專利名稱：光傳輸系統(tǒng)和色散補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用光纖光纜作為傳輸線的光傳輸系統(tǒng)。
光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成用于大傳輸容量和長(zhǎng)跨距傳輸。為了達(dá)到大傳輸容量，已經(jīng)研究了增加比特率和波分多路復(fù)用系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)跨距傳輸，采用了光學(xué)放大器，光學(xué)放大器被分類為，如提高傳輸功率的后置放大器，提高接收功率靈敏度的前置放大器，和起轉(zhuǎn)發(fā)器作用的在線放大器。已經(jīng)將這些光學(xué)放大器開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品。有了這些光學(xué)放大器，可以增大接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間功率差值以及增大光纖光纜的允許損耗。
另一方面，有了這些光學(xué)放大器，輸入到光纖光纜的光功率增高了。因此，產(chǎn)生了稱之為非線性效應(yīng)的新問(wèn)題。例如，當(dāng)輸入到光纖光纜的光信號(hào)功率很大時(shí)(例如，對(duì)色散位移光纖光纜為+8dBm，對(duì)單模光纖光纜為+10dBm或更大)，由于光學(xué)克爾(Kerr)效應(yīng)(折射率隨光強(qiáng)而變化)，在該光信號(hào)脈沖的前沿和后沿處發(fā)生頻率(波長(zhǎng))移動(dòng)(此現(xiàn)象稱之為相位自調(diào)制)。在此情況下，即使光信號(hào)的譜寬在傳輸之前是窄的，通過(guò)傳輸譜寬增大。此外，由于傳輸線上光信號(hào)色散的影響，接收到的信號(hào)波形發(fā)生畸變。換句話說(shuō)，光信號(hào)的傳輸功率上限取決于這一影響。
另外，由于光在光纖光纜中傳播的速度與其波長(zhǎng)有關(guān)，具有特定波長(zhǎng)的光脈沖在通過(guò)光纖光纜之后，此脈沖的寬度可能擴(kuò)展或變窄。這個(gè)現(xiàn)象稱之為光纖光纜中的色散。因此，光信號(hào)在通過(guò)光傳輸系統(tǒng)的光纖光纜之后，接收到的光信號(hào)波形因色散而發(fā)生變化。發(fā)生的傳輸誤差取決于色散程度。因此，傳輸距離因色散而受到限制。
到目前為止，防止光纖光纜中因色散引起的傳輸質(zhì)量下降是采用波長(zhǎng)寬度窄的光源。然而，近年來(lái)由于光纖光纜中10Gb/s的高比特率和非線性效應(yīng)，不能靠使用波長(zhǎng)寬度窄的的光源防止傳輸質(zhì)量下降。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，使用了帶色散補(bǔ)償?shù)墓鈧鬏斚到y(tǒng)。然而，由于色散補(bǔ)償器的成本高以及色散補(bǔ)償量隨傳輸距離而變，就需要有各種產(chǎn)品。因此，使用帶色散補(bǔ)償器的光傳輸系統(tǒng)是困難的。
在這種普通技術(shù)中，發(fā)送器的預(yù)線性調(diào)頻(pre-chirping)采用藍(lán)線性調(diào)頻(線性調(diào)頻參量α＜0)。此外，色散補(bǔ)償器放置在接收器一側(cè)(在前置放大器與光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器(O/E)之間) (即，實(shí)現(xiàn)后補(bǔ)償)。然而，在此系統(tǒng)中，由于實(shí)現(xiàn)固定的補(bǔ)償，色散補(bǔ)償器的損耗大。當(dāng)傳輸距離很長(zhǎng)時(shí)，這種損耗不能忽略。另外，由于光信號(hào)的輸入功率變低，接收靈敏度就下降。而且，對(duì)固有傳輸特性的色散補(bǔ)償量的容許偏差狹小，色散補(bǔ)償器應(yīng)當(dāng)按照傳輸距離來(lái)制備。因此，應(yīng)當(dāng)制備多種類型的產(chǎn)品。為了解決這一問(wèn)題，設(shè)想這樣一個(gè)系統(tǒng)，其中在發(fā)送器一側(cè)采用紅線性調(diào)頻(線性調(diào)頻參量α＞0)作為預(yù)線性調(diào)頻，色散補(bǔ)償器放在發(fā)送器和接收器各一側(cè)。

圖1畫(huà)出這種系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。
圖1是普通光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概要的框圖。
圖1所示的光傳輸系統(tǒng)包括發(fā)送器160，傳輸線164(由光纖光纜構(gòu)成)，和接收器165。發(fā)送器160包括E/O(電光信號(hào)轉(zhuǎn)換器)161，色散補(bǔ)償器162，和后置放大器163。E/O 161將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成NRZ(不歸零)編碼光信號(hào)。后置放大器163放大此光信號(hào)，并將放大的信號(hào)送到傳輸線164。接收器165包括前置放大器166，色散補(bǔ)償器167，和O/E(光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器)168。前置放大器166放大已經(jīng)通過(guò)傳輸線164的減弱光。色散補(bǔ)償器167補(bǔ)償已經(jīng)通過(guò)傳輸線164的光信號(hào)色散。O/E 168將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
在普通的光傳輸系統(tǒng)中，發(fā)送器160將光信號(hào)紅線性調(diào)頻作為預(yù)線性調(diào)頻。另外，發(fā)送器160采用NRZ編碼信號(hào)作為光信號(hào)。發(fā)送器160中的色散補(bǔ)償器162對(duì)光信號(hào)補(bǔ)償一個(gè)預(yù)定的色散量，使它抵消在傳輸線164上傳播的光信號(hào)色散。后置放大器163放大光信號(hào)的強(qiáng)度，使得光信號(hào)能傳送一段長(zhǎng)距離。
接收器165中的前置放大器166放大在傳輸線164傳播后變?nèi)趿说墓庑盘?hào)，使得該光信號(hào)能夠被檢測(cè)到。色散補(bǔ)償器167調(diào)節(jié)其色散補(bǔ)償量，以補(bǔ)償接收器165檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)于傳輸線164的色散量，使接收器165能夠正確地檢測(cè)該光信號(hào)。因此，接收器165中的色散補(bǔ)償器167能夠調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償量。O/E 168將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。O/E 168將接收到的信號(hào)送到在其后放置的電信號(hào)處理單元(未畫(huà)出)，為的是把電信號(hào)解調(diào)，從光信號(hào)中提取數(shù)據(jù)。
因此，在圖1所示的系統(tǒng)中，發(fā)送器160將光信號(hào)作紅線性調(diào)頻。另外，發(fā)送器160和接收器165都有各自的色散補(bǔ)償器。
