[发明专利]一种带有谐振腔的光纤非线性和色散效应补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤非线性和色散效应补偿装置，尤其是涉及一种带有谐振腔的光纤非线性和色散效应补偿装置。

背景技术

如图2所示，光纤通信系统主要由发射机、光纤传输以及接收机三大部分组成，发射机包括光源以及调制器，发射机发出的信号经过N段的光纤链路进行传输，每传输一段需要用放大器对信号进行放大，以补偿传输过程中的衰减，经过光纤传输后的信号被接收机接收，接收机的作用是对接收到信号进行色散以及非线性效应的补偿，并通过相干解调模块进行解调，还原出原数字信号。

光纤非线性效应主要是由克尔效应(Kerr effect)引起的，指的是介质的折射率随着光的强度而改变的一种现象。光的强度越强，所受的非线性效应越大。光纤的色散效应指的是不同频率的光信号以不同的速度传播的现象，它会导致脉冲的展宽。在光纤传输过程中，光纤的非线性与色散会相互作用，并且随着传输距离的增加而不断累积，从而限制了光纤的传输距离。因此，光纤色散以及非线性效应成为了实现超高速、超长距离光纤传输的一个最大障碍。

目前大多数的光纤色散以及非线性效应补偿技术都是通过数字信号处理的方式实现的，例如常用的数字反向传输技术就是通过数字信号处理来解逆的非线性薛定谔方程从而实现光纤传输的逆过程。这类方法虽然能够较好的补偿光纤的色散以及非线性效应，但是对于超高速、超长距离的光纤传输来说，该方法的计算量很大、复杂度很高，并且只能离线处理，不能实现实时的非线性及色散补偿。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带有谐振腔的光纤非线性和色散效应补偿装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带有谐振腔的光纤非线性和色散效应补偿装置，包括光纤，该装置还包括环形器、光纤-波导耦合器、硅波导、波导耦合器、谐振腔和啁啾光栅，所述的光纤、环形器、光纤-波导耦合器、硅波导和啁啾光栅依次顺序连接，所述的波导耦合器设置在硅波导和谐振腔之间：

所述的谐振腔利用其非线性光学特性产生非线性相移，补偿光纤的非线性效应；所述的啁啾光栅的栅格周期沿轴向变化，能够使多种不同波长的入射光在不同的位置反射，产生大的群时延斜率，补偿光纤的色散效应。

所述的谐振腔利用其非线性光学特性产生非线性相移，具体为：当谐振腔处于欠耦合区时，产生负的非线性相移；当谐振腔不处于欠耦合区时，利用硅波导的四波混频效应产生输入信号的共轭信号，共轭信号经过波导谐振腔产生正的非线性相移，等效于原信号产生负的非线性相移。

所述光纤非线性及色散补偿装置的实现方法如下：

1)所述波导耦合器与谐振腔构成的环形谐振器由硅波导材质制作而成，其非线性折射率n₂的值为3×10^-18m²/W，是普通二氧化硅材质的100倍。同时，硅波导的有效面积能够做到很小，其非线性系数γ的值与二氧化硅光纤的相比能提升10000倍，更适合用于光纤非线性效应的补偿。

2)所述谐振腔能够使腔内的光强得到大大增强。环路光强与入射光强的比值为谐振腔的累积因子B。B的计算式如下：