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      帶有色散位移光導(dǎo)纖維的波分多路復(fù)用電信系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):7567010閱讀:374來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:帶有色散位移光導(dǎo)纖維的波分多路復(fù)用電信系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及采用色散位移光導(dǎo)纖維的波分多路復(fù)用(WDM)電信系統(tǒng),在該系統(tǒng)中避免了由所謂的“四波混合”(FWM)產(chǎn)生的噪聲效應(yīng)。
      在最現(xiàn)代的電信工程里,已經(jīng)知道利用光導(dǎo)纖維來(lái)發(fā)送攜帶著信息的預(yù)定頻率上的光信號(hào)以進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。并且還知道經(jīng)光導(dǎo)纖維發(fā)送的發(fā)光信號(hào)在其傳播期間遭受衰減,從而必須借助按預(yù)定間隔配置在傳送線上的各個(gè)放大器對(duì)它進(jìn)行放大。
      出于上述目的,方便地使用著光放大器,在不對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和再生的情況下通過(guò)光放大器在保持其光學(xué)形式的狀況下放大信號(hào)。
      所述光放大器是基于諸如鉺的熒光摻雜劑性質(zhì)的。當(dāng)通過(guò)引入發(fā)光泵浦能量適當(dāng)?shù)丶ぐl(fā)時(shí),熒光摻雜劑在和硅基光纖中的光的最小衰減波段相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)帶上具有強(qiáng)發(fā)射。
      由于光導(dǎo)纖維構(gòu)成材料的特性和折射率分布特性的結(jié)合,用于傳輸?shù)墓鈱?dǎo)纖維具有色散。色散隨被發(fā)送信號(hào)的波長(zhǎng)變化并且在其波長(zhǎng)的一給定值上達(dá)到零。
      該色散現(xiàn)象主要包括在信號(hào)經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維的傳播期間擴(kuò)大構(gòu)成信號(hào)的脈沖的持續(xù)時(shí)間,這種擴(kuò)大歸因于這個(gè)事實(shí)各以自己的波長(zhǎng)為特征的各個(gè)脈沖的不同的色度分量在光導(dǎo)纖維中以不同的速度傳播。
      由于所述的擴(kuò)大,在發(fā)射處得到很好區(qū)別的瞬時(shí)相繼的脈沖經(jīng)過(guò)沿著光導(dǎo)纖維的傳播之后可以在接收處部分地重疊,而且甚至不再能夠把它們區(qū)別成分離值,從而產(chǎn)生接收上的差錯(cuò)。
      通常所說(shuō)的“階躍折射率”(或SI)的光纖具有這種光特性,在波長(zhǎng)值約在1300nm處色散達(dá)到零。
      因此在靠近1500nm的波長(zhǎng)處用于電信的SI光纖具有一個(gè)重要的能夠構(gòu)成傳輸速度限制的色散值,也就是說(shuō)可能在預(yù)定的單位時(shí)間發(fā)送大量的連續(xù)脈沖并且在接收處不出現(xiàn)差錯(cuò)。
      而且已經(jīng)知道廣泛用于電信的所謂的色散位移光纖或DS光纖(即其色散零點(diǎn)被移動(dòng)的光纖),這種光纖實(shí)質(zhì)上是適當(dāng)?shù)乩L(zhǎng)其光特性從而把色散零點(diǎn)引導(dǎo)到波長(zhǎng)值為1500至1600nm范圍之內(nèi)。
      這種類型的光纖在1993年3月的ITU-TG·653建議書(shū)中規(guī)定,在該建議書(shū)里額定地規(guī)定在1550nm的波長(zhǎng)值λ0處光纖的色散達(dá)到零,并且該波長(zhǎng)值具有50nm的容限。
      這些光纖例如可從美國(guó)紐約州Corning城出產(chǎn)的商標(biāo)為SMF/DS(注冊(cè)商標(biāo))的產(chǎn)品和意大利Battipaglia的商標(biāo)為SM DS的FibreOttiche Sud S.P.A公司的產(chǎn)品中得到。
      上面類型的光纖例如也在美國(guó)專利4,715,679、4,822,399和4,755,022中得到說(shuō)明。
      并且已經(jīng)知道,在同一條傳輸線上發(fā)送愈加更大量信息的需求導(dǎo)致必然借助所謂的“波分多路復(fù)用”(或WDM)方法在同一傳輸線上發(fā)送更多的傳輸信道。根據(jù)波分多路復(fù)用方法在由單個(gè)光導(dǎo)纖維組成的線路上發(fā)送更多的由模擬或數(shù)字信號(hào)組成的信道,并且靠每條信道在所采用的傳輸波段之中是和它自己的波長(zhǎng)相聯(lián)系的來(lái)相互區(qū)別所述的多個(gè)信道。
      該技術(shù)使得能夠增加每單位時(shí)間內(nèi)的所發(fā)送的信息的條數(shù),所述的各條信息是分布在幾個(gè)信道上的而各信道上的傳輸速度是相同的。
      但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn),通過(guò)所述的色散位移單模光導(dǎo)纖維的WDM傳輸引起信道之間的互調(diào)現(xiàn)象,稱為“四波混合”或FWM。
      該現(xiàn)象在于,概括地說(shuō),在光纖里出現(xiàn)三個(gè)光信號(hào)會(huì)引起可以和這三個(gè)信號(hào)重疊的第四個(gè)信號(hào),從而降低系統(tǒng)性能。
      該現(xiàn)象的說(shuō)明例如見(jiàn)JOURNAL OF LIGHTWAVE TECH-NOLOGY,Vol.8,No.9,September 1990,Page 1402-1408;該效應(yīng)起因于非線性三階現(xiàn)象因光纖芯的高場(chǎng)強(qiáng)度以及信號(hào)之間的長(zhǎng)互作用時(shí)間而變得非常強(qiáng)。
      更詳細(xì)地,該同一篇文獻(xiàn)指出,對(duì)于特定的光導(dǎo)纖維通過(guò)增大信號(hào)頻率之間的差別、增大色散或者增大傳輸長(zhǎng)度從而增大信號(hào)之間的相位移動(dòng)可以減小第四波(它是系統(tǒng)里的噪聲效應(yīng))的最大生成效率。
      在光導(dǎo)纖維是一種低色散光纖(例如上述的DS光纖)并且在光頻之間具有小的互作用有效區(qū)域(單模光纖)的情況下,產(chǎn)生第四波所造成的非線性可以變成對(duì)傳輸?shù)南拗?,因?yàn)榛フ{(diào)結(jié)果可落入接收波段從而產(chǎn)生噪聲源。
      上面提到的文獻(xiàn)中提出的設(shè)計(jì)WDM系統(tǒng)時(shí)的解決辦法包括考慮不同信道的波長(zhǎng)間的間隔和考慮信號(hào)功率。
      從美國(guó)專利5,327,516中已知一種用于WDM電信系統(tǒng)的光導(dǎo)纖維,這種光導(dǎo)纖維在1550nm處具有范圍在1.5和4ps/(nm·km)之間的平均色散的絕對(duì)值并且在不短于2.2km的光纖部分上具有0.15ps/(nm2·km)的較低色散曲線的斜率;如其說(shuō)明書(shū)中清楚表達(dá)地(第3欄,第1-5行),光導(dǎo)纖維的這些特性實(shí)質(zhì)上引入小程度的線性色散,其產(chǎn)生光信道之間的足以避免上述非線性效應(yīng)的相位移動(dòng)。
      JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,Vol.10,No.11,November 1992,Pages 1553-1561中報(bào)告第四波生成效率成為最大的另一種存在條件,并且指出其出現(xiàn)于當(dāng)三個(gè)光載波中的兩個(gè)光載波具有的波長(zhǎng)相對(duì)于零色散波長(zhǎng)彼此對(duì)稱時(shí)或者當(dāng)一個(gè)光載波具有的波長(zhǎng)和導(dǎo)致零色散的波長(zhǎng)相等時(shí)。
      該同一文獻(xiàn)提到這個(gè)事實(shí),由于在光纖制造過(guò)程期間對(duì)其產(chǎn)生的干擾,使得色散為零的波長(zhǎng)值沿光纖長(zhǎng)度變化;從通過(guò)在零色散波長(zhǎng)附近改變發(fā)光泵浦頻率并且采用波長(zhǎng)固定為1557.7nm的測(cè)試信號(hào)而實(shí)施的實(shí)驗(yàn)中,其作者檢測(cè)出沿從同一個(gè)盤(pán)料中拉取出的2.5km長(zhǎng)的光纖部分上的不同峰值。這意味著即使光纖是從相同的盤(pán)料中拉制各條測(cè)試光纖的,零色散波長(zhǎng)也是不同的。
      所檢測(cè)到的零色散頻率之間的差別的數(shù)量級(jí)為100GHz(對(duì)應(yīng)于0.8nm波長(zhǎng));對(duì)于10km長(zhǎng)的光纖由于增大了信道頻率之間的間隔顯示出FWM效率的快速減小。
      因而從上述結(jié)果中,所述文獻(xiàn)得出為了能夠在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)運(yùn)行必須制造均勻光纖的結(jié)論。
      JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,Vol.1,No.10,October 1993,pages 1615-1621中報(bào)告能夠消除由傳輸系統(tǒng)的非線性產(chǎn)生的噪聲的一種方法和一種光纖布局,其把“標(biāo)準(zhǔn)的快速色散光纖族(D<0)用作為發(fā)送光纖并且為了把兩個(gè)中繼器之間所包括的整個(gè)長(zhǎng)度上再次把色散導(dǎo)致為零其引入了異常色散(D>0)的短光纖部分;該文獻(xiàn)考慮了單信道的以及距離非常長(zhǎng)的系統(tǒng)里光信道和放大后自發(fā)射之間的FWM現(xiàn)象的情況。
      在一個(gè)方面上,本發(fā)明涉及光電信系統(tǒng),其包括—至少兩個(gè)光信號(hào)源,它們用不同的波長(zhǎng)調(diào)制、該波長(zhǎng)在預(yù)定的傳輸速度上包括在預(yù)定的傳輸波長(zhǎng)帶內(nèi);—多種復(fù)用所述信號(hào)的裝置,以輸入到單光導(dǎo)纖維里;—和所述多路復(fù)用裝置的一端連接的一條光纖線;—接收所述信號(hào)的裝置,包括根據(jù)各自的波長(zhǎng)用于信號(hào)本身的光多路分解裝置;其中在所述光纖線的至少一部分中所述信號(hào)具有高于一預(yù)定值的光功率值,該光纖線包括在所述傳輸波長(zhǎng)帶內(nèi)其色散值低于某預(yù)定值的光導(dǎo)纖維,該光電信系統(tǒng)的特征在于,所述光導(dǎo)纖維具有隨波長(zhǎng)增加而增加的色散,在比所述波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量的波長(zhǎng)上出現(xiàn)零色散值,該量使得在所述波段里不包括會(huì)出現(xiàn)在光纖里的能產(chǎn)生四波混合現(xiàn)象的任何局部零色散值。
      尤其,導(dǎo)致色散為零的所述波長(zhǎng)值至少要比所述傳輸波段的最低波長(zhǎng)低10nm。
      優(yōu)先地,使色散為零的所述波長(zhǎng)值低于或等于1520nm,并且更為優(yōu)先地處于1500和1520nm之間。
      最好,所述光纖里的色散值比預(yù)定的傳輸波段里的色散值低3ps/(nm·km)。
      最好,所述傳輸線的至少一部分上的所述預(yù)定的光功率值不低于每信道3mW。
      在一種具體的實(shí)施方式里,本發(fā)明的系統(tǒng)包括至少一個(gè)沿光傳輸線安放的光放大器;尤其,所述光放大器具有包含著所述預(yù)定波長(zhǎng)帶的信號(hào)放大帶,優(yōu)先地該信號(hào)放大帶包括在1530和1570nm之間。
      在一種具體的實(shí)施方式里,該系統(tǒng)包括至少四個(gè)光放大器。
      在第二個(gè)方面上,本發(fā)明涉及用于在預(yù)定傳輸波長(zhǎng)帶里發(fā)送至少兩個(gè)光信號(hào)的一種光導(dǎo)纖維,其特征在于其具有沿著至少10km長(zhǎng)度測(cè)量的色散,在包括在預(yù)定間隔內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱?,該波長(zhǎng)值的最大值比所述波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量,該量使得在所述波段里實(shí)質(zhì)上不包括會(huì)在光纖的一個(gè)長(zhǎng)度段上出現(xiàn)的能產(chǎn)生所述信號(hào)的互調(diào)峰值的任何使得局部色散成為零的局部波長(zhǎng)值。
      尤其,所述各個(gè)局部零色散的波長(zhǎng)值至少比光纖里總色散零值的波長(zhǎng)小10nm。
      尤其,根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)纖維在所述傳輸波段里具有小于3ps/(nm·km)的色散,并且在一個(gè)至少要比所述波段的最低波長(zhǎng)值低10nm的一個(gè)值上色散變?yōu)榱恪?br> 在另一個(gè)方面上,根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)纖維的特征在于,對(duì)于長(zhǎng)度大于100km的整條光纖其具有這樣的色散值,從而在幾個(gè)不同波長(zhǎng)的信道上存在至少兩個(gè)光信號(hào)以及每信道上信號(hào)饋入到光纖一端的功率至少為3mW的情況下不產(chǎn)生互調(diào)峰值,并且信號(hào)的強(qiáng)度使得信噪比低于20。
      在再一個(gè)方面上,本發(fā)明涉及在預(yù)定傳輸速度上發(fā)送光信號(hào)的方法,其包括下述步驟—產(chǎn)生至少兩個(gè)其預(yù)定波長(zhǎng)包括在一個(gè)預(yù)定傳輸帶之內(nèi)的調(diào)制光信號(hào),所述波長(zhǎng)互相至少相差2nm,—把所述信號(hào)饋送到單模光纖里,單模光纖具有的色散在傳輸波段內(nèi)低于3ps/(nm·km)并且在一個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)上具有零色散點(diǎn),—通過(guò)至少一個(gè)有源光纖放大器放大所述光信號(hào)至少一次,—沿至少50km的距離發(fā)送所述信號(hào),—經(jīng)過(guò)多路分解接收機(jī)接收所述信號(hào),其中所述光纖的至少一段上的所述信號(hào)的功率大于能夠因信道間的四波混合而產(chǎn)生噪聲的功率值,其特征在于傳輸波段的最低波長(zhǎng)值比使色散為零的波長(zhǎng)值要高一給定量,該給定量具有的值使得在有效的光纖部分里所述波段里的色散值不變?yōu)榱恪?br> 優(yōu)先地,所述傳輸波段的所述最低波長(zhǎng)要比具有零色散值的波長(zhǎng)大至少10nm。
      更為優(yōu)先地,使色散成為零的所述波長(zhǎng)值包括在1500和1520nm之間。
      最好,所述預(yù)定傳輸速度大于或等于2.5Gbit/s。
      最好,在所述光導(dǎo)纖維里可以由于信道之間四波混合的結(jié)果而引起噪聲的所述信號(hào)的功率值至少為每信道3mW。