在這個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)中，發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償是有作用的。發(fā)送器按照線性調(diào)頻和色散補(bǔ)償器特性壓縮脈沖。因此，減輕了由于傳輸線上脈寬增加帶來(lái)的碼間干擾。此外，由于采用了紅線性調(diào)頻，抵消了傳輸線上非線性效應(yīng)(SPM)的影響。于是，傳輸信號(hào)波形畸變小于藍(lán)線性調(diào)頻的情況。因此，由于補(bǔ)償量的允許偏差大，可以減少色散補(bǔ)償器種類的數(shù)目。
然而，由于色散補(bǔ)償量大，應(yīng)當(dāng)使用許多昂貴的色散補(bǔ)償光纖光纜，這是該系統(tǒng)存在的問(wèn)題。于是，系統(tǒng)的成本提高了。另外，由于發(fā)送器和接收器需要各自的色散補(bǔ)償器，該系統(tǒng)的尺寸變得很大。
所以，本發(fā)明的目的是提供這櫬一種設(shè)備的技術(shù)，該設(shè)備能補(bǔ)償由于非線性效應(yīng)引起光信號(hào)的光纖光纜色散和傳輸質(zhì)量下降，具有勝任高功率和長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)應(yīng)有的傳輸特性，以及比以往設(shè)備有較低成本和較小尺寸的結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明的一個(gè)光傳輸系統(tǒng)，它包括發(fā)射光信號(hào)的發(fā)送器，傳送光信號(hào)的傳輸線，和接收通過(guò)傳輸線傳送的光信號(hào)的接收器。在一高輸出功率和高傳輸速率的光傳輸系統(tǒng)中，傳輸線上傳播的光信號(hào)由于非線性效應(yīng)而色散，發(fā)送器產(chǎn)生一個(gè)RZ編碼(RZ code)光信號(hào)，并發(fā)送生成的信號(hào)。
通常，這種高輸出功率和高傳輸速率的光傳輸系統(tǒng)采用NRZ編碼信號(hào)。然而，由于這種信號(hào)易受碼間干擾，色散補(bǔ)償量是很大的。補(bǔ)償光信號(hào)色散的色散補(bǔ)償器是昂貴的。此外，該色散補(bǔ)償器需要有一個(gè)放置的空間。因此，這種色散補(bǔ)償器不能減少設(shè)備的成本和尺寸。
與之相反，按照本發(fā)明，由于采用RZ編碼信號(hào)，可以抑制碼間干擾。因此，可以減小色散補(bǔ)償量。或者，按照本發(fā)明，光信號(hào)在相同的色散補(bǔ)償量下可以傳送較長(zhǎng)的距離。因此，可以減少設(shè)備的成本和尺寸。
另外，雖然接收器有一色散補(bǔ)償器，補(bǔ)償通過(guò)傳輸線的光信號(hào)色散，但發(fā)送器不需要色散補(bǔ)償器。因此，本發(fā)明有助于減小發(fā)送器的尺寸。
而且，由于發(fā)送器對(duì)RZ編碼光信號(hào)預(yù)線性調(diào)頻，并發(fā)送生成的信號(hào)，該光信號(hào)可以避免受傳輸線上非線性效應(yīng)(它正比于光信號(hào)的輸出功率)的影響。因此，光信號(hào)可以在小的色散補(bǔ)償量下傳送很長(zhǎng)的距離。
在按照本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中，放置在接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償器是由多個(gè)色散補(bǔ)償單元構(gòu)成，每個(gè)色散補(bǔ)償單元有一預(yù)定的或標(biāo)準(zhǔn)的色散補(bǔ)償量。
因此，當(dāng)用多個(gè)色散補(bǔ)償單元的組合在接收器一側(cè)調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償量時(shí)，就不需要制備一個(gè)相應(yīng)于所需色散補(bǔ)償量的色散補(bǔ)償器。所以，按照本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單的和廉價(jià)的補(bǔ)償光信號(hào)色散。
本發(fā)明的這些和其他目的，特征，和優(yōu)點(diǎn)，借助以下本發(fā)明最佳模式實(shí)施例的詳細(xì)描述，結(jié)合附圖中的說(shuō)明，會(huì)變得顯而易見(jiàn)。
圖1是普通光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概要的框圖；圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)概要的框8圖；圖3A和圖3B是解釋NRZ碼和RZ碼的示意圖；圖4A和圖4B是模擬結(jié)果表，分別說(shuō)明NRZ碼和RZ碼色散補(bǔ)償量的允許偏差；圖5A和圖5B是比較表，分別說(shuō)明光輸出功率高的情況下普通技術(shù)和本發(fā)明的傳輸范圍；圖6說(shuō)明傳輸距離隨線性調(diào)頻參量α而變化的表；圖7A和圖7B是模擬結(jié)果表，分別說(shuō)明采用外EA調(diào)制器情況下NRZ碼和RZ碼的色散補(bǔ)償量允許偏差；圖8是模擬結(jié)果表，說(shuō)明光傳輸輸出功率在外LN調(diào)制器中減小情況下的傳輸范圍；圖9A和圖9B是模擬結(jié)果表，說(shuō)明輸出功率在外LN調(diào)制器中減小的情況；圖10說(shuō)明光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中有外LN調(diào)制器的結(jié)構(gòu)表，圖11A和圖11B說(shuō)明按照本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)表；
圖12說(shuō)明光輸出在+16dBm至+17dBm范圍的情況下光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和傳輸范圍表；圖13A至圖13D是解釋色散補(bǔ)償器中一個(gè)色散補(bǔ)償單元的示意圖；圖14A和圖14B是說(shuō)明色散補(bǔ)償器一個(gè)色散補(bǔ)償單元中光開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；和圖15A至圖15C是說(shuō)明不同于色散補(bǔ)償光纖光纜的色散補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2畫(huà)出本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是一個(gè)光傳輸系統(tǒng)，其發(fā)送器采用紅線性調(diào)頻(其線性調(diào)頻參量α為正值)作為預(yù)線性調(diào)頻，利用RZ碼而不是NRZ碼。
按照本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)，發(fā)送器1與接收器3之間用傳輸線2連接。發(fā)送器1包括E/O4和后置放大器5。接收器3包括前置放大器6，色散補(bǔ)償器7，和O/E8。
當(dāng)發(fā)送器1將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)時(shí)，采用RZ信號(hào)而不是普通的NRZ信號(hào)。在RZ碼電信號(hào)被E/O 4轉(zhuǎn)換成光信號(hào)之后，對(duì)該光信號(hào)作紅線性調(diào)頻，然后送入后置放大器5。線性調(diào)頻是指在激光等技術(shù)中的現(xiàn)象，其中光脈沖的波長(zhǎng)隨著時(shí)間而變化。一般說(shuō)來(lái)，都認(rèn)為激光等技術(shù)應(yīng)該抑制線性調(diào)頻。與此相反，按照本發(fā)明，有意使光脈沖作線性調(diào)頻，為的是抵消光信號(hào)通過(guò)傳輸線產(chǎn)生的非線性效應(yīng)。
