由于發(fā)送側(cè)的無效性，色散補償是在在線式放大器中同時是在接收側(cè)進行。于是，色散補償器的損耗變大，同時此種損耗隨著傳輸距離的延長其容差小到不易實現(xiàn)。對O/E的光輸入電平的下降導(dǎo)致接收靈敏度變差，加大了限制。此外，取決于所用的色散補償器，光輸入功率有時可能存在上限。
4)能夠確保傳輸特性的色散補償量的容差很小。
5)由于4)中的結(jié)果，容差很小。當色散補償器的依據(jù)傳輸距離的選擇項作為一種乘積形式設(shè)定時，這種選擇項(menu)的個數(shù)也就增加。
本發(fā)明的目的是在光學(xué)在線式放大器系統(tǒng)中，提供一種能夠補償特別是由于光纖色散造成的傳輸質(zhì)量下降，同時能在較長距離中保持傳輸特性的技術(shù)。
本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)采用了中繼器(在線式放大器)。此系統(tǒng)包括發(fā)送機、中繼器、接收機以及用來連接這些組件的傳輸路徑。本發(fā)明的特征在于，發(fā)送機進行了線性調(diào)頻，它的α參數(shù)對于光信號為正，而各個中繼器以及接收機則包括一色散補償器，此補償器所具有的色散補償量是用來補償在各個中繼器以及接收機之前的傳輸路徑的色散。
由于光信號在傳輸路徑上所接受的非線性效應(yīng)相當于藍光線性調(diào)頻，故這種效應(yīng)可以通過執(zhí)行α參數(shù)在發(fā)送側(cè)為正的紅光線性調(diào)頻來補償。結(jié)果可以防止光信號的波形變質(zhì)。
此外，通過設(shè)定能用來補償在各個中繼器或是接收機前面的傳輸路徑色散的色散補償量，可以更有效地防止光信號的變質(zhì)。
根據(jù)上述構(gòu)型，通過對非線性效應(yīng)進行紅光線性調(diào)頻補償來防止波形變質(zhì)，即使是發(fā)送側(cè)的光輸出較高，也能傳送光信號。
此外，由于通過將單元組件結(jié)合而可以在中繼器或接收器中構(gòu)制色散補償量的選擇項，就較易將這種選擇項作為乘積形式來實現(xiàn)。
圖1是示意圖，表明了傳統(tǒng)的預(yù)線性調(diào)頻與色散補償器相組合的形式；圖2是示意圖，表明本發(fā)明一實施例的基本構(gòu)型；圖3A與3B是示意圖，表明1R傳輸距離范圍相對于α參數(shù)變化的關(guān)系；圖4A與4B例示了在沿單模光纖傳播時的選擇項的設(shè)定；圖5是示意圖，表明色散補償方法以及在沿單模光纖傳播當1R間隔隨時間而變化時，接收側(cè)的波形變質(zhì)；圖6是曲線圖，表明滿足對各α參數(shù)求得的在發(fā)送側(cè)的色散補償量所要求的傳輸特性的1R數(shù)；圖7是示意圖，表明1R間隔對1R剩余色散的關(guān)系；圖8A至8D是示意圖，說明色散補償器的單元組件；圖9A與9B例示用于色散補償器單元組件中的光開關(guān)的結(jié)構(gòu)；而圖10A至10C則例示了不同于色散補償光纖的用于補償色散的種種結(jié)構(gòu)。
下面說明最佳實施例。
圖2是示意圖，表明依據(jù)本發(fā)明一實施例的光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)型。
在此圖中，發(fā)送機1與接收機7通過傳輸路徑2、4、6…與中繼器3、5…連接。發(fā)送機1包括E/O(電光信號變換器)8、色散補償器9與后置放大器10。E/O 8用于將電信號變換為光信號。色散補償器用來在發(fā)送機1的這側(cè)補償預(yù)定的色散量。后置放大器10用來放大光輸出。以使光信號能沿傳輸路徑傳送得較遠。此外，根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)送機1的這一側(cè)進行了α參數(shù)范圍在0與+2之間的紅光線性調(diào)頻。