      根據(jù)另一個(gè)方面,本發(fā)明涉及用于在預(yù)定傳輸波長(zhǎng)帶里發(fā)送對(duì)非線性現(xiàn)象敏感的光信號(hào)的光導(dǎo)纖維,其特征在于在所述波段里光纖具有低于預(yù)定值的色散并且在包括于一個(gè)預(yù)定間隔內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱?,該波長(zhǎng)值的最大值要比所述波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量值,從而實(shí)質(zhì)上在所述波段里不包括會(huì)在光纖的一長(zhǎng)度部分上出現(xiàn)的能產(chǎn)生所述信號(hào)的波譜變形的任何使局部色散為零的局部波長(zhǎng)值。
      最好,所述各個(gè)局部零色散的波長(zhǎng)值至少比光纖里總零色散的波長(zhǎng)值小10nm。
      尤其,光導(dǎo)纖維在所述傳輸波段里具有的色散低于3ps/(nm·km)并且在一個(gè)比所述波段的最低波長(zhǎng)值至少低10nm的波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱悖蛔詈?,所述預(yù)定傳輸波長(zhǎng)帶范圍從1530至1560nm。
      從下面參照附圖的說(shuō)明中更多細(xì)節(jié)將更清楚,附圖是

      圖1是一個(gè)圖,表示實(shí)驗(yàn)性發(fā)送裝置;圖2是一個(gè)圖,表示對(duì)不同信噪比值測(cè)量的位誤碼率,該信噪比值取決于用圖1的裝置進(jìn)行傳輸測(cè)試時(shí)接收處的功率;圖3表示在帶有圖1的裝置和一條商用DS光纖的四信道傳輸測(cè)試中檢測(cè)到的波譜;圖4是一個(gè)圖,表示用于觀察單條光纖中FWM效應(yīng)的測(cè)試裝置;圖6是一個(gè)圖,表示在一條5km長(zhǎng)的商用DS光纖上檢測(cè)到的FWM效率;圖7是一個(gè)圖,表示在一條60km長(zhǎng)的商用DS光纖上檢測(cè)到的FWM效率;圖8是一個(gè)圖,表示在一條不同的60km長(zhǎng)的商用DS光纖上檢測(cè)到的FWM效率;圖9是一個(gè)圖,表示對(duì)圖8所示光纖模擬得到的FWM效率;
      圖10是8信道放大傳輸系統(tǒng)里的每信道最大允許功率的計(jì)算圖,該系統(tǒng)帶有100km長(zhǎng)的部分,所使用的DS型光纖具有沿波譜不同區(qū)域分布的局部λ0值;圖11表示利用圖1的裝置和根據(jù)本發(fā)明的一條光纖所檢測(cè)到的波譜;圖12表示圖11中所示波譜的光纖的折射率分布;圖13表示圖11中波譜的光纖色散曲線;圖14表示根據(jù)本發(fā)明的一種光傳輸系統(tǒng)的一個(gè)例子;圖15表示適用于圖14的系統(tǒng)的接口單元的一個(gè)例子;圖16是線路放大器圖。
      實(shí)驗(yàn)1圖1中表示一種實(shí)驗(yàn)裝置,其用于檢測(cè)受到放大傳輸系統(tǒng)里的四波混合(FWM)現(xiàn)象并且評(píng)估傳輸中所造成的噪聲效應(yīng)。
      該設(shè)備包括固定波長(zhǎng)為1 557nm的外調(diào)制激光器1,波長(zhǎng)在1530-1560nm的范圍內(nèi)變化的兩個(gè)激光器2、3以及固定波長(zhǎng)為1550nm的外調(diào)制激光器4;在實(shí)驗(yàn)1中激光4不工作。
      激光器1、4由可從申請(qǐng)人處得到的商品名為T(mén)XT-EM、系統(tǒng)T31的接口裝置組成。
      激光器2、3包括外腔諧振激光器(ECL),型號(hào)分別為地址在日本Micom Valley Thkadai,Kamisue,Komaki,Aichi 485的SANTEC公司生產(chǎn)的TSL-80和美國(guó)馬里蘭州Rockwell市的HEWLETTPACKARD公司生產(chǎn)的HP 816 78A。
      由激光器2、3產(chǎn)生的可變波長(zhǎng)的信號(hào)被發(fā)送到偏振控制器5和衰減器6,以供信道平衡。
      偏振控制器5包括由類型為SM的直徑約為20-40mm的光導(dǎo)纖維線圈構(gòu)成的二個(gè)部件中的每個(gè)部件,每部件可繞軸擺動(dòng)以使不同信道的偏振定向?yàn)樽畲蟆?br> 這三個(gè)生成的載波被發(fā)送到無(wú)源光組合器1×47的引入線,通過(guò)光組合器各信號(hào)組合到單條輸出光導(dǎo)纖維中。
      所采用的組合器是一種熔凝纖維組合器,型號(hào)為1×4SMTC-0104-1550-A-H,由地址在1855 Lundy Ave,San Jose,CA(USA)的E-TEK DYNAMICS公司生產(chǎn)。
      信號(hào)被饋送到增強(qiáng)器8,然后從增強(qiáng)器饋入到由四段各為60km長(zhǎng)的光導(dǎo)纖維組成光的一條線路里,在四段光導(dǎo)纖維中間安裝了三個(gè)光線路放大器10。
      在最后一個(gè)光導(dǎo)纖維段的未端上連接著一個(gè)前置放大器11。
      前置放大器11的引出線經(jīng)過(guò)Fabry-Perot濾波器12和備有誤差測(cè)(BER)裝置14的終端設(shè)備13(2.5Gb/s的Philips SDH)相連,以及交替地該引出線和單色儀型光頻分析器15連接,該分析器的型號(hào)是地址在日本東京5-10-27Minatoku的ANRITSU公司生產(chǎn)的MS9030A/MS9701B。
      從線路放大器發(fā)送到各個(gè)光導(dǎo)纖維段的總功率約為13dBm;等效光纖長(zhǎng)度約為23dB(經(jīng)衰減器16引入了部分衰減)。
      增強(qiáng)器8是申請(qǐng)人生產(chǎn)的TPA/E-MW型號(hào)。
      線路放大器10為申請(qǐng)人生產(chǎn)的型號(hào)OLA/E-MW;后面將給出該線路放大器的更詳細(xì)說(shuō)明。
      前置放大器11定可從申請(qǐng)人處得到的RPA/E-MW型號(hào)。
      實(shí)驗(yàn)1中所采用的光導(dǎo)纖維9是由FOS公司生產(chǎn)的色散位移光纖SM-DS,具有下述額定性能-使色散為零的波長(zhǎng) λ0=1540nm—在1550nm處的色散 Dc=1ps/(nm·km)—色散曲線的斜率 Dc’=0.11ps/(nm2·km)—模直徑 MFD=8.1μm—截止波長(zhǎng)(LP11截止) λc=1230nm根據(jù)1993年3月的建議書(shū)ITU-TG·650(所采用的光纖測(cè)量長(zhǎng)度為1-2km),光纖的幺正色散是按相位移動(dòng)技術(shù)測(cè)量的。
      通過(guò)首先運(yùn)行波長(zhǎng)可變的激光器2、3并且檢測(cè)接收波譜,當(dāng)一個(gè)外腔振蕩激光器(2)定位在1554nm而另一個(gè)激光器(3)保持在1548nm時(shí)發(fā)現(xiàn)相當(dāng)大的FWM成分。
      然后把外腔振蕩激光器2保持在上述波長(zhǎng)上并把另一個(gè)外腔振蕩激光器移動(dòng)到1550.37nm上,從而FWM互調(diào)成分將在外調(diào)制激光器1的固定波長(zhǎng)1557nm處;所得到的波譜表示在圖5中。
      在上述條件下,然后接通激光器1并且按2.5Gb/s(的速度)連接到線路終端設(shè)備13上,從而建立一種在信號(hào)和FWM互調(diào)成分之間完全重疊的情況,以便測(cè)量FWM產(chǎn)生的噪聲。
      通過(guò)濾波器12測(cè)量BER水平,從而檢驗(yàn)因帶有不同信噪(S/N)比值的串話所帶來(lái)的懲罰(penalty),不同的信噪比值是通過(guò)改變作用在有關(guān)衰減器6上的輸入信號(hào)的功率值得到的;所獲得的結(jié)果表示在圖2中,圖中復(fù)制了分別在S/N=14.7dB、13.3dB和11dB的條件下檢測(cè)的BER曲線17、18、19,而曲線20如下面的實(shí)驗(yàn)8中所述是在沒(méi)有FWM時(shí)檢測(cè)的。