線性調(diào)頻的強(qiáng)度用一個(gè)稱之為線性調(diào)頻參量α來(lái)表示。通常，線性調(diào)頻的強(qiáng)度用α＝2·(dφ/dt)/((ds/dt)/s)來(lái)定義，其中φ是光相位，s是光強(qiáng)。特別是，在藍(lán)線性調(diào)頻的情況下，光波長(zhǎng)是朝著波長(zhǎng)更長(zhǎng)的一側(cè)變化，線性調(diào)頻參量α的值是負(fù)的。在紅線性調(diào)頻的情況下，光波長(zhǎng)是朝著波長(zhǎng)更短的一側(cè)變化，線性調(diào)頻參量α的值是正的。當(dāng)光纖光纜對(duì)光信號(hào)為正色散時(shí)，將此光信號(hào)作藍(lán)線性調(diào)頻(線性調(diào)頻參量α的值是負(fù)的)，就改進(jìn)了傳輸特性。與之相反，當(dāng)光纖光纜對(duì)光信號(hào)為負(fù)色散時(shí)，將此光信號(hào)作紅線性調(diào)頻(線性調(diào)頻參量α的值是正的)，就改進(jìn)了傳輸特性。這是因?yàn)檎⑴c藍(lán)緘性調(diào)頻結(jié)合或負(fù)色散與紅線性調(diào)頻結(jié)合，光脈沖的后沿在光纖光纜中的傳播速度要比光脈沖的前沿快。因此，該光脈沖被壓縮了。
在此光傳輸系統(tǒng)中，光信號(hào)作紅線性調(diào)頻。另外，重要的一點(diǎn)是，光信號(hào)采用RZ編碼。由于傳輸線上脈沖寬度增大，RZ編碼信號(hào)受碼間干擾的影響比NRZ編碼信號(hào)要小。因此，可以得到與發(fā)送器一側(cè)放置色散補(bǔ)償器使光信號(hào)脈沖壓縮的相同效果。所以，在按照本發(fā)明的系統(tǒng)中，可以省去發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償器。
另一個(gè)重要之點(diǎn)是，按照本發(fā)明的系統(tǒng)比采用NRZ碼的普通光傳輸系統(tǒng)有更高的輸出功率。一般地說(shuō)，當(dāng)輸出功率增加時(shí)，SPM(非線性效應(yīng))的影響增強(qiáng)，因而波形變化很大。因此，變化了的光信號(hào)不能被補(bǔ)償。在NRZ碼情況下，由于脈沖寬度取決于信號(hào)的形式，SPM的影響是不同的。當(dāng)輸出功率增大時(shí)，波形的畸變就變大。與之相反，在采用RZ碼的情況下，由于單個(gè)脈沖寬度不取決于信號(hào)的形式，即使SPM的影響是強(qiáng)的，所有脈沖同樣地變化。因此，在此情況下，波形的畸變是小的。所以，采用RZ碼比采用NRZ碼可以得到更高的輸出功率。這意味著，系統(tǒng)的增益增大了，傳輸距離可以增大。
按照本發(fā)明，采用RZ編碼信號(hào)可以省去發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償器。另外，能夠獲得高功率。
圖3A和圖3B是解釋NRZ碼和RZ碼的示意圖。
圖3A所示的上部信號(hào)和下部信號(hào)分別是NRZ碼和RZ碼。一般地說(shuō)，編碼系統(tǒng)分為NRZ編碼和RZ編碼。如圖3A所示，NRZ碼的邏輯電平“1”的時(shí)隙周期不同于RZ碼的時(shí)隙周期。在NRZ碼情況下，邏輯電平“1”占有一個(gè)完整時(shí)隙(脈沖寬度為100％)。與此相反，在RZ碼的情況下，邏輯電平“1”占有一個(gè)時(shí)隙的一部分(脈沖寬度為30％至80％，主要是50％)。
因此，由于RZ碼的脈沖寬度小于NRZ碼的脈沖寬度，當(dāng)脈沖為限帶脈沖因而波形變寬時(shí)，用RZ碼生成的脈沖對(duì)相鄰時(shí)隙的影響比NRZ碼要小。
圖3B表示這一情況。如圖3A所示，在采用NRZ碼的情況下，當(dāng)邏輯電平“1’的脈沖相繼產(chǎn)生時(shí)，脈沖寬度隨脈沖個(gè)數(shù)而增大。與此相反，在采用RZ碼的情況下，脈沖寬度總是恒定的。圖3B表示一個(gè)時(shí)隙，其中有一個(gè)NRZ碼脈沖和一個(gè)RZ碼脈沖。NRZ編碼脈沖形成在一個(gè)完整的時(shí)隙內(nèi)。另一方面，RZ碼脈沖形成在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的一部分(例如一個(gè)時(shí)隙的50％)。因此，如圖3B所示，NRZ碼脈沖比RZ碼脈沖寬。因此，NRZ碼容易受符號(hào)間干擾。所以，NRZ編碼信號(hào)的色散應(yīng)該比RZ編碼信號(hào)有更多的補(bǔ)償。與之相反，RZ碼受色散或類似的影響而展寬較小，所以碼間干擾也小。因此，當(dāng)光信號(hào)傳遞一預(yù)定距離后，RZ碼的色散補(bǔ)償量小于NRZ碼的色散補(bǔ)償量。所以，能夠省去發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償器。
圖4A和圖4B分別表示采用NRZ碼和RZ碼下色散補(bǔ)償?shù)脑试S偏差模擬結(jié)果。
模擬結(jié)果是在10Gb/sec的高傳輸速率的假定下得到的。
圖4A表示利用外LN調(diào)制器(馬赫-曾德耳型調(diào)制器)對(duì)光信號(hào)作NRZ調(diào)制的模擬結(jié)果。在此情況下，由于使用NRZ信號(hào)，故假定光信號(hào)占空比為100％，并假定線性調(diào)頻參量α為+1。此外，假定光信號(hào)的輸出功率為14dBm，并假定發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-600ps/nm(恒定)。在接收器一側(cè)，色散補(bǔ)償量從0變化到-1200ps/nm。其增量為-600ps/nm。對(duì)每一個(gè)色散補(bǔ)償量，用模擬方法得到光信號(hào)的傳輸距離。
在此實(shí)例中，傳輸距離的定義是幅度下降10％或更少和脈沖寬度的畸變?yōu)?0％或更小的情況下可傳輸?shù)姆秶?br> 參照?qǐng)D4A，在接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為0的情況下，當(dāng)總的色散補(bǔ)償量，即發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-600ps/nm時(shí)，傳輸距離可以長(zhǎng)達(dá)80km。在接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-600ps/nm時(shí)，總的色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm。此時(shí)，傳輸距離的范圍是從40km到120km。當(dāng)發(fā)送器一側(cè)的補(bǔ)償量為-1200ps/nm時(shí)，總的色散補(bǔ)償量為-1800ps/nm。此時(shí)，傳輸距離的范圍是從80km至140km。當(dāng)總的色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm或-1800ps/nm時(shí)，光信號(hào)不能在相對(duì)短的距離內(nèi)傳送。這是因?yàn)檫^(guò)大的色散補(bǔ)償造成光信號(hào)波形產(chǎn)生巨大畸變，從而不能正確地接收數(shù)據(jù)。
與此相反，圖4B表示按照本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的模擬結(jié)果。這個(gè)光傳輸系統(tǒng)采用RZ碼。在此情況下，發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為0。其他的條件與圖4A表示的條件相同。然而，由于本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)中采用RZ碼，其占空比為50％。在此情況下，雖然RZ碼的占空比為50％。但采用RZ碼可以獲得本發(fā)明的效果。一般地說(shuō)，占空比的范圍是從30％至80％。
