[发明专利]使用具有成对正交关系的光学信道的光通信系统和方法

说明书

技术领域

本申请主要涉及使用波分复用(WDM)技术的光通信系统，尤其是，涉及 使用具有成对正交关系的光学信道的光通信系统和方法。

背景技术

诸如“海底”或“潜艇”系统的长距离光通信系统的信号容量，在过去十年已经 大规模增加。例如，一些长距离光学放大海底通信系统能够以每秒10吉比特 (Gbps)或更大的速度传输信息。然而，长距离通信系统在假设信号传播所必须 经过的较长距离(例如，一般600-12000公里)情况下特别容易受到噪声和脉冲 失真的影响。由于这些长的距离，这些系统需要沿着传输路径周期性放大。为 了最大化光纤网络的传输容量，单个光纤利用公知为波分复用(WDM (wavelength division multiplexing))的技术可承载多个光学信道。例如，单个光 纤可以在相应的波长承载32个独立的光学信号，在光纤的低损耗窗口中传播， 例如，介于约1540和1564.8纳米之间(例如，在0.8纳米中心上的信道中传播)。 然而，发射到传输媒介中的信号经受光纤非线性、环境因素、偏振模色散 (polarization mode dispersion)，其导致脉冲变宽、信道重叠、失真和噪声累积， 这有助于降低信噪比。

对于长距离传输，高光学信号功率被使用，其由于这些光纤非线性而导致 光学信号的相移。所导致的相移对应于施加于光学信号的波长调制。当光学信 号的不同部分具有不同的波长时，由于光纤媒体中所固有的色散特性，这些不 同的部分可能以不同的速度沿传输光纤传播。在传播一段距离之后，较快的部 分可能会超越并添加到较慢的部分而造成振幅失真。此外，四波混频(“4WM (four wave mixing)”)是非线性效应，其导致多个波相互作用，并以特定的频 率产生新的波。当这个新产生的波干扰WDM信道中的其他信道时，这个新产 生的波可能会导致串扰。

Q因子是在通信系统中的接收电路处的电学信噪比(SNR)的度量，其描 述了该系统的误比特率(BER(bit error rate))性能。Q因子是反相关于当比特 流通过传输路径传播时所发生的BER。BER在低信噪比(SNR)时增加，而在 高SNR时降低。低于指定率的BER可通过设计提供大于预定率的SNR的传输 系统来获得。预定的SNR基于最大指定的BER。为了获得低BER，SNR必须 要高，这可能需要信号功率处于由于光纤非线性而引起不期望的相位失真的水 平。

电信号处理，如纠错和检测技术可用于通信系统中用以改善BER性能。前 向纠错(FEC(Forward Error Correction))是使用在发射机端处被计算和插入到 数据流中的冗余代码的一种纠错类型。在接收机端，数据流被处理，用以纠正 比特误差。虽然与数据一起传输FEC代码的需求由于提高所传输的比特率而对 物理传输信道的传输容量有消极影响，但利用FEC技术使传输系统的净性能得 到提高。

为了应对与光纤非线性相关的高信号功率的所诱发的相移效应，比特同步 正弦相位调制(bit synchronous sinusoidal phase modulation)有时在发射机处被给 予光学信号用以提供啁啾调制格式(chirped modulation format)。一种啁啾调制 格式被称为啁啾RZ(CRZ)。CRZ波形的固有频带扩展对相邻的WDM信道可 能间隔多近以及随后对在特定频谱带(spectral band)中信道的数目施加限制。

鉴于这些限制，为了增加所述频谱带中信道的数目，交替的光学信道可以 以正交偏振(orthogonal polarization)关系的形式被传输。这降低了信道之间的 相互作用(例如，四波混频)和因此降低损害。这项技术已被用来证明大频谱 效率。然而，为了进一步提高WDM系统中的频谱效率，光学信道被设置得更 加紧密，从而对如何发射信号以及如何检测信号以维持足够的信噪比提出了严 格的要求。

附图说明

因此，以上述本发明特征可以被详细地理解的方式，如上简单概述的对发 明更具体的说明可以通过参考实施例的方式来进行，其中一些实施例通过附图 来说明。然而要注意的是，附图仅仅图解说明了本发明的典型实施例，因此不 应被视为限制其范围，对于发明还可允许其他具有同等效力的实施例。

图1是符合本发明的一个示例性实施例的发射机的示意图；

图2是符合本发明的一个实施例的具有成对正交偏振的光学信道的图形表 示；