      如可以從圖2中看出的那樣,對(duì)于S/N比=14.7dB,存在FWM峰值是相對(duì)于無(wú)FWM情況產(chǎn)生約為0.8dB的懲罰的起因。
      S/N=14.7dB和S/N=13.3dB曲線之間的串話被認(rèn)為是由于測(cè)量過(guò)程中信號(hào)偏振狀態(tài)的變化造成的FWM擺動(dòng)而產(chǎn)生的。
      如果這兩個(gè)產(chǎn)生FWM的載波還按2.5Gb/s攜帶SDH幀,則可以預(yù)料會(huì)有更大的懲罰。
      實(shí)驗(yàn)2利用上面所說(shuō)明的和圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置還進(jìn)行了另一種傳輸檢測(cè),此時(shí)除了上述三個(gè)載波外還有一個(gè)由激光器4生成的波長(zhǎng)為1550nm的第四個(gè)載波,所檢測(cè)到的接收波譜表示在圖3中。
      在這種情況下可以看出該波譜除了各信號(hào)外包括著幾個(gè)峰值,這是由于在一個(gè)載波為λ0兩個(gè)載波對(duì)稱于λ0以及兩個(gè)載波具有靠近的頻率的情況中所給出的FWM效應(yīng)而造成的。
      實(shí)驗(yàn)3為了確定傳輸中使用的光纖在FWM現(xiàn)象上的作用,準(zhǔn)備了一個(gè)如圖4所示的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置,其包括產(chǎn)生固定波長(zhǎng)光載波的外腔振蕩激光器1和產(chǎn)生可變波長(zhǎng)光載波的外腔振蕩激光器2;兩個(gè)激光器的輸出光纖饋入到光耦合器21;在激光器2的引出線上存在著偏振控制器5和用于平衡兩個(gè)信道之間的光功率的衰減器6。
      光耦合器21的引出線上有一個(gè)增強(qiáng)器22,后者和光傳輸光纖23的一端相連,光纖23終接于波譜分析器15的引入線上。
      光耦合器21是由上述E-TEK公司生產(chǎn)的熔凝纖維耦合器型號(hào)1×2。
      增強(qiáng)器22為AMPLIPHOS(注冊(cè)商標(biāo))型號(hào)其具有+15dB的飽和功率,是由本申請(qǐng)人生產(chǎn)和銷售的。 其中Pin1和Pin2為光輸入載波的功率值。
      從該曲線上可以看出存在幾個(gè)FWM效率峰值是由于沿光纖局部地出現(xiàn)不同的λ0。
      激光器1和2為和實(shí)驗(yàn)1相同的ECL激光器,上面已作說(shuō)明并且分別由SANTEC公司和HEWLETT-PACKARD公司生產(chǎn);激光器1的波長(zhǎng)固定在λ=1556.54nm。
      波譜分析器15是已經(jīng)說(shuō)明的ANRITSU公司的單色儀。
      用來(lái)測(cè)試的光導(dǎo)纖維是SM-DS FOS光纖,光度為5km。
      激光器2產(chǎn)生的波長(zhǎng)按0.1nm的步長(zhǎng)變化。圖6中所示的曲線圖是用波譜分析器15獲得的;曲線表示對(duì)一個(gè)固定波長(zhǎng)信道當(dāng)改為第二信道的波長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的FWM的峰值f221的規(guī)格化效率E=PFWM/PFWMmax。
      具體地,例如在1544和1547nm之間的范圍內(nèi)檢測(cè)出兩個(gè)效率極大值,它們被認(rèn)為是由于在光纖里出現(xiàn)兩個(gè)分別為1544.85和1545.55nm的不同λ0值而造成的。
      實(shí)驗(yàn)4按實(shí)驗(yàn)3里的相同模式但采用60km長(zhǎng)的光纖進(jìn)行另一個(gè)實(shí)驗(yàn)。
      圖7中表示利用1545.2nm的固定波長(zhǎng)激光器和按0.1nm為步長(zhǎng)在1550和1557nm之間變化的可變波長(zhǎng)激光器下得到的在長(zhǎng)度L=60km的光纖上的f221 FWM峰值功率P的測(cè)量結(jié)果。
      按下述關(guān)系式的1mW輸入功率的光載波下規(guī)格化功率測(cè)量
      實(shí)驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)4中所示的相同模式應(yīng)用于進(jìn)行另一個(gè)實(shí)驗(yàn)上,在該實(shí)驗(yàn)里采用一個(gè)固定波長(zhǎng)為1525nm的ECL激光器和一個(gè)可變波長(zhǎng)ECL激光器,這兩個(gè)激光器和FOS公司生產(chǎn)的具有下述性能的商用DS光纖相連接—使色散為零的波長(zhǎng)(額定值) λ0=1525nm—在1550nm處的色散 Dc=3ps/(nm·km)—色散曲線的斜率 Dc’=0.12ps/(nm2·km)—長(zhǎng)度 L=60km圖8表示在Pin=1mW下規(guī)格化的、1527和1539nm之間波段上的FWM的功率峰值PFWM。
      該實(shí)驗(yàn)表明,盡管光纖的額定波長(zhǎng)λ0為1525nm,該光纖在1527-1539nm波段里的幾個(gè)λ0值上出現(xiàn)FWM效率峰值分布。
      實(shí)驗(yàn)6通過(guò)模擬和上述實(shí)驗(yàn)中所測(cè)量的光纖相似的一條光傳輸光纖,基于JOURNAL OF LIGH TWAVE TECHNOLOGY,Vol.10,No.11,November 1992,pages 1553-1561中所說(shuō)明的數(shù)值進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。該模擬實(shí)驗(yàn)由30個(gè)部分組成,每個(gè)部分所具有的λ0值隨機(jī)地分布在1527和1539nm之間(和實(shí)驗(yàn)上觀察到在局部λ0上分布FWM峰值的波段相同)。
      光纖的計(jì)算數(shù)據(jù)為—衰減∝=0.28dB/km—玻璃的折射率n=1.45
      —模直徑MFD=8μm—三階非線性極化率(susceptibility) C1111=4.26·10-14m3/J—色散曲線的斜率Dc’=0.12ps/(nm2·km)—長(zhǎng)度 L=60km圖9中表示不同波長(zhǎng)λ上的計(jì)算的規(guī)格化FWM功率峰值PFWM。
      從圖8和圖9之間的比較中檢測(cè)出FWM峰的分布圖,該分布圖非常類似于用單條商用型光纖實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的峰值質(zhì)量。
      這樣的結(jié)果使人們認(rèn)為為了模擬而假定的分布類型給出的結(jié)果非常類似于經(jīng)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際光纖可檢測(cè)到的結(jié)果(在一確定的波長(zhǎng)帶里)。
      實(shí)驗(yàn)7利用上述的相同算法,進(jìn)行對(duì)放大的光線路的模擬。它由N個(gè)長(zhǎng)度各為100km的光DS光纖段所組成并且按實(shí)驗(yàn)6所示進(jìn)行模擬,為了補(bǔ)償衰減安裝了有關(guān)的放大器,系統(tǒng)中包括互相之間相隔相同距離的8個(gè)信道,波長(zhǎng)在1530至1545nm之間。
      圖10中的曲線表示S/N比≥20下的各信道的最大可傳輸功率P,其取決于光纖段數(shù)N和有關(guān)的放大器。
      曲線24、25、26、27分別對(duì)應(yīng)λ0值位于1527和1537nm之間、1520和1530nm之間、1516和1526nm之間和1512和1522nm之間的光纖的模擬結(jié)果。
      從圖中所示,對(duì)于具有λ0在1527和1537nm之間的光纖在一個(gè)或二個(gè)光纖段之后已經(jīng)不可能在最大功率不低于每信道2-3mW的情況下觀察到所需的S/N水平;同樣對(duì)于具有λ0值在1520和1530nm之間的光纖顯示出在最大功率不低于每信道5mW的情況下當(dāng)多于4個(gè)各長(zhǎng)為100km并各裝有有關(guān)放大器的光纖段時(shí)不可能有所需的S/N水平。