由于色散補(bǔ)償不是在發(fā)送器一側(cè)進(jìn)行的，總的色散補(bǔ)償量等于接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量。然而，如圖4B所示，即使總的色散補(bǔ)償量為0ps/nm(即，完全沒(méi)有色散補(bǔ)償)，傳輸距離可長(zhǎng)達(dá)30km。當(dāng)接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-600ps/nm時(shí)，傳輸距離變?yōu)?0km。當(dāng)發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm時(shí)，傳輸距離的范圍是從40km至100km。當(dāng)接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-1800ps/nm時(shí)，傳輸距離的范圍是從70km至140km。
雖然圖4B所示的系統(tǒng)省去了發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償器，該系統(tǒng)能達(dá)到與圖4A所示普通NRZ系統(tǒng)相同的傳輸范圍，從而簡(jiǎn)化本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的配置。
圖5A和圖5B表示在輸出功率增大的情況下普通系統(tǒng)的可傳輸范圍與本發(fā)明系統(tǒng)的可傳輸范圍比較結(jié)果。
除了光信號(hào)的輸出功率為17dBm以外，圖5A和圖5B的條件與圖4A和圖4B的條件相同。
當(dāng)圖5A所示的普通系統(tǒng)中光輸出功率增大時(shí)，傳輸線上的非線性效應(yīng)就增大。因此，由于光信號(hào)是大大地改變了，調(diào)節(jié)色散量是很困難的。
從圖5A可以清楚地看出，假定色散補(bǔ)償量與圖4A和圖4B所示的色散補(bǔ)償量相等，在采用NRZ信號(hào)情況下，當(dāng)總的色散補(bǔ)償量為-600ps/nm時(shí)，傳輸距離可長(zhǎng)達(dá)30km。當(dāng)總的色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm時(shí)，傳輸距離的范圍是從50km至70km。當(dāng)總的色散補(bǔ)償量為-1800ps/nm時(shí)，傳輸距離的范圍是從90km至100km。因此，在此情況下，傳輸特性惡化變得很強(qiáng)。當(dāng)傳輸距離不僅在超過(guò)110km時(shí)，而且，尤其在40km或80km附近，不能正確地傳送光信號(hào)。
因此，帶有預(yù)定色散補(bǔ)償量的各種系統(tǒng)不能按照所需傳輸距離配置。所以，應(yīng)當(dāng)更加精細(xì)地調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償量。尤其是，當(dāng)光信號(hào)要傳送110km或更長(zhǎng)時(shí)，要求的色散補(bǔ)償量為1800ps/nm或更大。因此，就要求有許多昂貴的色散補(bǔ)償光纜。
與此相反，圖5B表示按照本發(fā)明采用RZ碼情況下的可傳輸范圍。參照?qǐng)D5B，即使色散補(bǔ)償量為0，傳輸距離可長(zhǎng)達(dá)80km。當(dāng)色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm時(shí)，傳輸距離可長(zhǎng)達(dá)140km。當(dāng)三種類型的色散補(bǔ)償理為0，-600ps/nm和-1200ps/nm時(shí)，光信號(hào)可以傳送到長(zhǎng)達(dá)140km，而不出現(xiàn)不可傳送的區(qū)域。有了這幾種色散補(bǔ)償量，可以實(shí)現(xiàn)將光信號(hào)傳送到長(zhǎng)達(dá)140km以內(nèi)的任何光傳輸系統(tǒng)。
由于圖5A和圖5B所示結(jié)構(gòu)的光輸出功率高于圖4A和圖4B所示結(jié)構(gòu)的光輸出功率，可以將光信號(hào)傳送到比后者更長(zhǎng)的距離。只要采用RZ信號(hào)，就可以減小系統(tǒng)的總色散量。因此，可以減少昂貴的色散補(bǔ)償光纖光纜的數(shù)量。所以，按照本發(fā)明的系統(tǒng)能降低費(fèi)用。
圖6表示線性調(diào)頻參量α與傳輸距離之間的關(guān)系。
在圖6所示的模擬結(jié)果中，利用外LN調(diào)制器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行RZ編碼。發(fā)送器一側(cè)和接收器一側(cè)的光信號(hào)色散沒(méi)有補(bǔ)償。在此例中，得到了線性調(diào)頻參量α與傳輸距離之間的關(guān)系。在此例中，假定傳輸速率為10Gbit/sec，光輸出功率為+17dBm。
在這些條件下，圖6表明線性調(diào)頻參量α的值為正時(shí)，傳輸距離隨線性調(diào)頻參量α的值而變化。尤其是，在這些條件下，線性調(diào)頻參量的值α等于+1.0時(shí)，光信號(hào)可以傳送最長(zhǎng)的距離。因此，當(dāng)光輸出功率為+17dBm時(shí)，線性調(diào)頻參量α最好設(shè)定在+1.0。
線性調(diào)頻參量α代表在發(fā)送器一側(cè)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行預(yù)線性調(diào)頻的強(qiáng)度。預(yù)線性調(diào)頻使光信號(hào)的頻率移動(dòng)，為的是補(bǔ)償傳輸線上的非線性效應(yīng)。然而，非線性效應(yīng)取決于光輸出功率。因此，當(dāng)光輸出功率增加時(shí)，非線性效應(yīng)變強(qiáng)。所以，設(shè)想光輸出功率變化時(shí)，抵消非線性效應(yīng)的最佳線性調(diào)頻參量α也隨之變化。當(dāng)傳輸距離為恒定值時(shí)，光源的頻率移動(dòng)量正比于輸出的傳輸功率。因此，線性調(diào)頻參量α的最佳值正比于輸出的傳輸功率變化。所以，在圖5中雖然線性調(diào)頻參量α的最佳值為+1.0，從輸出傳輸功率的實(shí)際范圍考慮，線性調(diào)頻參量α的最佳值范圍是從0至+2.0。
從圖4A至圖6所示的每個(gè)例中，使用了外LN調(diào)制器。當(dāng)使用外LN調(diào)制器時(shí)，由于線性調(diào)頻參量α是當(dāng)作一個(gè)常數(shù)來(lái)處理的，線性調(diào)頻參量α的最佳值可以按光輸出功率設(shè)定。作為這種外調(diào)制器的實(shí)例，通常使用外EA(電吸收)調(diào)制器(或損耗調(diào)制器)。當(dāng)使用外EA調(diào)制器時(shí)，EA調(diào)制器的線性調(diào)頻作用機(jī)理受所加電壓的細(xì)微影響。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，線性調(diào)頻參量α的值是動(dòng)態(tài)可變的。
圖7A和圖7B分別表示在使用外EA調(diào)制器情況下采用NRZ碼和采用RZ碼的光傳輸色散補(bǔ)償量的允許偏差模擬結(jié)果。