包括在中繼器3或5中的各色散補償器11與12的色散補償量，調(diào)節(jié)到用來補償居前的傳輸路徑(從居前的中繼器至本地的中繼器的傳輸路徑兩中繼器間的傳輸路徑長度稱為112傳輸距離或1R間隔)的色數(shù)。這就是說，色散補償器11具有用來補償傳輸路徑2的色散所必需的色散補償量，而色散補償器12則具有為補償傳輸路徑4的色散所必需的色散補償量。同樣，設(shè)于其它中繼器(此圖中未予示明)的色散補償器則構(gòu)制成具有用來補償居前傳輸路徑色散所需的色散補償量。接收機7包括前置放大器13、色散補償器14與O/E(光電信號變換器)15。前置放大器13用來放大發(fā)送的光信號以使其易被探測到。色散補償器14用來補償居于接收機7之前的傳輸路徑的色散。O/E15則用來將光信號變換為電信號，而后將變換了的信號輸出到用于提取數(shù)據(jù)的裝置。
在發(fā)送側(cè)，利用傳輸線性調(diào)頻的特性和對發(fā)送側(cè)的色散補償，使信號的脈沖寬度變窄，同時將具有窄脈沖寬度的信號輸出到傳輸路徑上。此信號受到光纖非線性效應(yīng)(使脈沖寬度變窄)以及光纖色散(使脈沖寬度展寬)的影響。由于上述影響的交互作用彼此相消，色散只造成很小的波形變化。通過于各個在線式放大器中和在接收側(cè)作色散補償，就會改進這一色散造成的變質(zhì)。于是，波形得到改進(脈沖寬度變窄)，再輸入到接收機中。
上述補償方法的優(yōu)點之一是，能在發(fā)送側(cè)有效地作色散補償，而這是為了使所發(fā)送的波形的脈沖寬度變窄所需要的。通過使脈沖寬度變窄并將窄脈沖寬度的信號發(fā)送到傳輸路徑上，在邏輯值“0”一側(cè)上符號間的干擾量便減小。結(jié)果可以獲得改進了的傳輸特性。也就是說，使波形變窄的最優(yōu)化至關(guān)重要，而在發(fā)送側(cè)確定進行傳輸線性調(diào)頻與色散補償?shù)牧縿t取決于如何使波形的脈沖寬度最優(yōu)化。
上述方法的另一優(yōu)點是，可以加大保證傳輸特性的色散補償量的容差。由于對發(fā)送機的預(yù)線性調(diào)頻是紅光線性調(diào)頻，波形的脈沖寬度在沿正色散的光纖傳播時將展寬。于此同時，由于光纖非線性效應(yīng)的影響等效于藍光線性調(diào)頻效應(yīng)，此脈沖寬度就變窄。這就是說，所述非線性效應(yīng)的影響通過發(fā)送機的預(yù)線性調(diào)頻而抵消。結(jié)果，此色散只造成很小的波形變化。于是，相對于色散補償量，能夠滿足所需傳輸特性的傳輸距離范圍延長了。這就減少了色散補償器的選擇項數(shù)目。于是，本方法最重要之點便是如何去設(shè)定α參數(shù)。
在圖2所示的系統(tǒng)中，所發(fā)送的脈沖通過在發(fā)送側(cè)結(jié)合線性調(diào)頻參數(shù)和色散補償器兩者的特性而變窄，然后輸出到傳輸路徑上。此外，通過使傳輸路徑上因非線性效應(yīng)影響所發(fā)生的線性調(diào)頻特性與傳輸路徑的特性相組合，就能使發(fā)送機的線性調(diào)頻特性與傳輸路徑特性相消。在接收側(cè)，因色散而變質(zhì)的波形通過將線性調(diào)頻參數(shù)與色散補償器兩者的特性相結(jié)合可以得到補償(脈沖寬度變窄)。
圖3A與3B是示意圖，表明1R傳輸距離范圍相對于α參數(shù)變化的關(guān)系。
這兩個示意圖表明了，在預(yù)定條件下，例如在預(yù)定的色散補償量和預(yù)定的周期數(shù)下，對各個α參數(shù)所獲得的能滿足所要求傳輸特性的1R傳輸距離范圍。如圖3A所示，在發(fā)送機21與接收機22之間設(shè)有三個中繼器23、24與25。這些中繼器通過傳輸路徑26、27、28與29連接。圖3B表明了對各個α參數(shù)獲得下述范圍的結(jié)果，在此范圍中能在以下條件下得到所需的傳輸特性，即各個發(fā)送機21、接收機22與中繼器23、24與25的色散補償量設(shè)定為常值，并將1R傳輸間隔定為參數(shù)。