      另一方面應(yīng)該注意,因帶放大的光線路里的自發(fā)發(fā)射(ASE)的結(jié)果而出現(xiàn)的噪聲又迫使把發(fā)送功率級(jí)保持在足夠高,以便信噪比不受到懲罰,并且該要求隨放大器的存在數(shù)量增加而增加;只是作為一種指示,對(duì)于具有6個(gè)放大器和100km長(zhǎng)的光纖的系統(tǒng)為了不因ASE8(在2.5Gb/s處)而產(chǎn)生重大的懲罰每信道至少需要3-6mW。
      實(shí)驗(yàn)8利用圖1中所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行一次新的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)1的商用DS光纖用具有下述性能的DS光纖代替—使色散為零的波長(zhǎng)(額定值) λ0=1520nm—在3S上的分布(Distribution at 3S)=±10nm—1530和1560nm之間的色散 Dc=0.7-3ps/(nm·km)—色散曲線的斜率(1550nm處) Dc’=0.11ps/(nm2·km)—有效區(qū)域 Aeff=50-60μm上述條件下接收處的波譜表示在圖11中,而上述條件下所測(cè)到的BER曲線是圖2中的曲線20。
      如圖11所示不出現(xiàn)重要的FWM峰值而且圖2的曲線表示對(duì)于10-9的BER大約-33.3dBm之上的功率都能在接收處接收到,該功率要比已知光纖在相同BER水平上所需的功率要小得多。
      根據(jù)已進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和模擬,由于各信道之間的混合而造成的在技術(shù)上已知DS類型光纖上的噪聲現(xiàn)象被認(rèn)為是下述事實(shí)的結(jié)果即使一條光纖是從相同的盤(pán)料上拉制成的,沿光導(dǎo)纖維長(zhǎng)度所述光纖的使色散為零的波長(zhǎng)不保持為常值,相反所述值所經(jīng)受的局部變化量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出文獻(xiàn)中所指出的量,而且這些變化量是如此地大從而在某些光纖部分上局部λ0值落到所述鉺摻雜放大器的工作波段里,從而把各發(fā)送信道引導(dǎo)成相互作用并成為所觀察到的混合現(xiàn)象的起因。
      根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面從而有可能制造一種具有移位色散零點(diǎn)的光導(dǎo)纖維,其適用于消除掉與高功率和高速度的信號(hào)有關(guān)的因FWM造成的尤其因光纖平均折射率的非淺性而造成的非線性現(xiàn)象。
      具體地,根據(jù)本發(fā)明的光纖是一種具有下述性能的光纖—(額定值)λ0=1520nm—在3S上的分布=±10nm—在1550nm處的色散曲線斜率Dc’=0.06-0.08ps/(nm2·km)—1530和1560nm之間的色散 Dc=0.7-3ps/(nm·km)—有效面積=50-60μm2圖12和13中分別表示實(shí)驗(yàn)8的光導(dǎo)纖維的折射率分布和色散曲線。
      在1200和1700nm的間隔里色散曲線實(shí)質(zhì)上是線性的。
      折射率分布為“分段中心”型。
      只要從已規(guī)定的范圍中選擇使得色散等于零的波長(zhǎng),可以相信對(duì)于用技術(shù)上已知的各種技術(shù)如OVD、MCVD、VAD得到的不同斷面的光纖也可以達(dá)到相同的結(jié)果。
      根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面有可能做成一種用于在高功率和高速度下WDM數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈱?dǎo)纖維傳輸線,在這種傳輸下存在因所采用的光導(dǎo)纖維的折射率的非線性和距離長(zhǎng)并引入有關(guān)的放大器而造成產(chǎn)生FWM現(xiàn)明,即使采用了DS型的光導(dǎo)纖維,因?yàn)楣饫w具有低于3ps/(nm·km)的色散從而能夠消除或降低被發(fā)送脈沖的瞬時(shí)和寬現(xiàn)象。
      在圖14至圖16里顯示根據(jù)本發(fā)明的多信道WDS電信系統(tǒng)的最佳實(shí)施方式,該系統(tǒng)具備幾個(gè)光原始信號(hào)源,在示例中表示了四個(gè),28a、28b、28c、28d,每個(gè)所述信號(hào)命名為“外部信號(hào)”并具有自己的傳輸性能如波長(zhǎng)、調(diào)制類型、功率等。從這些源中產(chǎn)生的信號(hào)被饋送到傳輸站29,各個(gè)信號(hào)被發(fā)送到各自的接口單元30a、30b、30c、30d,接口單位適用于接收外部光原始信號(hào)、檢測(cè)和再生這些原始信號(hào),從而賦于原始信號(hào)適應(yīng)于傳輸系統(tǒng)的新性能。
      尤其,所述接口單元產(chǎn)生波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3、λ4的光工作信號(hào),這些波長(zhǎng)位于連續(xù)地安裝在系統(tǒng)里的各放大器的有效工作波段之內(nèi)。
      在本申請(qǐng)人的美國(guó)專利5,267,073里說(shuō)明了接口單元,從而該專利的描述用作為參考資料,該接口單元具體地包括一個(gè)傳輸適配器和一個(gè)接收適配器,傳輸適配器適用于把光輸入信號(hào)變換為適合于光傳輸線路的形式,接收適配器適用于把發(fā)送的信號(hào)恢復(fù)成適合于接收單元的形式。
      為了應(yīng)用在本發(fā)明的系統(tǒng)里,傳輸適配器最好構(gòu)成為產(chǎn)生輸出信號(hào)的激光器,即外調(diào)制型的激光器。
      在圖15中顯示適用于本發(fā)明的一種類型的接口傳輸單元的簡(jiǎn)圖,在圖中出于清晰的目的,光連接用實(shí)線表示而電連接用虛線表示。
      來(lái)自源28a、28b、28c、28d中的一個(gè)源例如如所示的來(lái)自源28a的光信號(hào)被光測(cè)器(光電二極管)31接收,以發(fā)出饋入到電子放大器32的電信號(hào)。
      從放大器32輸出的電信號(hào)饋入到概括地用34標(biāo)志的調(diào)制激光發(fā)射器的引導(dǎo)電路33,其適用于產(chǎn)生一個(gè)選定波長(zhǎng)上的包含著輸入信號(hào)的信息的光信號(hào)。
      常規(guī)地引導(dǎo)電路33還連接著一個(gè)許可業(yè)務(wù)信道的電路35。調(diào)制激光發(fā)射器34包括激光器36和由電路33的輸出信號(hào)引導(dǎo)的例如Mach-Zender型的外調(diào)制器37。電路38控制激光器36的發(fā)射波的長(zhǎng)度,把它保持在選定的恒值上并且補(bǔ)償有可能的諸如溫度等的外部干擾。
      在上述專利里說(shuō)明了用于接收的接口單元的類型并且由申請(qǐng)人用商口名TXT/E-EM投入市場(chǎng)。
      然后把所述光工作信號(hào)饋送到信號(hào)組合器39,其用于同時(shí)沿著單條光輸出光纖40發(fā)送波長(zhǎng)為λ1、λ2、λ3、λ4的光工作信號(hào)。
      通常,信號(hào)組合器39是一個(gè)無(wú)源光裝置,通過(guò)它在各自的光導(dǎo)纖維里發(fā)送的光信號(hào)耦到單條光纖里;這種類型的裝置包括平面光學(xué)和微光學(xué)等里的熔凝纖維耦合器。
      作為例子,一種合適的組合器是地址在1885 Lundy Ave,SanJose,CA(美國(guó))的E-TEX DYNAMICS公司投入到市場(chǎng)上的組合器1×4SMTC-0104-1550-A-H。