在此情況下，假定光傳輸信號(hào)的輸出功率為+17dBm，且線性調(diào)頻參量α的值在從-0.7至+2.0范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)變化。圖7A表示采用NRZ碼的情況。參照?qǐng)D7A，使用總色散補(bǔ)償量為-600ps/nm，-1200ps/nm，-1800ps/nm的三種類型，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)130km的傳輸距離。
另一方面，圖7B表示采RZ信號(hào)的傳輸距離允許偏差。在此情況中，使用總色散補(bǔ)償量為0，-600ps/nm，-1200ps/nm三種類型，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)140km的傳輸距離。然而，在此情況中，發(fā)送器一側(cè)不放置色散補(bǔ)償器。換句話說(shuō)，使用-1200ps/nm總的色散補(bǔ)償量，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)140km的傳輸距離。因此，圖7B所示總的色散補(bǔ)償量小于圖7A所示總的色散補(bǔ)償量。
因此，昂貴的色散補(bǔ)償光纖光纜的數(shù)量減少了。此外，藉助外EA調(diào)制器，能夠達(dá)到與外LN調(diào)制器相同的效果。尤其是，使用圖7B所示-600ps/nm總色散補(bǔ)償量，能夠得到長(zhǎng)達(dá)130km的傳輸距離。換句話說(shuō)，與圖7A所示的結(jié)構(gòu)相比較，使用一種類型的色散補(bǔ)償量，能夠靈活地達(dá)到更長(zhǎng)的傳輸距離(允許偏差)。
圖8表示光信號(hào)輸出功率在外LN調(diào)制器中減小的情況下傳輸距離的模擬結(jié)果。
在圖8中采用RZ碼。此外，假定線性調(diào)頻參量α為+1，且輸出功率為+13dBm。而且，在發(fā)送器一側(cè)沒(méi)有色散補(bǔ)償。在此情況下，長(zhǎng)距離傳輸所需的色散補(bǔ)償量很大。當(dāng)輸出功率減小時(shí)，即使采用RZ碼，色散補(bǔ)償量減小和傳輸距離增大的效果也失去了。因此，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的光傳輸，應(yīng)該將輸出功率增大一些。此外，應(yīng)該采用RZ碼。然而，已清楚知道，傳輸距離隨線性調(diào)頻參量α的值而變化，因而圖8中的情況可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整線性調(diào)頻參量α值加以解決。
圖9A和圖9B表示輸出功率在外LN調(diào)制器中增大的情況下的模擬結(jié)果。
在圖9A所示的情況中，線性調(diào)頻參量α的值為+1，輸出功率為+19dBm。在此結(jié)構(gòu)中，由于輸出功率大，因而非線性效應(yīng)也大，將光信號(hào)傳送一長(zhǎng)段距離所需的色散補(bǔ)償量應(yīng)該是大的。然而，在圖9A所示的結(jié)構(gòu)中，補(bǔ)償非線性效應(yīng)造成的波形畸變可以通過(guò)增加色散補(bǔ)償量而完成。因此，這個(gè)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于各種光傳輸系統(tǒng)。在此結(jié)構(gòu)中，雖然線性調(diào)頻參量α的值為+1，當(dāng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整此值時(shí)，可以改進(jìn)傳輸距離的允許偏差。
圖9B表示輸出功率為+20dBm情況下的模擬結(jié)果。
從圖9清楚地看出，當(dāng)輸出功率為+20dBm時(shí)，由于非線性效應(yīng)的影響，對(duì)波形畸變差的色散補(bǔ)償效果受到限制。使用五種類型的色散補(bǔ)償量，存在著一個(gè)光信號(hào)不能傳送到的距離。因此，為了使光信號(hào)傳送的距離長(zhǎng)達(dá)160km，應(yīng)該更精細(xì)地提供各種色散補(bǔ)償量。此外，應(yīng)該更適當(dāng)?shù)卦O(shè)定線性調(diào)頻參量α的值。與此相反，設(shè)想線性調(diào)頻參量α的值已適當(dāng)設(shè)定，即使輸出功率是+20dBm，色散補(bǔ)償量的類型數(shù)目也可以相對(duì)地減少。為了得到采用RZ碼的良好效果，據(jù)估計(jì)，輸出功率的上限在+20dBm附近。
圖10表示按照本發(fā)明使用外LN調(diào)制器的一個(gè)光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例子。
在此例中，采用占空比為50％的RZ編碼方法作為光信號(hào)的編碼方法。此外，輸出功率為+17dBm。線性調(diào)頻參量α的值設(shè)定為+1，為的是該輸出功率可以達(dá)到最長(zhǎng)的傳輸距離。光信號(hào)的色散補(bǔ)償不是在發(fā)送器一側(cè)實(shí)現(xiàn)的。接收器一側(cè)有兩種類型的色散補(bǔ)償量，即0ps/nm和-1200ps/nm。
如圖10所示，在接收器一側(cè)有色散補(bǔ)償量為0ps/nm的這種結(jié)構(gòu)，傳輸距離長(zhǎng)達(dá)80km。在接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm，則傳輸距離的范圍是從80km至150km。色散補(bǔ)償量為0ps/nm的傳輸距離與色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm的傳輸距離有重疊。因此，使用兩種類型的色散補(bǔ)償量，可以有長(zhǎng)達(dá)150km的任意傳輸距離。另外，由于色散補(bǔ)償不是在發(fā)送器一側(cè)實(shí)現(xiàn)的，可以減少色散補(bǔ)償光纖光纜的數(shù)量。換句話說(shuō)，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量種類數(shù)目只有兩個(gè)。由于一種色散補(bǔ)償量為0，所以，接收器一側(cè)所需的色散補(bǔ)償光纖光纜的種類基本上是-1200ps/nm。因此，可以減少昂貴的色散補(bǔ)償光纖光纜的數(shù)量。此外，可以減小色散補(bǔ)償光纖光纜的空間。
圖11A和圖11B表示按照本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)另外兩種結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
在圖11A所示的結(jié)構(gòu)中，采用了占空比為50％的RZ碼。線性調(diào)頻參量α的值為+1。輸出功率為+17dBm。色散補(bǔ)償不在發(fā)送器一側(cè)實(shí)現(xiàn)。圖11A所示的條件與圖10所示的條件相同。然而，在圖11A所示的結(jié)構(gòu)中，色散補(bǔ)償量種類的數(shù)目多于圖10所示的數(shù)目，為的是滿足各種光傳輸系統(tǒng)的需要。
例如，在圖10所示的系統(tǒng)中，在傳輸距離為80km處，色散補(bǔ)償量的種類應(yīng)該切換。當(dāng)光傳輸系統(tǒng)用于范圍從60km至100km的距離時(shí)，色散補(bǔ)償量的種類應(yīng)當(dāng)在80km傳輸距離處切換，所以，這是不方便的。
與此相反，在圖11A所示的結(jié)構(gòu)中，由于色散補(bǔ)償量的種類比圖10所示結(jié)構(gòu)設(shè)置得更加精細(xì)，以上的問(wèn)題可以解決。例如，當(dāng)光傳輸系統(tǒng)用于傳輸距離范圍是從60km至100kmk時(shí)，使用色散補(bǔ)償量為-600ps/nm的一種類型，就能夠?qū)崿F(xiàn)這一傳輸范圍。因此，當(dāng)光傳輸系統(tǒng)是按這一傳輸范圍配置時(shí)，就在接收器一側(cè)放置色散補(bǔ)償量為-600ps/nm的色散補(bǔ)償光纖光纜。
