[发明专利]光学系统

说明书

本发明涉及多波复用光通讯系统，如波分复用(WDM)系统，尤其是涉及多波复用光信号的色散的控制。

光通讯系统是通讯网络中重要的且发展迅速的部分。在此所用的“光通讯系统”用语与任何使用光信号在光媒质中传输信息的系统有关。这种光学系统包括，但不限于电信系统，有线电视系统和局域网(LANs)。在Gower Ed．OpticalCommunication Systems，(Prentice Hall，N．Y．)中描述了一些光学系统。目前，大部分光通讯系统都配置为在一个或多个光导上携带一个窄波带的光通道。为了传输来自多源的信息，现在采用波分复用(WDM)的方法。在一个波分复用(WDM)系统中，复合光信号在一个光导中传送，其中的每个光信号都为窄波带，而且每个波带的中心波长不同。

一种典型的光学网络是由多个由许多用于在其间承载WDM信号的不同光路连接形成的波节组成。一般说来，每一条光路都将给在其中传输的信号成分带来色散。在此处所用的色散一词是指那种不好的效果，即一个光信号的组分在一条光路上传输时根据其波长的不同而得到的不同的延迟。这种在波长间隔为△λ=λ₁-λ₂的信号成分之间引入的延迟之差△t可用数学式表达为△t=t₁-t₂，其中：t₁是波长为λ₁的第一个信号成分所受的延迟，t₂是波长为λ₂的第一个信号成分所受的延迟。通常色散由传统的光纤引入。光路比如光纤中的色散D(即那条路径引入延迟差的趋势)可用数学表达式表达为D=△t／L。△λ，其中：△t是两个波长相距△λ的光信号成分经过长为L的路径所引入的延迟的差异。光纤中，现在所用的D的典型值为16ps／(nm．km)。

在光通讯系统中出现的一个难题是根据它们的波长循着不同路径通过网络的光信号的不同部分所经历的传播时间或延迟的变化很大。当它在此网络中传输时，这将导致一个相应的被传输的数字脉冲的延伸或展宽。为了克服这个难题，需要一种方法，它能够在网络中的某一点根据光信号中各部分的波长有选择地给各部分光信号引入一个补偿延迟。

现有技术中对一个光学网络中的一个WDM光信号(它包括一个信号组，其中的每一个信号都有不同的光谱，每一个信号占有一个含有不同波带的不同的光通道)中不同成分的不同延迟所采取的方法是用一个长的纤维状的布拉格光栅反射该信号。这种方法有一个缺陷，即它只能引入一个固定的延迟。而且，为保证光栅的各区含有具有匹配WDM信号的每个通道的共振频率的成分并且沿光栅长度方向上共振频率的变化被设定为用于反射信号中光谱的不同成分，以便补偿累积的有差异的延迟组，这种方法需要建立一个很长的具有很低的展宽压缩(即光栅各成分的共振频率沿其长度方向上变化非常慢)的光栅。这种长的、被渐变地线性调制的、固定长度的光栅具有对光谱宽度的固定斜率的延迟。所以，它们非常适合用于补偿特定的固定路径长度中的色散。如果在通过网络的不同路径中选择确定光学网络中的不同通道，那么这些通道中的每一个将需要不同斜率的延迟／光谱宽度。这种对长光栅共振频率随光纤轴向位置变化很小且为线性的要求将给线性调制带来局部畸变的危险，其中的局部共振频率的变化与光栅区域反向。这将有一个给光栅引入不希望的Fabry-Perot etalon的缺陷，它会导致检测过程中信号的畸变和损失。

本发明提供了一种系统，用于补偿光信号的色散，其中系统包括一个延迟装置，它用于在光信号的两个谱线分离的成分之间引入一个差动延迟，这是根据信号成分的波长通过反射有选择地给光信号提供的延迟成分；其中，系统还包括调节装置，它用于调节在两个被反射的谱线分离的成分间的差动延迟。

在本发明的一个优选的实施例中提供这样一个系统，它还用于补偿单个光路中谱线分离的复合光信号中的色散；其中，系统包括一组延迟装置，一个信号一个；而且，系统中包括用于调节每个光信号的两反射成分之间引入的差动延迟的调节装置。

在本发明的一个优选的实施例中提供了一种系统，用于相对于该复合光信号的另一个光信号有选择地延迟复合光信号中的一个光信号。

在本发明的一个优选的实施例中提供了一种系统，用于在一个延迟装置中为复合光信号中的一个信号提供一个群延迟，而且还为第二个延迟装置中的相同或相反的信号提供另一个群延迟，其中的第二延迟装置可提供一个较大范围的群延迟，在整个延迟中可包括零。

在另一些实施例中正的和负的延迟均适用，即，不管引入的延迟随着波长的增加是增加还是减少。