      在下面被稱為是S1、S2、S3、S4的所述工作信號(hào)經(jīng)光纖40發(fā)送到增強(qiáng)器41,增強(qiáng)器把所述信號(hào)的水平提高到充分高的一個(gè)值,這個(gè)值足以使它們能沿著后面的光導(dǎo)纖維部分傳輸以達(dá)到新的放大裝置,在傳輸?shù)奈炊颂幐餍盘?hào)保持著足夠的功率水平以確保所需的傳輸質(zhì)量。
      然后光導(dǎo)纖維的第一段42a和放大器41連接,它通常是把階躍折射率型單模光導(dǎo)纖維插入到幾十(或幾百)km長(zhǎng)的(例如100km長(zhǎng)的)適當(dāng)?shù)墓饫|中組成的。
      在光線路的所述第一段42a的示端有一個(gè)第一線路放大器43a,其適用于接收在光纖路徑上衰減的信號(hào)并且把衰減后的信號(hào)放大到足以使它們能夠饋入到和前一段光纖性能相同的第二光導(dǎo)纖維段42b里的水平。
      相繼的線路放大器43b、43c、43d和各自的光導(dǎo)纖維段42c、42d、42e覆蓋著所需的總傳輸距離并抵達(dá)包括前置放大器45的接收站44,前置放大器45適用于接收信號(hào)并且為補(bǔ)償因后面的多路分解設(shè)備造成的損耗把這些信號(hào)放大到適應(yīng)于接收裝置靈敏度的功率水平。
      從前置放大器45中信號(hào)被發(fā)送到多路分解器46,根據(jù)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)多路分解器信號(hào)被分解并被發(fā)送到接口單元47a、47b、47c、47d,這些接口單元適用于接收具有適合于傳輸系統(tǒng)的特性的光信號(hào)并且把它們恢復(fù)到光學(xué)原始特性或者其它特性,總之適宜于各個(gè)接收設(shè)備48a、48b、48c、48d。
      多路分解器46是一種用于在多條輸出光纖中分配饋入到輸入光纖的多個(gè)光信號(hào)的裝置,以根據(jù)各自的波長(zhǎng)分離多個(gè)信號(hào);該多路分解器可能包括把輸入信號(hào)分配成幾條輸出光纖尤其是四條光纖上的多個(gè)信號(hào)的熔凝纖維分配器,各個(gè)所述信號(hào)被饋入到其中心在所關(guān)心的每個(gè)波長(zhǎng)上的帶通濾波器上。
      例如,可以利用和已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的信號(hào)組合器39相同的部件,但以相反的布局安裝它并且和各自的帶通濾波器相結(jié)合。
      所指出類型的帶通濾波器例如可以從地址為2801 Buford Hwy,Suite 140,Atlanta,Georgia,US的MICRON-OPTICS公司處得到,一種合適的型號(hào)是FFP-100。
      對(duì)于大約500km距離的高傳輸速度例如2.5Gbit/s(從而對(duì)于四多路復(fù)用波長(zhǎng)達(dá)到對(duì)應(yīng)于單波長(zhǎng)10Gbit/s的傳輸能力)的傳輸并使用四個(gè)線路放大器、一個(gè)增強(qiáng)器和一個(gè)前置放大器的情況,上面說(shuō)明配置給出特別滿意的結(jié)果。
      出于本說(shuō)明的目的并供上述應(yīng)用,增強(qiáng)器41例如是一種具有下述性能的商用型光導(dǎo)纖維放大器—輸入功率 -5至+2dBm—輸出功率 13dBm—工作波長(zhǎng) 1530-1560nm增強(qiáng)器沒(méi)有陷波濾波器。
      一種適當(dāng)?shù)男吞?hào)是由申請(qǐng)人投入市場(chǎng)的TPA/E-12。
      所述放大器采用Al/Ge/Er型的鉺攙雜有源光導(dǎo)纖維。
      “增強(qiáng)器”指的是在飽和狀態(tài)下運(yùn)行的放大器,它的輸出功率取決于泵浦功率,在歐洲專利EP439,867號(hào)里對(duì)它有詳細(xì)說(shuō)明,該專利作為本專利的參考文獻(xiàn)。
      出于本發(fā)明的目的并供上面的應(yīng)用,“前置放大器”指的是安裝在線路未端處的放大器,它能把饋入到接收機(jī)的信號(hào)提高到通常高于接收機(jī)本身靈敏度閾值(例如在接收機(jī)的入口從-26至-11dBm)的一個(gè)值,并在同時(shí)只引入最小可能的噪聲并保持信號(hào)的穩(wěn)定。
      例如,為了構(gòu)成前置放大器45,可能使用下面說(shuō)明的把相同的有源光纖用作為放大器43a-43c的線路放大器,或者可能特意根據(jù)特定的需要為該目的設(shè)計(jì)一個(gè)放大器。
      一種適當(dāng)?shù)男吞?hào)是由申請(qǐng)人投入到市場(chǎng)的RPA/E-MW型。
      上面所說(shuō)明的傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特別適于提供所需的性能,尤其在對(duì)作為系統(tǒng)的一部分的線路放大器提出特殊選擇的性能情況下適用于多信道WDM傳輸,特別當(dāng)特殊選擇的性能涉及發(fā)送多個(gè)選定波長(zhǎng)的能力并使這些波長(zhǎng)中的一些波長(zhǎng)不會(huì)相互懲罰。
      通過(guò)利用設(shè)計(jì)成在串聯(lián)運(yùn)行條件下對(duì)不同的波長(zhǎng)具有基本均勻的(或“平的”)響應(yīng)的線路放大器,從而放大器適用于串聯(lián)運(yùn)行情況,可以確保在1530和1560nm之間的波長(zhǎng)帶上所有的信道具有一致的性能。b)線路放大器出于上述目的,根據(jù)圖16的圖構(gòu)造一種意圖用作為線路放大器的放大器,其包括鉺攙雜有源光纖49和對(duì)應(yīng)的泵浦激光器50,通過(guò)二向色耦合器51連接;在光纖49的沿著要放大的信號(hào)的傳輸方向的上游設(shè)置一個(gè)光隔離器52而在有源光纖自身的下游設(shè)置第二光隔離器53。
      該放大器還包括第二條鉺攙盡有源光纖54,經(jīng)過(guò)二向色耦合器56它與對(duì)應(yīng)的泵浦激光器55相連;在光纖54的下游上存在另一個(gè)光隔離器57。
      備擇地,根據(jù)特殊的使用要求線路放大器可以按單級(jí)結(jié)構(gòu)(未示出)構(gòu)造。
      在下表中綜合了線路放大器里的有源光纖的最佳成分及光學(xué)性質(zhì)Al2O3GeO2La2O3Er2O3NA λC%wt (%mol) %wt (%mol) %wt (%mol) %wt (%mol) nm4 (2.6)18 (11.4) 1(0.2)0.2 (0.03) 0.219 911其中%Wt=芯中氧化物的重量百分量(平均值)%mol=芯中氧化物的克分子百分量(平均值)NA=數(shù)值孔徑(n12-n22)1/2λC=截止波長(zhǎng)(LP11截止)對(duì)成分的分析是通過(guò)顯微探針和掃描電子顯微鏡(Hitachi公司的SEM)的結(jié)合在盤(pán)料(在拉出光纖之前)上進(jìn)行的。
      該分析是在1300的放大倍數(shù)下沿直徑方向分布的互相間的距離為200μm的離散點(diǎn)上進(jìn)行的。該所述的光纖是在石英玻璃管中用真空鍍膜技術(shù)制造的。
      在該光纖里把鍺摻入為光纖芯里的SiO2基體的摻雜物是在合成工序里獲得的。
      把鉺、氧化鋁和鑭摻入到光纖芯中是通過(guò)所謂的“在溶液中攙入”技術(shù)得到的,在該技術(shù)中在硬化盤(pán)料之前,纖維芯的合成材料處于細(xì)粒狀態(tài)的同時(shí)使摻雜劑氯化物的水溶液和該材料相接觸。
      可以從例如美國(guó)專利5,282,079中找到有關(guān)在溶液中攙入技術(shù)的更多細(xì)節(jié),從而該專利是本發(fā)明的參考文獻(xiàn)。
      泵浦激光器50、55最好是具有下述性能的Quantum Well(真空井)型激光器—發(fā)射波長(zhǎng)λP=980nm—最大光輸出功率 Pu=80mW所提到的激光器類型例如是由地址為37North Avenue,Burd-ington,MA(USA)的LASERTRON公司生產(chǎn)的。