圖11B所示的結(jié)構(gòu)基本上與圖11A所示的結(jié)構(gòu)相同。然而，圖11B所示結(jié)構(gòu)的輸出功率(+16dBm)略低于圖11A所示的那種結(jié)構(gòu)的輸出功率。當(dāng)輸出功率減弱時(shí)，可以減輕傳輸線上非線性效應(yīng)的影響。
雖然圖11B所示結(jié)構(gòu)的傳輸距離比圖11A所示結(jié)構(gòu)的傳輸距離要短。
圖12表示光輸出功率范圍是在+16dBm至+17dBm情況下光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和傳輸距離。
圖12所示光傳輸系統(tǒng)的條件與圖11A和圖11B所示的那種條件相同。因此，在圖12所示的結(jié)構(gòu)中，采用占空比為50％的RZ碼。線性調(diào)頻參量α的值為+1。色散補(bǔ)償不在發(fā)送器一側(cè)實(shí)現(xiàn)。接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量種類為0，-600ps/nm，-1200ps/nm，和-1500ps/nm。在圖12所示的結(jié)構(gòu)中，輸出功率的范圍在+16dBm至+17dBm。然而，在圖12所示結(jié)構(gòu)的接收器一側(cè)有了與圖11A和圖11B所示結(jié)構(gòu)相同種類的色散補(bǔ)償量后，傳輸距離長(zhǎng)達(dá)150km都能滿足。
如圖10至圖12所示，采用了RZ碼，并對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行預(yù)線性調(diào)頻，其線性調(diào)頻參量α的值為正的(尤其是+1)，當(dāng)光信號(hào)傳送一段相對(duì)短的距離時(shí)，不需對(duì)該信號(hào)實(shí)行色散補(bǔ)償。換句話說(shuō)，在一個(gè)將光信號(hào)傳送一段相對(duì)短距離的光傳輸系統(tǒng)中，能夠正確地發(fā)送和接收光信號(hào)而不需要使用昂貴的色散補(bǔ)償光纖光纜。因此，可以降低該系統(tǒng)的成本。此外，由于不需要色散補(bǔ)償光纖光纜占用的空間，可以減小發(fā)送器/接收器的尺寸。
另一方面，當(dāng)在接收器一側(cè)實(shí)行色散補(bǔ)償時(shí)，使用少數(shù)幾種類型的色散補(bǔ)償量便能夠覆蓋長(zhǎng)的傳輸距離。因此，不需要使用多種類型色散補(bǔ)償光纖光纜。所以，能夠減少該系統(tǒng)的成本。
特別是，在任何情況下不需要在發(fā)送器一側(cè)實(shí)行色散補(bǔ)償。因此，由于省去了發(fā)送器一側(cè)的色散補(bǔ)償，與普通光傳輸系統(tǒng)比較，按照本發(fā)明的系統(tǒng)可以減小成本。另外，可以減少發(fā)送器的尺寸。
由于上述各例中接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量是按-600ps/nm或-300ps/nm增加的，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償器可以藉助幾個(gè)色散補(bǔ)償單元的組合來(lái)構(gòu)成，每個(gè)色散補(bǔ)償單元有相同的色散補(bǔ)償量。
換句話說(shuō)，色散補(bǔ)償量應(yīng)該隨相應(yīng)的傳輸距離(傳輸線上的色散量)而改變。在普通的方法中，色散補(bǔ)償量是按每條傳輸線來(lái)估量的，色散補(bǔ)償量設(shè)定成剩余的補(bǔ)償量為恒值。然而，在此方法中需要若干個(gè)色散補(bǔ)償器。因此，這些色散補(bǔ)償器應(yīng)該定制，所以從成本的觀點(diǎn)考慮是不適用的?；蛘?，傳輸距離按級(jí)別分類，色散補(bǔ)償量則按每個(gè)級(jí)別設(shè)定。然而，在此情況下，當(dāng)有多種類型色散補(bǔ)償量時(shí)，就需要大量備用件。因此，這個(gè)方法從成本的觀點(diǎn)考慮是不實(shí)際的。
然而，按照本發(fā)明，可設(shè)置預(yù)定補(bǔ)償量的最小單元(例如，-300ps/nm)。基本上僅使用一種類型的色散補(bǔ)償量。將多個(gè)單元逐個(gè)地連接在一起，為的是得到相應(yīng)于傳輸距離所需的色散補(bǔ)償量。有了這種色散補(bǔ)償器，即使系統(tǒng)移動(dòng)使傳輸距離發(fā)生變化，也不需要改變色散補(bǔ)償器。而只要加入所需數(shù)目的色散補(bǔ)償單元或者去掉一些色散補(bǔ)償單元。此外，由于備用件的種類只有一種，所以按照本發(fā)明的系統(tǒng)從成本觀點(diǎn)考慮是非常經(jīng)濟(jì)的。
然而，與使用的條件(比如，各種光纖的差別和輸出功率的不同)有關(guān)，采用上述方法可能得不到所要求的傳輸特性。在此情況下，可以使用附加的色散補(bǔ)償單元(其色散補(bǔ)償量為-100ps/nm)，為的是萬(wàn)一出現(xiàn)這種情況時(shí)可以精確地調(diào)整傳輸特性。
另外，有這樣一種情況，色散補(bǔ)償器的輸入/輸出功率是固定的，則色散補(bǔ)償器的損耗應(yīng)該在一預(yù)定的范圍內(nèi)而與色散補(bǔ)償量無(wú)關(guān)。這種情況的例子是，O/E的輸出功率和后置放大器的輸入功率是固定的。在此情況下，可利用一個(gè)附加的光學(xué)衰減器?；蛘?，當(dāng)光纖是拼接的，有意使兩個(gè)光軸偏離以造成損耗。因此，即使色散補(bǔ)償量是變化的，色散補(bǔ)償器的損耗滿足所要求的范圍，使得該色散補(bǔ)償器不影響其后的各個(gè)單元。
作為一種色散補(bǔ)償單元之間的連接方法，光纖光纜是拼接的(光纖是熔融的)或利用連接器。或者，這些單元可能有可拆卸的結(jié)構(gòu)。
圖13A至圖13D是解釋色散補(bǔ)償器的各個(gè)色散補(bǔ)償單元的示意圖。
圖13A和圖13B表示幾個(gè)色散補(bǔ)償單元的排列。圖13A表示色散補(bǔ)償單元的豎直或水平排列。圖13B表示色散補(bǔ)償單元的疊層排列。
圖13C和圖13D表示這些排列的連接方法。在圖13C中，輸出端或輸出端布置在面向另一個(gè)色散補(bǔ)償單元的一側(cè)。另一端布置在那個(gè)色散補(bǔ)償單元相對(duì)一側(cè)。在圖13D中，輸入端和輸出端都在色散補(bǔ)償單元的同一側(cè)。在此情況中，該單元有一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)兩個(gè)端口插入時(shí)，該單元檢測(cè)到兩個(gè)端口，并打開(kāi)關(guān)閉的部分。
在圖11A所示的系統(tǒng)中，當(dāng)使用單模光纖光纜的傳輸距離為140km時(shí)，接收器一側(cè)需要的色散補(bǔ)償量為-1200ps/nm。這個(gè)色散補(bǔ)償量可以利用四個(gè)色散補(bǔ)償單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中每個(gè)色散補(bǔ)償單元的色散補(bǔ)償量為-300ps/nm。在系統(tǒng)的傳輸距離改變?yōu)?10km的情況下，就去掉兩個(gè)色散補(bǔ)償單元。
