[发明专利]用于数字信号的光传输的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及光通信，更具体地说，涉及用于生成光信号，以便通 过呈现出高程度的总色度色散的光信道(尤其是光纤)进行长距离传输的 方法和设备。

背景技术

在现代的通信系统中，广泛采用将信息信号调制到光载波上的光传 输。特别地，广域通信网络采用使用单模光纤来以非常高的比特速率传输 数字信息的长距离传输链路，其中，在每个光纤上使用一个或多个光载波 或波长。数据在需要某种形式的再生之前可以在单模光纤中传输的距离受 光衰减和脉冲色散的限制。实用光放大器的出现已经基本消除了损耗限 制，特别是对于工作在可以应用掺铒光纤放大器的、波长在1550nm附近 的第三光通信窗口的系统。然而，导致脉冲展宽的、包括色度色散和偏振 模色散(PMD)的色散作用仍然是这样的系统中发生失真的重要原因， 如果不对其进行管理或补偿，可严重限制光传输距离。

随着光数据信道的比特速率的增加，由色度色散引起的问题迅速增 加。这是因为，一方面，增加比特速率导致传输信道的光谱宽度增加，从 而由于色度色散而导致脉冲展宽的增加。另一方面，增加比特速率还导致 比特周期，即连续比特之间的时间间隔减小。特别是在波分复用数字传输 系统中，因为低的一阶色散值由于非线性作用而与增加的失真相关联，所 以通过采用在传输波长附近具有低色散值或零色散值的光纤来减小脉冲 展宽是不实际的。

再次，由于减小的比特周期，在某种程度上还由于光谱展宽，特别是 在考虑到高阶PMD作用时，在更高的数据速率的情况下，PMD的影响 也增加。

因此，能够在光纤传输区段内补偿色散的影响的方法和设备在高容量 光传输系统中越来越重要。

补偿色度色散的影响的已知方法包括：发送激光器的预啁啾、数据信 道的中距光相位共轭(mid-span optical phase conjugation)、使用与光纤 传输区段具有相反的色散特性的啁啾光纤布拉格光栅(chirped-fiber Bragg grating)、以及使用高色散的色散补偿光纤。

然而，这些方法并非没有缺点。特别是，所有方法都基本上在光域内 操作，并通常使用提供固定色散补偿量的部件。因此，这些部件应该被设 计成和/或被构造成与它们所安装的特定传输区段的特性相匹配，且它们 不容易动态适应于不同的传输区段中或者呈现出变化的总色度色散的系 统中的使用。

另一方面，设计和构造可包括软件部件且非常适应于变化的需求的电 子系统相对简单，这些电子系统包括模拟和/或数字系统。特别地，自适 应电子设备已广泛应用于射频(RF)通信系统，包括能够动态补偿或均 衡信道特性的无线系统和有线系统。因此，近来感兴趣的是设计使得更复 杂的电子处理技术能够用于减轻光传输区段中色散的影响的方法和设备。 例如，可以使用电子色散补偿来升级现有的传输链路，而不替换或加强已 安装的光设备。此外，电子色散补偿器可以被设计成适应性地响应诸如可 能发生在采用全光交换和传输技术的系统中的总色散的动态变化。

在光传输系统内实现电子色散补偿的重要障碍是：大多数高带宽光系 统在发送器处采用强度调制，同时在接收器处采用直接检测。强度调制导 致光信号具有置于中心光载波频率附近的两个频率边带，而对这样的信号 的直接检测导致光相位信息丢失，其中光相位信息需要被用来使得一般是 色散且特别是色度色散的影响能被补偿。因此，提出了在接收端执行电子 色散补偿的方法，其包括发送不具有由强度调制引起的传统双边带频谱的 信号。特别地，提出了使用光单边带(OSSB)或残余边带(VSB)的电 子色散补偿方法，其中，光相位信息在光接收器处被直接转化为电相位信 息。另外，提出生成这样的信号，在该信号中，数个RF副载波在发送的 单个光边带内被复用。因为每个这样的副载波可以具有比发送光信号的全 部带宽窄很多的带宽，所以可实现增加的色散容许量。

然而，先前提出的利用OSSB传输和/或RF副载波复用的电子色散 补偿技术仍然受到许多限制。首先，包括RF滤波器、混频器等的RF部 件的质量和成本限制了可以采用的RF副载波的数目以及副载波复用的光 谱效率。此外，在RF副载波必须被解复用并被独立补偿或均衡的接收器 处，存在类似的限制和/或成本的影响。另外，迄今为止提出的系统呈现 出相对较差的光功率效率。