如圖3B所示，設(shè)α參數(shù)的值為正，則1R傳輸距離范圍可以設(shè)定得很寬。實際上，當α參數(shù)值接近于“0”，1R傳輸距離便很短。為了消除因增強光輸出而致傳輸路徑上發(fā)生非線性效應(yīng)，有效的方法是將α參數(shù)設(shè)定為正值。于是，α參數(shù)取正值。此外，據(jù)圖3的結(jié)果估計，α參數(shù)值在“+1”鄰域內(nèi)最佳。但由于此圖假定了傳輸輸出為+14dBm，故所得結(jié)果是以這一假定為基礎(chǔ)的。要是傳輸輸出改變，則α參數(shù)的最佳值當會改變。
在線式放大器系統(tǒng)中的傳輸輸出當前設(shè)定成約為+5～+17dBm。于是可以考慮對于+14dBm有約-9～+3dBm的變化。光源的頻率漂移量正比于α參數(shù)，而當傳輸距離固定時，因傳輸路徑光纖的非線性效應(yīng)造成的頻率漂移量則正比于傳輸輸出。于是，根據(jù)本發(fā)明，視α參數(shù)的最佳值是正比于傳輸輸出的改變量而變化的，而這兩個量在此是相互補償?shù)摹?br> 因此，可以期望α參數(shù)的最佳值對于+1是將-9dB變?yōu)?3dB，也即是在0.125～2的范圍。但考慮到未使用光放大器的情形時，則相應(yīng)的下限置換為最低極限“0”，同時傳輸輸出電平很低。最后，0～2的范圍被認為是α參數(shù)的有效范圍。
據(jù)此，1R傳輸距離的范圍可以廣泛地取定于α參數(shù)值是正值時的范圍。這樣就可減少色散補償器的選擇項的數(shù)量。從而將α參數(shù)設(shè)定于正數(shù)范圍內(nèi)是有效的。
若是根據(jù)以上所述來匯總對傳統(tǒng)方法的改進之處，則可以舉出以下幾點1)能確保傳輸特性的色散量的容差增大了；2)作為1)的結(jié)果，當根據(jù)傳輸距離將色散補償器的選擇項設(shè)定為乘積形式時，選擇項的數(shù)目就可以減少。
圖4A與4B例示了在沿單模光纖傳播時對選擇項的設(shè)定。
如圖4A所示，設(shè)置了三個中繼器，而選擇項則設(shè)定成可在0～80km的1R間隔范圍內(nèi)進行色散補償。色散補償器設(shè)在各發(fā)送機21、接收機22以及中繼器23、24與25之中。發(fā)送側(cè)的色散補償量設(shè)定為-600ps/nm，同時觀察了在線式放大器中/接收側(cè)上的色散補償量的選擇項。
圖4B表明了在線式放大器中/接收側(cè)上的上述選擇項的觀察結(jié)果。
圖4B中的陰影部分表示各色散補償量所允許的1R間隔。如圖4B所示，如果色散補償量是0ps/nm時，則從0至約22km的范圍便可取定為在線放大器之間或在線放大器與接收機之間的1R傳輸距離。為了確保此1R傳輸距離超過約22km，只須將在線式放大器中或接收側(cè)上的色散補償量設(shè)定為-300ps/nm即可。這一步驟可使此1R傳輸距離適用于從約22至38km。類似地，在線式放大器之間的以及在線式放大器與接收機之間的傳輸路徑色散可以這樣地補償對于從約38至58km的范圍，將色散補償量設(shè)定為-600ps/nm；對于從約58至78km的范圍，將色散補償量設(shè)定為-900ps/nm；而對于從約78至80km，則將色散補償量設(shè)定為-1200ps/km。
如上所述，當把1R間隔設(shè)定在從0至80km的范圍時，通過準備5個選擇項0、-300、-600、-900與-1200ps/nm作為色散補償選擇項，就可以實現(xiàn)采用了在線式放大器并能防止光信號波形變質(zhì)的光傳輸系統(tǒng)。
在實際的系統(tǒng)中，這種1R間隔可因間隔而異。即使是在這樣的情形下，為了由這種方法來求得所需的傳輸特性，也是可以從事色散補償?shù)?。本發(fā)明的特征是，色散補償量是根據(jù)在中繼器前面的距離設(shè)定的。
圖5表明，沿單模光纖傳播時，當1R間隔因每個間隔而異時，用來在接收側(cè)補償色散與波形變質(zhì)的方法。