      所提到的二向色耦合器的類型是已知的而且例如是由地址在Baymeadow Drive,Gelm Burnie,M.D.(USA)的GOULD公司的光纖光學(xué)部和地址在Woodland Road Torguay Devon(GB)的SIFAM公司的光纖光學(xué)部生產(chǎn)的。
      光隔離器52、53、57的極化控制和傳輸信號(hào)的極化無(wú)關(guān),并是隔離度大于35dB和反射性低于-50dB的光隔離器。
      此處采用的隔離器是可從地址在64Harding Avenue,Dover,New Jersey,USA的ISOWAVE公司得到的MDL I-15 PIPT-AS/N1016型號(hào)。
      在所說(shuō)明的系統(tǒng)里線路放大器規(guī)定在總光學(xué)輸出功率約為14dBm和增益約為30dB的條件下運(yùn)行。
      一種適合的型號(hào)是由申請(qǐng)人商品化的OLA/E-MW。
      在本發(fā)明的說(shuō)明中當(dāng)未做其它的規(guī)定時(shí),在光纖中使色散為零的波入(λ0)指的是可以通過(guò)在已經(jīng)提到過(guò)的ITU-TG·650建議書(shū)中報(bào)道作為參考方法的相位移動(dòng)技術(shù)測(cè)量的額定值(或平均值),這個(gè)值是經(jīng)在長(zhǎng)于1km的光纖上進(jìn)行測(cè)試得到的并且根據(jù)它可以計(jì)算出被檢驗(yàn)的光纖部分的總色散。
      另外,作為光纖中使色散為零的“局部”波長(zhǎng)(局部λ0)指的是可以局部性地采用的λ0值,其隨光纖結(jié)構(gòu)的起伏而在有限長(zhǎng)度的光纖段上出現(xiàn),在FWM峰值和傳輸信道相一致或者具有函數(shù)關(guān)系的情況下其足以產(chǎn)生FWM峰值;除其它因素外,該長(zhǎng)度尤其取決于光纖里不同信道上出現(xiàn)的光功率并且取決于FWM峰值可能受到放大的事實(shí);只是作為一種指示,幾百米的長(zhǎng)度可以給出重要的效應(yīng)。
      根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面已經(jīng)發(fā)現(xiàn),為了減小多波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)里因FWM而造成的噪聲的效應(yīng),只具有其額定(或平均)色散值在傳輸信號(hào)波段里不為零的光纖是不充分的,而且還必須使得光纖額定(或平均)色散為零處的波長(zhǎng)值比供傳輸?shù)淖畹筒ㄩL(zhǎng)值足夠低。另外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),為了在不受到來(lái)自FWM的懲罰的情況下提高最大的連接距離,必須相應(yīng)地增加使色散為零的波長(zhǎng)值和傳輸信道的最低波長(zhǎng)之間的距離。根據(jù)本發(fā)明,還有可能通過(guò)一個(gè)過(guò)程能在采用DS型光導(dǎo)纖維的放大的多信道WDM傳輸線路里進(jìn)行光信號(hào)傳輸,這個(gè)過(guò)程具有確定光纖里使色散為零的(平均)波長(zhǎng)值以及確定同一光纖里零色散的局部波長(zhǎng)值的步驟;然后根據(jù)這些值選擇傳輸波段,從而使傳輸波段離開(kāi)光纖色散的該平均波長(zhǎng)值一個(gè)量使得在傳輸波段本身里不包括任何的所述局部零色散波長(zhǎng)值。備擇地,可這樣選擇用于傳輸?shù)墓饫w使得光纖里(平均)零色散的波長(zhǎng)值離WDM傳輸采用的波段足夠遠(yuǎn),從而防止所述光的顯著長(zhǎng)度部分上具有落入到所述傳輸波段內(nèi)局部使色散為零的波長(zhǎng)值。根據(jù)本發(fā)明,當(dāng)用980nm的泵浦激光器工作時(shí),觀察到傳輸波段可以延長(zhǎng)直至約1530nm并且發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不僅和最大值有關(guān)而且和色散的局部零值有關(guān)。
      本發(fā)明是在波分多路復(fù)用技術(shù)及與該技術(shù)相關(guān)的四波混合現(xiàn)象方面詳細(xì)說(shuō)明的;但是,必須注意到和在光導(dǎo)纖維中的傳播相關(guān)的其它非線性現(xiàn)象類似地也受到光纖色散值以及沿光纖長(zhǎng)度上的光纖色散不變零值的影響,從而從本發(fā)明中也能得到好處。
      上述情況的一個(gè)例子是非線性傳播條件下的高速光傳輸;特別在色散位移光纖里孤波傳播的情況中已經(jīng)觀察到當(dāng)發(fā)生孤波傳播的光纖線上包括具有負(fù)色散值(正常色散)的給定長(zhǎng)度段(數(shù)量級(jí)為幾公里,例如5km或更長(zhǎng))時(shí),孤波脈沖變成受到強(qiáng)烈的擾動(dòng)并且明顯地增大孤波波譜寬度(例如,孤波波譜寬度的明顯增大為大于約10%)。
      這是由于這樣的事實(shí)造成的,在這些光纖部分里色散線性調(diào)頻和相位調(diào)制線性調(diào)頻之間的補(bǔ)償消失了。(詞“線性調(diào)頻”(chirping)意思是光載波里瞬時(shí)頻率上的變化)。
      當(dāng)孤波在所謂的“正?!鄙⒐饫w里(即在具有負(fù)色散的光纖里)傳播時(shí)因其非線性特性而發(fā)生的脈沖退化在“異常”色散光纖的長(zhǎng)度上(即具有正色散的光纖里)的后繼傳播中只能得到部分的恢復(fù)因此,同樣在這種類型的傳輸中,如在本發(fā)明中所規(guī)定的那樣,使得線路上所采用的光纖實(shí)際上在孤波傳輸中所使用的波長(zhǎng)范圍內(nèi)不具有λ0值是非常重要的。
      隨著信號(hào)位速率的提高具有正常色散的最短臨界光纖長(zhǎng)度變短,而超過(guò)最短臨界光纖長(zhǎng)度和該現(xiàn)象是有關(guān)系的;因此,對(duì)于超過(guò)10Gbit/s尤其超過(guò)40Gbit/s或更大速度下工作的光鏈路采用根據(jù)本發(fā)明的光纖是尤其重要的,并且與其相關(guān)的容限將變得更嚴(yán)格。
      而且,借助根據(jù)本發(fā)明的在1500-1520nm范圍內(nèi)具有額定λ0值的光纖,可以用寬波長(zhǎng)帶尤其擴(kuò)展到光放大器整個(gè)可使用范圍的波長(zhǎng)帶進(jìn)行孤波傳輸。
      權(quán)利要求
      1.一種光電信系統(tǒng),包括按預(yù)定的傳輸速度在預(yù)定的傳輸波長(zhǎng)帶里所包括的不同波長(zhǎng)上調(diào)制的至少兩個(gè)光信號(hào)源;多路復(fù)用所述信號(hào)的裝置,以輸入到單根光導(dǎo)纖維中;連接到所述多復(fù)用裝置的一端上的光纖線路;接收所述信號(hào)的裝置,包括根據(jù)各個(gè)波長(zhǎng)對(duì)信號(hào)本身進(jìn)行多路分解的裝置;其中在所述光纖線路的至少一稅分中所述信號(hào)具有高于一預(yù)定值的光功率值,該線路由在所述傳輸波長(zhǎng)帶內(nèi)具有比一預(yù)定值低的色散值的一種光導(dǎo)纖維組成;其特征在于所述光導(dǎo)纖維具有隨波長(zhǎng)增大而增大的色散,在比所述波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量的波長(zhǎng)上出現(xiàn)零色散值,該量使得在所述波段里不包括會(huì)在光纖上出現(xiàn)的并能產(chǎn)生四波混合現(xiàn)象的任何局部零色散值。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1的光電信系統(tǒng),其特征在于使色散為零的所述波值至少比所述傳輸波段的最低波長(zhǎng)比所述傳輸波段的最低波長(zhǎng)低10nm。