圖14A和圖14B表示色散補(bǔ)償器的色散補(bǔ)償單元中使用的光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖14A畫(huà)出用于檢測(cè)色散補(bǔ)償單元是否插入的結(jié)構(gòu)，該色散補(bǔ)償單元具有圖13D所示的結(jié)構(gòu)。當(dāng)開(kāi)關(guān)132和開(kāi)關(guān)133閉合時(shí)，區(qū)域A與區(qū)域C之間形成一條光路。在此情況下，光從輸出口130進(jìn)入，從輸出口131出來(lái)?；蛘撸饪梢詮妮敵隹?31進(jìn)入，從輸出口130出來(lái)。色散補(bǔ)償是在該光路的A區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的。光路的C區(qū)域是一條通常的光路，它設(shè)有色散補(bǔ)償?shù)墓δ堋?br> 當(dāng)作為下一級(jí)的另一個(gè)色散補(bǔ)償單元連接到現(xiàn)有的色散補(bǔ)償單元上時(shí)，下一級(jí)的色散補(bǔ)償單元輸出口接到單元插入檢測(cè)器135和136。單元插入檢測(cè)器135和136檢測(cè)到下一級(jí)色散補(bǔ)償單元已插入時(shí)，就將信號(hào)送到單元插入檢測(cè)信號(hào)處理區(qū)137。單元插入檢測(cè)信號(hào)處理區(qū)137接收到信號(hào)后，送出一個(gè)控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)132和133。因此，開(kāi)關(guān)132和133就改變光路，使光可以在A區(qū)域與B區(qū)域之間傳播。
開(kāi)關(guān)132和133的結(jié)構(gòu)不受任何限制，只要這兩個(gè)一有接收電信號(hào)和改變光路。開(kāi)關(guān)132和133的實(shí)際例子是商品化的機(jī)械開(kāi)關(guān)。
圖14B表示一個(gè)真實(shí)的單元插入檢測(cè)器結(jié)構(gòu)例子。
單元插入檢測(cè)器放置在色散補(bǔ)償單元連接器138的轉(zhuǎn)接器139上。在圖14B所示結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)作為檢測(cè)部分141的指甲狀突出物。當(dāng)下一級(jí)色散補(bǔ)償單元輸出口上的連接器140插入轉(zhuǎn)接器139時(shí)，檢測(cè)部分141的指甲狀突出物被推動(dòng)，使得與其相連的開(kāi)關(guān)142接通。因此，產(chǎn)生了一個(gè)連接檢測(cè)信號(hào)。單元插入檢測(cè)信號(hào)處理區(qū)137檢測(cè)到連接檢測(cè)信號(hào)，就變換色散補(bǔ)償單元的光路。
在以上描述中，使用了色散補(bǔ)償光纖光纜。然而，可以使用其他的色散補(bǔ)償裝置。
圖15A至圖15C表示不同于色散補(bǔ)償光纖光纜的色散補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
圖15A表示光纖光柵型色散均衡器。
光纖的折射率做成柵狀(柵的部分用參考數(shù)字144表示)。即，光纖的折射率是周期性變化的。折射率的周期逐漸地變化。當(dāng)光進(jìn)入光纖中時(shí)，此光反射到與其波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的不同位置。換句話說(shuō)，此光按波長(zhǎng)產(chǎn)生延遲。延遲的光被循環(huán)器145取出并色散。當(dāng)光纖光柵的光輸入方向相反時(shí)，可以得到相反符號(hào)的色散特性。
圖15B表示波導(dǎo)型色散均衡器。
例如，波導(dǎo)146是用硅(Si)襯底上的石英(SiO2)構(gòu)成的。放置一個(gè)相移器149，使得上波導(dǎo)147的相位與下波導(dǎo)148的相位不同。相移器149使輸入光信號(hào)中長(zhǎng)波長(zhǎng)分量在下面一側(cè)傳播，使輸入光信號(hào)中短波長(zhǎng)分量在上面一側(cè)傳播。當(dāng)光信號(hào)在這種波導(dǎo)中傳播多次后，可以得到負(fù)性色散特性。通過(guò)調(diào)整相位，也可以得到符號(hào)相反的色散特性。一個(gè)相移器149的實(shí)例可以是薄膜加熱片。
圖15C表示諧振型色散均衡器。
一個(gè)全反反射鏡151和一個(gè)半透明反射鏡150面對(duì)面放置。當(dāng)光從半透明反射鏡150進(jìn)入時(shí)，適合于兩個(gè)反射鏡之間距離的波長(zhǎng)分量在其間被多次反射。因此，產(chǎn)生了諧振態(tài)。在諧振波長(zhǎng)附近，那個(gè)被反射了與頻率成正比預(yù)定次數(shù)的分量返回了。當(dāng)這個(gè)分量進(jìn)入循環(huán)器時(shí)，對(duì)應(yīng)于那個(gè)頻率(波長(zhǎng))的光被延遲了。因此，光的色散可以均衡。取決于利用的是比諧振頻率高還是低的光波段，可以得到相反的色散特性。
因此，按照本發(fā)明，發(fā)送器并不總是需要色散補(bǔ)償器，光傳輸系統(tǒng)可以用低成本制成。
另外，當(dāng)采用RZ編碼光信號(hào)且以紅線性調(diào)頻作為發(fā)送器一側(cè)的預(yù)線性調(diào)頻時(shí)，可以增加光傳輸距離。因此，按照本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)是非常有效的。
雖然本發(fā)明已結(jié)合最佳模式的實(shí)施例給以展示和描述，那些此專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在其形式和細(xì)節(jié)上作以上和各種其他的變動(dòng)，省略和補(bǔ)充。
權(quán)利要求
1.一個(gè)傳送高輸出功率光信號(hào)和有高傳輸速率的光傳輸系統(tǒng)，其中光信號(hào)因非線性效應(yīng)而色散，此光傳輸系統(tǒng)包括發(fā)送器，用于產(chǎn)生RZ編碼光信號(hào)，并傳送編碼后的信號(hào)；傳輸線，用于傳播光信號(hào)；和接收器，用于接收通過(guò)所述傳輸線傳送的光信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中所述接收器有一色散補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償通過(guò)所述傳輸線傳送的光信號(hào)的色散。
3.按照權(quán)利要求2的光傳輸系統(tǒng)，其中僅僅所述接收器有所述色散補(bǔ)償器。
4.按照權(quán)利要求2的光傳輸系統(tǒng)，其中所述接收器的色散補(bǔ)償量為-2400ps/nm或較小些。
5.按照權(quán)利要求1或2的光傳輸系統(tǒng)，其中，所述發(fā)送器預(yù)線性調(diào)頻此光信號(hào)，并傳送線性調(diào)頻后的信號(hào)。
6.按照權(quán)利要求5的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器對(duì)光信號(hào)預(yù)線性調(diào)頻的方式是，線性調(diào)頻參量α的值為正值。
7.按照權(quán)利要求6的光傳輸系統(tǒng)，其中線性調(diào)頻參量α的值是在0至2的范圍。
8.按照權(quán)利要求5的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器對(duì)光信號(hào)的預(yù)線性調(diào)頻的方式是，線性調(diào)頻參量α的值動(dòng)態(tài)可變，如同一個(gè)外EA調(diào)制器。
9.按照權(quán)利要求2的光傳輸系統(tǒng)，其中所述色散補(bǔ)償器是由色散補(bǔ)償光纖光纜構(gòu)成。