在發(fā)送側(cè)的色散量設(shè)定為-600ps/nm，同時提供了兩種用于在線性放大器中/接收側(cè)上來補償色散的方法。上補償條件(1)用于3R傳輸距離，而于在線式放大器和接收側(cè)上的色散補償量則設(shè)定取相同的值。下補償條件(2)用于1R傳輸距離，而在線式放大器中的以及接受側(cè)的色散補償量則分別設(shè)定。圖5表明O/E均衡了的波形。
在圖5所示上補償條件(1)之下，在線式放大器中的以及接收側(cè)上的色散補償量兩者均設(shè)定為-600ps/nm。從相對于1R間隔的各種圖案所得到的眼圖判斷，要是將1R間隔依次設(shè)為80和10km，則可以獲得一定度數(shù)的眼圖張開度。但由于在其它情形下幾乎沒有張開度，故基本上不能恰當?shù)刈x取邏輯值“1”與“0”。
同時，在補償條件(2)之下，于在線式放大器和接收側(cè)上的色散補償量，當1R間隔是10km時均設(shè)定為0ps/nm，當1R間隔是80km時均設(shè)定為-1200ps/nm，使得這樣的數(shù)量適用于居前的1R區(qū)間。這一用來設(shè)定選擇項的方法是依圖4B所示的曲線進行。
當通過如上所述適當?shù)卦O(shè)定了色散補償量來與居前的1R間隔相對應(yīng)時，就可以如圖5所示下部眼圖中指出的，獲得足夠?qū)挼难蹐D張開度。結(jié)果便可精確地求得邏輯值“1”與“0”。
特別是當首先存在10km的矩距離時，傳輸特性將隨補償方法而顯著不同。在這種情形，于補償條件(2)之下將比在補償條件(1)之下獲得較好的波形。這就是說，根據(jù)中繼器前的距離來確定色散補償量的方法是有效的。
圖6示意性地表明了，對于各α參數(shù)，滿足發(fā)送側(cè)色散補償量所要求傳輸特性的1R數(shù)。
圖6中，1R傳輸距離設(shè)定到80km，而在線式放大器中的以及接收側(cè)上的色散補償量都設(shè)定為-1000ps/nm。這里，1R數(shù)便是使線性中繼器時的中繼器(relay)數(shù)。
從圖6可以看出，若α參數(shù)為負，則只能最多對兩個1R來滿足所要求的傳輸特性。但當將α參數(shù)設(shè)定為正時，就能改變上述現(xiàn)象。特別當α參數(shù)為+1，就能在最廣的范圍內(nèi)獲得所需的傳輸特性，而在發(fā)送側(cè)的最大色散補償量將為-1200ps/nm。
所謂獲得要求的傳輸特性是指，與未施加影響的情形相比，光脈沖信號波形在振方向最多有10％的變化，而在相位方向最多有30％的變化。
具體如圖6所示，當α參數(shù)為正而不是負時，就可以獲得能保證所需傳輸特性的較長的傳輸距離，特別是在α參數(shù)為+1時可以實現(xiàn)最長的傳輸距離。
但應(yīng)知這一能獲得最長傳輸距離的α參數(shù)值，會隨光信號的傳輸輸出的改變而變化。根據(jù)圖6至少可以說，最好是將α參數(shù)設(shè)定為正值而不是負值。
圖7是示意圖，表明1R間隔相對1R剩余色散的關(guān)系。
圖7中設(shè)定1R數(shù)(中繼器的個數(shù))為3，α參數(shù)值為+1，光發(fā)送功率為+13至+14dBm，發(fā)送側(cè)的色散補償量為-600ps/nm，而在線式放大器內(nèi)的與接收側(cè)的色散補償量都是-1200ps/nm。根據(jù)上述假定，在0至80km的1R間隔范圍內(nèi)研究了1R的剩余色散(1R間隔上的剩余色散量)。
從圖7可以看出，即使1R間隔變化，通過將1R剩余色散量設(shè)定為約100～400ps/nm，便可獲得所需的傳輸特性。此圖中的中繼器數(shù)為3。但要是將中繼器數(shù)設(shè)定為2，則可以期望將中繼器間隔延伸到120km。這樣，根據(jù)中繼器間隔是120km的假定，可以求得接收側(cè)的最大色散補償量。在這一情形下假定光纖的色散量是20ps/nm/km時，則1R間隔的色散量便將是2400ps/nm。通過從上述量中減去1R剩余色的最小量100ps/nm，便可求得接收側(cè)的最大色散補償量為-2300ps/nm。
上述實施例中假定了傳輸速度大到可以忽視光信號在傳輸路徑上受到的非線性效應(yīng)的影響。例如此速度為10Gbps。
