[发明专利]利用光子晶体光纤实现10Gbit/s光信号色散补偿的设计方法

说明书

1.技术领域

本发明设计涉及高速光纤通信系统，特别涉及一种利用光子晶体光纤实现10Gbit/s光信号色散补偿的设计方法。

2.背景技术

对于基于10Gb/s及以上的高速或超高速光纤通信系统来说，限制光通信系统发展的主要矛盾已由损耗受限转变为色散受限。目前全世界已经铺设了上亿公里的普通单模光纤(G.652)，它的零色散点在1.31处，在1.55um低损耗窗口有17ps·nm^-1·km^-1左右的色散，这已成为普通单模光纤通信系统升级到高速或超高速光纤通信系统的主要障碍之一。后来人们又针对于WDM系统研制出了非零色散位移光纤(NZDSF)G.655，从而使传输距离扩大到600km也不必在光纤中间进行色散补偿，但当系统升级到40Gb/s时，随着信号带宽和传输距离的增加不仅普通单模光纤即使是NZDSF也需要进行色散补偿。目前提出的色散补偿方案主要包括色散补偿光纤(DCF)、预啁啾、频谱反转、色散管理传输及啁啾光纤光栅等。其中，DCF技术以其补偿带宽大、技术相对成熟和简单、对传输格式和比特透明、升级潜力大、性能稳定以及与WDM兼容等优点而得到广泛应用。

近几年，一种新型的光纤-光子晶体光纤(PCF)受到了人们的广泛的关注，同时也成为诸多科研工作者研究的热点。原因就是光子晶体光纤相对于普通光纤具有许多突出的优点，例如：允许改变纤芯面积，以削弱或加强光纤的非线性效应；可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。PCF可以把零色散波长的位置移到1um以下；通过改变光子晶体光纤的包层结构参数可以制作出具有高双折射效应的光子晶体光纤。这些优越特性将在光通信、光电子学和信息科学等方面有广泛的应用，在这里我们主要关注光子晶体光纤的色散特性。由于光子晶体光纤独特的色散特性，使得它在色散管理方面具有突出的优势。而这些研究设计已经成为国内外研究的热点。

3.发明内容

为了克服现有技术中的上述缺点，本申请提出一种利用大色散光子晶体光纤补偿普通单模光纤色散的设计方法。用26米大色散光子晶体光纤实现了对10Gb/s光脉冲信号在2.163km普通单模光纤中传输所积累色散的完全补偿，得到了很好的色散补偿效果。

为达到上述目的所采用的技术方案是：通过合理调节光子晶体光纤中空气孔及孔间距的大小和气孔的排列方式，可以获得具有较大色散量(或正或负)、大范围色散平坦及零色散点在几百纳米等特性的光子晶体光纤。在本设计中所用的光子晶体光纤(英国blaze-photonics公司生产)在1550波段附近具有很大的负色散，我们将利用它的这一特性对普通单模光纤进行色散补偿。图1为该光纤的截面扫描电镜图。图2为我们利用相移法测得的该光纤色散随波长变化关系曲线。通过进一步计算可得在1550、1545nm波长处的色散值分别为1023.9、1003.4ps/km.nm，这是普通色散补偿光纤所不能达到的。

利用大色散光子晶体光纤补偿普通单模光纤色散的设计有益效果是，光子晶体光纤可以在很大的频率范围内支持光的单模传输；通过改变光子晶体光纤的包层结构参数可以制作出具有高双折射效应的光子晶体光纤；利用中空光子晶体光纤可以实现超低损耗光传输等。这些优越特性将在光通信、光电子学和信息科学等方面有广泛的应用，在这里我们主要关注光子晶体光纤的色散特性。由于光子晶体光纤独特的色散特性，使得它在色散管理方面具有突出的优势。其中利用光子晶体光纤的色散特性用于色散补偿、光孤子产生和传输、有源器件的制作等。

4.附图说明

图1光子晶体光纤截面图

图2色散参量D随波长变化关系

图3基于光子晶体光纤的10Gb/s色散补偿系统实验装置图

图4初始脉冲形状

图5经过2.163kmG.652光纤后脉冲形状

图6经过26米光子晶体光纤补偿后的脉冲形状

图7调节偏振控制器得到两个偏振模式输出

5.具体实施方式