10.按照權(quán)利要求2的光傳輸系統(tǒng)，其中所述色散補(bǔ)償器是由光纖光柵構(gòu)成。
11.按照權(quán)利要求2的光傳輸系統(tǒng)，其中所述色散補(bǔ)償器是由波導(dǎo)型色散均衡器構(gòu)成。
12.按照權(quán)利要求2的光傳輸系統(tǒng)，其中所述色散補(bǔ)償器是由諧振腔型色散均衡器構(gòu)成。
13.按照權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器產(chǎn)生的光信號(hào)波形占空比是在30％至80％的范圍。
14.按照權(quán)利要求1的光傳輸系統(tǒng)，其中所述發(fā)送器發(fā)出的光信號(hào)輸出功率是在13dBm至20dBm的范圍。
15.按照權(quán)利要求6的光傳輸系統(tǒng)，其中線性調(diào)頻參量α的值接近+1，傳輸距離的范圍從0至80km時(shí)，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為0ps/nm，傳輸距離的范圍從80km至150km時(shí)，色散補(bǔ)償量在-1200ps/nm左右，所以，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量是隨相應(yīng)的傳輸距離而改變的。
16.按照權(quán)利要求6的光傳輸系統(tǒng)，其中線性調(diào)頻參量α的值接近+1，傳輸距離的范圍從0至60km時(shí)，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量為0ps/nm，傳輸距離的范圍從60km至100km時(shí)，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量在-600ps/nm左右，傳輸距離的范圍從100km至130km時(shí)，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量在-1200ps/nm左右，傳輸距離的范圍從130km至150km時(shí)，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量在-1500ps/nm左右，所以，接收器一側(cè)的色散補(bǔ)償量是隨相應(yīng)的傳輸距離而改變的。
17.一個(gè)與光傳輸系統(tǒng)一起使用的色散補(bǔ)償器，它用于補(bǔ)償在傳輸線上傳播的光信號(hào)的色散，此色散補(bǔ)償器包括多個(gè)色散補(bǔ)償單元，其中每個(gè)單元有一預(yù)定的色散補(bǔ)償量。
18.按照權(quán)利要求17的色散補(bǔ)償器，其中所述色散補(bǔ)償單元與預(yù)備好的單元結(jié)合使用，為的是精細(xì)地調(diào)整色散補(bǔ)償量。
19.按照權(quán)利要求17的色散補(bǔ)償器，其中每個(gè)所述色散補(bǔ)償單元的色散補(bǔ)償量為-300ps/nm。
20.按照權(quán)利要求17或18的色散補(bǔ)償器，其中所述色散補(bǔ)償單元之間是用熔融光纖連接的。
21.按照權(quán)利要求17或18的色散補(bǔ)償器，其中所述色散補(bǔ)償單元之間是用連接器連接的。
22.按照權(quán)利要求17的色散補(bǔ)償器，其中光損耗量是通過(guò)調(diào)節(jié)光纖之間拼接損耗設(shè)定的。
23.一個(gè)傳送高輸出功率光信號(hào)并有高傳輸速率的方法，其中傳輸線上傳播的光信號(hào)因非線性效應(yīng)而色散，此方法包括的步驟為產(chǎn)生一個(gè)RZ編碼的光信號(hào)；傳送編碼后的光信號(hào)；和接收編碼后的光信號(hào)。
24.按照權(quán)利要求23的方法，其中接收步驟具有步驟補(bǔ)償該光信號(hào)的色散。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其中色散補(bǔ)償量為-2400ps/nm或較小些。
26.按照權(quán)利要求23或24的方法，其中傳送步驟具有步驟預(yù)線性調(diào)頻該光信號(hào)。
27.按照權(quán)利要求26的方法，其中預(yù)線性調(diào)頻的線性調(diào)頻參量α值是正值。
28.按照權(quán)利要求27的方法，其中線性調(diào)頻參量α的值是在0至2的范圍。
29.按照權(quán)利要求26的方法，其中預(yù)線性調(diào)頻的線性調(diào)頻參量α的值動(dòng)態(tài)可變，如同一個(gè)外EA調(diào)制器。
30.按照權(quán)利要求23的方法，其中以該傳送步驟傳送的光信號(hào)的波形的占空比是在30％至80％的范圍。
31.按照權(quán)利要求23的方法，其中以該傳送步驟傳送的光信號(hào)的輸出功率是在13dBm至20dBm的范圍，
32.按照權(quán)利要求27的方法，還包括的步驟有設(shè)定預(yù)線性調(diào)頻的線性調(diào)頻參量α值為+1；當(dāng)傳輸距離在0至80km的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)色散的補(bǔ)償為0ps/nm；和當(dāng)傳輸距離在80km至150km的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)色散的補(bǔ)償為-1200ps/nm。
33.按照權(quán)利要求27的方法，還包括的步驟有設(shè)定預(yù)線性調(diào)頻的線性調(diào)頻參量α值為+1；當(dāng)傳輸距離在0至60km的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)色散的補(bǔ)償為0ps/nm；當(dāng)傳輸距離在60km至100km的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)色散的補(bǔ)償為-600ps/nm；當(dāng)傳輸距離在100km至130km的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)色散的補(bǔ)償為-1200ps/nm；當(dāng)傳輸距離在130km至150km的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)色散的補(bǔ)償為-1500ps/nm。
全文摘要
在一個(gè)包括發(fā)送器,接收器,和傳輸線的光傳輸系統(tǒng)中,傳輸線連接發(fā)送器與接收器,色散補(bǔ)償器放置在接收器內(nèi)。發(fā)送器包括E/O(電光信號(hào)轉(zhuǎn)換器)和后置放大器。將經(jīng)RZ編碼的光信號(hào)提供給E/O。發(fā)送器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行預(yù)線性調(diào)頻。預(yù)線性調(diào)頻是通過(guò)紅線性調(diào)頻實(shí)現(xiàn)的。紅線性調(diào)頻的線性調(diào)頻參量α值是正值。當(dāng)實(shí)現(xiàn)預(yù)線性調(diào)頻時(shí),可以抵消傳輸線上光信號(hào)的非線性效應(yīng)。另外,采用RZ編碼信號(hào),可以減輕符號(hào)間干擾。
文檔編號(hào)H04B10/04GK1192091SQ97120418
公開(kāi)日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1997年10月9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(qǐng)人:富士通株式會(huì)社