根據(jù)上述任一個實施例，通過接收側(cè)制備的色散補償器可以與具有相同色散補償量的組件相結(jié)合。例如在圖4B的選擇項設(shè)定中，在線式放大器中的和接收側(cè)的色散補償量都設(shè)定是-300ps/nm的倍數(shù)。例如0、-300、-600、-900與-1200ps/nm。根據(jù)上述的選擇項，這樣的色散補償量可以適用于長達80km的1R間隔。因此，可把具有色散補償量為-300ps/nm的組件用作為選擇項單位，并能加以組合而獲得所需的色散補償量。
這就是說，此色散補償量基本需依傳輸距離(發(fā)生于傳輸路徑上的色散量)而改變。存在有傳統(tǒng)的方法用來測量各傳輸路徑上的色散量，并用來設(shè)定色散補償量使剩余色散量保持不變。但用這樣的方法時就需有必須是定做的不計其數(shù)的色散補償器類型。當這種方法付于實用時，結(jié)果就會出現(xiàn)經(jīng)濟問題。另有一種傳統(tǒng)的方法用來適當?shù)厍蟹謧鬏斁嚯x，并為各個部分的間隔確定色散補償量。但要是選擇項的數(shù)目大，外圍部件類型的數(shù)目就會增多，而這是不經(jīng)濟的。
根據(jù)本發(fā)明，對色散補償量設(shè)定了最小單元(例如為-300ps/mm)，而且作為色散補償單元基本上只采用一種類型。將具有最小單元的色散補償量的各個組件相連接，用以根據(jù)傳輸距離實現(xiàn)所需的色散補償量。如果采用這樣一種色散補償器，即使是用有關(guān)設(shè)備運動改變了傳輸距離，也不必變動此色散補償器本身。而只需添加或卸下一或多個組件即可。此外，由于組件的備件類型只是一種，就非常經(jīng)濟。
但在采用上述方法時，取決于使用條件。例如光纖的不均勻性以及輸出功率的變化等，有可能不能保證傳輸特性。有效的方法是制備好供校正用的色散補償組件(例如色散補償量為-100ps/nm的組件)，以對付所發(fā)生的上述情形，并把此組件加入相應(yīng)的裝置中作出適當調(diào)節(jié)。
再有一種情形是使色散補償器的輸入/輸出電平為常數(shù)，而這種色散補償器的損耗則必須與色散補償量無關(guān)地在一定范圍之內(nèi)。例如由O/E的以及后置放大器的輸入電平施加這種限制。在這種情形下，當另外應(yīng)用光衰減器并在接續(xù)時用不經(jīng)意地使光軸移位而引致?lián)p耗時，即使是色散補償量有了改變。色散補償器的損耗也將包括在所需范圍內(nèi)。這樣就防止了后續(xù)的器件受影響。
作為連續(xù)組件的方法可以采用接續(xù)連接(光纖熔接)，與采用連接器連接等。組件本身構(gòu)造成可裝附/分開。
圖8A至8D是說明色散補償器組件的示意圖。圖8A與8B表明了組件的不同裝配形式。圖8A表明的是組件串聯(lián)或并排地相接形式，而圖8b表明的是組件疊置到一起的形式。
圖8C與8D則表明以上各情形中的連接方法。圖8C所示的方法是，將輸入端與輸出端中之一設(shè)在兩相對側(cè)的一側(cè)之上，而將輸入端與輸出端中的另一個設(shè)在此兩相對側(cè)的另一側(cè)之上。在圖8D所示的結(jié)構(gòu)中，輸入與輸出端兩者都設(shè)在一側(cè)。這時的組件包括有開關(guān)電路，它用來當有另一組件連接時探測終端的插入并將閉合部分打開，使組件得以連接起。
圖9A與9B例示了用于色散補償器組件中光開關(guān)的結(jié)構(gòu)。
圖9A表明在圖8D的布置形式下探測出組件插入的裝置。當開關(guān)132與133閉合上，在A與C之間便形成一條光路。光輸入到輸出口130，并從輸出口131輸出。在這種裝置中，光也可輸入到輸出口131，再從輸出口130輸出。在此光路的部分“A”處作色散補償。光路的部分“C”則是通常的光路，不具有色散補償功能。
當連接另一組件時，此組件的輸出口與輸入口插入組件連接探測器135與136中。此組件連接探測器135與136探測出業(yè)已連接上另一組件時，即給組件連接探測信號處理裝置137發(fā)送一信號。此裝置137即根據(jù)上述給開關(guān)132與133發(fā)送控制信號。開關(guān)132與133再根據(jù)此控制信號接通前述光路，使光從A傳播到B。