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1的光電信系統(tǒng),其特征在于使色散為零的所述波值低于和等于1520nm。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1的光電信系統(tǒng),其特征在于使色散為零的所述波值包括在1500和1520nm之間。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1的光電信系統(tǒng),其特征在于在預(yù)定的傳輸波段里色散值低于3ps/(nm·km)。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1的光電信系統(tǒng),其特征在于在所述線路的至少一部分上的所述預(yù)定光功率值不低于信道3mW。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1的光電信系統(tǒng),其特征在于包括至少一個(gè)沿光線路安裝的光放大器。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7的光電信系統(tǒng),其特征在于所述光放大器具有包括所述預(yù)定波長(zhǎng)帶的信號(hào)放大波段。
      9.根據(jù)權(quán)利要求8的光電信系統(tǒng),其特征在于所述光放大器具有包括在1530和1570nm之間的信號(hào)放大波段。
      10.根據(jù)權(quán)利要求7的光電信系統(tǒng),其特征在于包括至少四個(gè)光放大器。
      11.一種光導(dǎo)纖維,用于在預(yù)定的傳輸波長(zhǎng)帶里發(fā)送至少兩個(gè)光信號(hào),其特征在于其在所述波段里具有低于預(yù)定值的色散并且在包括在一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱?,該波長(zhǎng)值的最大值要比所述波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量值,從而實(shí)質(zhì)上在所述波段里不包括會(huì)在光纖的一部分長(zhǎng)度上出現(xiàn)的并能產(chǎn)生所述信號(hào)的互調(diào)峰值的任何使局部色散為零的局部波長(zhǎng)值。
      12.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖,其特征在于各個(gè)所述局部零色散的波長(zhǎng)值和光纖里總色散零值的波長(zhǎng)值相差小于10nm。
      13.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖,其特征在于在所述傳輸波段里其具有低于3ps/(nm·km)的色散并且在一個(gè)比所述波段的最低波長(zhǎng)值至少低于10nm的波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱恪?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求11的光纖,其特征在于對(duì)于長(zhǎng)度大于5km的整條光纖,所述光纖具有這樣的色散值,從而在不同波長(zhǎng)的幾個(gè)信道上存在至少兩個(gè)光信號(hào)以及各信道上信號(hào)饋入到光纖一端的功率至少為3mW和情況下不產(chǎn)生互調(diào)峰值,并且信號(hào)強(qiáng)度使信噪比等于和大于20。
      15.一種用于按預(yù)定傳輸速度發(fā)送光信號(hào)的方法,包括下述步驟產(chǎn)生其預(yù)定波長(zhǎng)包括在一個(gè)預(yù)定傳輸波段內(nèi)的至少兩個(gè)調(diào)制光信號(hào),所述波長(zhǎng)互相至少相差至少2nm,把所述信號(hào)饋送到單模光纖里,單模光纖具有的色散在傳輸波段內(nèi)低于3ps/(nm·km)并且在一個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)上具有零色散點(diǎn),通過(guò)至少一個(gè)有源光纖放大器放大所述光信號(hào)至少一次,沿至少50km的距離發(fā)送所述信號(hào),經(jīng)過(guò)多路分解接收機(jī)接收所述信號(hào),其中在所述光纖和至少一段上所述信號(hào)的功率大于能夠因信道之間的四波混合而產(chǎn)生噪聲的功率值,其特征在于傳輸波段的最低波長(zhǎng)值比使色散為零的波長(zhǎng)值要高一給定量,該給定量具有的值使得在重要的光纖部分里所述波段的色散值不變?yōu)榱恪?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法,其特征在于所述傳輸波段的所述最低波長(zhǎng)要比零色散波長(zhǎng)值至少高10nm。
      17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法,其特征在于使色散為零的所述波長(zhǎng)值在1500和1520nm的范圍之內(nèi)。
      18.根據(jù)權(quán)利要求15的方法,其特征在于所述預(yù)定的傳輸速度高于或等于2.5Gbit/s。
      19.根據(jù)權(quán)利要求15的方法,其特征在于在所述光導(dǎo)纖維里可以由于信道之間四波混合的結(jié)果而引起噪聲的所述信號(hào)的功率值至少為每信道3mW。
      20.用于在預(yù)定傳輸波長(zhǎng)帶里發(fā)送對(duì)非線性現(xiàn)象敏感的光信號(hào)的一種光導(dǎo)纖維,其特征在于在所述波段里光導(dǎo)纖維具有低于預(yù)定值的色散并且在包括在一個(gè)預(yù)定間隔內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱?,該波長(zhǎng)值的最大值要比所述波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量值,從而實(shí)質(zhì)上在所述波段里不包括在光纖的一個(gè)長(zhǎng)度部分上出現(xiàn)所述信號(hào)波譜變形的任何使局部色散為零的局部波長(zhǎng)值。
      21.根據(jù)權(quán)利要求20的光導(dǎo)纖維,其特征在于所述各個(gè)局部零色散的波長(zhǎng)值至少與光纖里總零色散的波長(zhǎng)值相差小于10nm。
      22.根據(jù)權(quán)利要求20的光導(dǎo)纖維,其特征在于在所述傳輸波段里它具有低于3ps/(nm·km)的色散并且在一個(gè)比所述波段的最低波長(zhǎng)至少低10nm的波長(zhǎng)值上色散變?yōu)榱恪?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求20的光導(dǎo)纖維,其特征在于所述預(yù)定傳輸波長(zhǎng)帶的范圍為1530至1560nm。
      全文摘要
      光電信系統(tǒng),包括至少兩個(gè)在預(yù)定的傳輸波長(zhǎng)帶里所包括的不同波長(zhǎng)上調(diào)制的光信號(hào)源,在單根光導(dǎo)纖維的入口多路復(fù)用所述信號(hào)的裝置,和所述多路復(fù)用裝置的一端連接的光纖線路,接收及多路分解所述信號(hào)裝置。所述線路包括在所述傳輸波長(zhǎng)帶內(nèi)具有比一預(yù)定值低的色散值的光導(dǎo)纖維,并且色散值隨波長(zhǎng)的增大而增大。在比所述傳輸波段的最低波長(zhǎng)低一個(gè)量的波長(zhǎng)上光纖出現(xiàn)零色散值。
      文檔編號(hào)H04B10/18GK1132970SQ95120820
      公開(kāi)日1996年10月9日 申請(qǐng)日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月16日
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