[发明专利]一种光纤非线性和色散效应补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传输系统，尤其是涉及一种光纤非线性和色散效应补偿装置。

背景技术

在高速光纤传输系统中，引起传输损耗以及波形失真的两个最主要的因素就是光纤的色散以及非线性效应。光纤色散会导致脉冲的展宽，从而会影响数据传输速率以及传输距离。光纤非线性效应的强弱取决于入射光强，它会限制发送端信号的功率。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。反向传输能够同时补偿光纤的色散以及非线性效应，因而在光纤传输系统中得到了广泛应用。

反向传输实质是光纤传输的一个逆过程，该过程可以通过数字信号处理或采用具有与原光纤相反的参数的光学器件来实现。在反向传输过程中，由于色散和非线性效应的相互作用，色散需要被完全补偿而光纤非线性需要被部分补偿。在光纤传输过程中，非线性效应会使信号产生非线性相移，因此补偿光纤非线性需要产生相应的负的非线性相移。但是由于噪声等随机因素对信号幅值的影响，需要补偿的相位值是很难确定的。在零色散光纤中，有噪声时的最佳相移值大约是无噪声时相移值的一半，并且这个比例会随着色散值的不同而发生改变。现有的基于反向传输的接收机中，控制非线性补偿的参数大多是不可变的，即每一段反向传输所补偿的相移值是恒定的。虽然通过仿真以及实测可以找到一个最佳的相移值使得接收信号的误码率达到最小，但这种方法并不能完全的补偿光纤的非线性效应，仍具有很大的改良空间。另外也有对每一段的非线性补偿系数都进行优化的方法，该方法虽然能得到很好的补偿效果，但是其复杂度高，工作量大，不易于操作。

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实现复杂度低、误码率低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：

一种光纤非线性和色散效应补偿装置，由多段反向传输模块级联而成，该装置的非线性补偿参数成线性变化；

所述反向传输模块满足以下反向传输方程：

∂A∂z=(-D^-ξN^)A]]>

其中，A为光纤信号的包络，z为传输距离，分别为线性算子与非线性算子，α，β₂，β₃分别代表衰减、群速度色散以及色散斜率，γ代表非线性系数，ξ为非线性补偿参数，0≤ξ≤1，ξ随着反向传输模块的段数成线性变化。

所述反向传输模块的实现方式为数字信号处理方式，具体为：

采用两个参数a，b控制ξ的大小，使ξ值随反向传输段数成线性变化，即ξ＝an+b，n表示第n段反向传输模块，n＝1，2，...，N，N为反向传输模块的总段数。

所述参数a，b采用梯度下降法实现自适应调节。

所述反向传输模块的实现方式为光学器件，此时，每段反向传输模块包括硅波导、波导耦合器、环形谐振腔和色散补偿波导，每段反向传输模块的所述硅波导、色散补偿波导依次顺序连接，所述环形谐振腔设在硅波导上，所述波导耦合器设置在硅波导和环形谐振腔之间，多段反向传输模块级联后的两端分别设有光纤-波导耦合器。

所述环形谐振腔产生用于补偿光纤的非线性效应的非线性相移，该非线性相移的值随着硅波导和环形谐振腔之间耦合系数的改变成线性变化。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、与固定的非线性补偿参数相比，本发明误码率大大降低，能够适用于更长距离、更高速率的光纤传输；与对每一段非线性补偿参数都进行优化的方法相比，本发明只需优化最多两个系数，大大降低了系统复杂度，减少了工作量。

二、采用数字信号处理实现的非线性补偿参数成线性变化的光纤非线性和色散效应补偿装置能够灵活的改变非线性的补偿值，其非线性补偿值的控制参数可以随接收信号误码率的大小进行自适应调节。