開關(guān)132與133可用任何類型，只要它們能在接收到電信號時對光路進行開關(guān)即可。市售有機械式的這類開關(guān)。
圖9B例示了上述組件連接探測器的具體結(jié)構(gòu)。
此組件連接探測器設(shè)置于裝附在組件連接件138的轉(zhuǎn)接器139上。在圖9B中，將一突起部布置成探測器141。當設(shè)在另一組件輸出口處的連接器140插入到轉(zhuǎn)接器139內(nèi)時，探測器141的突出部便移動，接通設(shè)在電連的不同位置處的開關(guān)142，產(chǎn)生一連接探測輸出。前述組件連接探測信號處理裝置137探測到這一輸出，并接通此組件內(nèi)的光路。
可將色散補償光纖用作色散補償裝置。此外可有種種部件能用于色散補償目的。
圖10A至10C示意地表明了不同于色散補償光纖的色散補償裝置。
圖10A示明一種光纖光柵型色散均衡器。
設(shè)給光纖143提供一光柵(折射率周期性變化)144，它的周期按度數(shù)改變。設(shè)有光輸入到光纖143，此光取決于波長將在同的點上反射，而后返回。由于這一取決于波長而具有不同延遲時間的光返回，就可用循環(huán)器145將其提取出而使色散均衡化。要是輸入到此光纖光柵的方向反向，則可獲得相反符號的色散特性。
圖10B示明一種波導(dǎo)型1色散均衡器。
在硅(Si)襯底上用二氧化硅(SiO2)形成一波導(dǎo)146，并布置一移相器149使一上波導(dǎo)147與一下波導(dǎo)148兩者的相位不同。例如通過此移相器149的調(diào)相，輸入的光信號在長波長側(cè)的分量便沿此下波導(dǎo)傳播，而短波長側(cè)的分量則沿此上波導(dǎo)傳播。通過使此信號沿上述波導(dǎo)傳播多次，便可獲得負的色散特性。同樣，通過調(diào)相也可獲得相反符號的色散特性。例如，可把一薄膜加熱器用作前述移相器149。
圖10C表明一種諧振腔型色散均衡器。
相對地設(shè)置一全反射鏡151和一半透反射鏡150。當有光從半透反射鏡150輸入時，依據(jù)這兩塊鏡之間的距離，只有具備某種波長的光才在這兩鏡之間多次反射并發(fā)生諧振。按正比于一頻率的一定次數(shù)作多次反射且具有在諧振波長領(lǐng)域中頻率的光返回后，可用循環(huán)器將其提取出，由此給出了因此光的頻率(波長)而異的延遲時間，使色散均衡。取決于用在高于或低于諧振頻率的頻率處的區(qū)域，可以獲得相反方向的色散特性。
能夠確保所需傳輸特性的色散補償量的容差可以通過下述方式改進在發(fā)送側(cè)給光信號提供可識別的線性調(diào)頻，即α參數(shù)為正的紅光線性調(diào)頻；在接收機中設(shè)置色散補償器；調(diào)節(jié)色散補償器的色散補償量的補償中繼器中居前的傳輸路徑的色散；同時在接收機中也設(shè)置一色散補償器。結(jié)果，當根據(jù)傳輸距離來設(shè)定色散補償器的選擇項時，此選擇項的數(shù)目可以減少。
此外，由于可通過在發(fā)送側(cè)進行紅光線性調(diào)頻消除傳輸路徑上的非線性效應(yīng)，故能夠有較高的光輸出。
權(quán)利要求
1.光傳輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了在線式放大器，且包括發(fā)送機、中繼器、接收機以及連接這些部件的傳輸路徑，其中上述發(fā)送機對于光信號進行了α參數(shù)為正的線性調(diào)頻；且所述發(fā)送機、中繼器與接收機各包括有色散補償器。
2.光傳輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了在線式放大器，且包括發(fā)送機、中繼器、接收機以及連接這些部件的傳輸路徑，其中所述中繼器與接收機各自包括有色散補償器，此補償器具有用來補償在中繼器或在接收機之前的傳輸路徑色散的色散補償量。
3.如權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于前述α參數(shù)設(shè)定在從“0”至“2”的范圍中。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述發(fā)送機包括著具有預(yù)定色散補償量的色散補償器。
5.如權(quán)利要求4所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述包括于發(fā)送機中的色散補償器的色散補償量設(shè)定為-1200ps/nm或更小。
6.如權(quán)利要求1或2所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述分別包括于中繼器或接收機中的色散補償器的色散補償量都設(shè)定為-2300ps/nm或更小。
7.如權(quán)利要求1所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述α參數(shù)值設(shè)定近似于+1；包括在發(fā)送機中的色散補償器的色散補償量設(shè)定為近似-600ps/mm；包括在中繼器或接收機中的各色散補償器的色散補償量，當居于中繼器或接收機之前的傳輸路徑長度在0～22km范圍內(nèi)時，設(shè)定為0ps/nm；包括在中繼器或接收機中的各色散補償器的色散補償量，當居于中繼器或接收機之前的傳輸路徑長度在22～38km范圍內(nèi)時，設(shè)定為約-300ps/nm；包括在中繼器或接收機中的各色數(shù)補償器的色散補償量，當居于中繼器或接收機之前的傳輸路徑長度在38～58km范圍內(nèi)時，設(shè)定為約-600ps/mm；包括在中繼器或接收機中的各色散補償器的色散補償量，當居于中繼器或接收機之前的傳輸路徑長度在58～78km范圍內(nèi)時，設(shè)定為約-900ps/nm；包括在中繼器或接收機中的各色散補償器的色散補償量，當居于中繼器或接收機之前的傳輸路徑長度長度在78～80km范圍內(nèi)時，設(shè)定為約-1200ps/nm；從而可使包括于中繼器和接收機中的各色散補償器的色散補償量，能根據(jù)位于其前面的傳輸路徑的長度改變。
8.如權(quán)利要求1或2所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述色散補償器是用色散補償光纖來實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述色散補償器是用光纖光柵來實現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述色散補償器是用波導(dǎo)型色散均衡器來實現(xiàn)。
11.如權(quán)利要求1或2所述光傳輸系統(tǒng)，特征在于所述色散補償器是用諧振腔型色散均衡器來實現(xiàn)。
全文摘要
在用傳輸路徑與中繼器(在線式放大器)連接發(fā)送機與接收機的系統(tǒng)中,在發(fā)送側(cè)對光信號進行了α參數(shù)為正的紅光線性調(diào)頻。各個中繼器包括有色散補償器用來補償位于其前面的傳輸路徑的色散量。包括在發(fā)送機中的色數(shù)補償器的色散補償量設(shè)定為常值。接收機中所包括的色散補償器的色散補償量則設(shè)定成用來補償位于其前面的傳輸路徑的色散量。在發(fā)送側(cè)利用色散補償器的補償本領(lǐng)與紅光線性調(diào)頻,可在傳輸路徑上有效地補償脈沖寬度的展寬。
文檔編號H04B10/14GK1192093SQ97119349
公開日1998年9月2日 申請日期1997年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月27日
發(fā)明者宮內(nèi)彰, 山根一雄, 河崎由美子, 岡野悟 申請人:富士通株式會社