[发明专利]按光信号功率优化光纤传输线中色散的方法和装置

说明书

本发明涉及一种方法和装置，用于按光纤传输线内传播的光信号功率来优化光纤传输线的色散。更具体说，本发明涉及一种方法和装置，它令光纤传输线上某特定点的色散为零，然后按光信号功率在该特定点的下行方向添加色散，使总色散优化。

采用光纤传输线的光传输系统被用来传送颇为大量的信息。例如，10Gb/s的光传输系统现已实际装备在干线光通信中。然而，由于用户要求快速传送更大量的信息，因此要求进一步增加光传输系统的能力。

正在考虑选用时分多路复用(TDM)(包括光学时分多路复用(OTDM)和波分多路复用(WDM)作为这类高能力的光传输系统。例如关于TDM技术，全球研究的很大部分都在进行40Gb/s系统的研究。

色散(群速度色散(GVD))是限制40Gb/s系统传输距离的因素之一。因为色散容限反比于比特率的平方，在10Gb/s时的色散容限大约是800ps/nm，在40Gb/s时要减小16倍，大约减小至50ps/nm。

例如，在被测试验中，信号光波长为1.55μm(此时石英光纤中的传输损耗是最低的)的光学时分多路复用(OTDM)信号，通过一单模光纤(SMF)传送50km的距离。SMF有一零色散波长，此波长是1.3μm。这种SMF是全球最广泛安装的那种光纤。输入的信号光功率是+3dBm，比特率是40Gb/s。用色散补偿光纤(DCF)进行色散补偿。为保持功率代价(光信号接收灵敏度经传输而降低)在1dB范围内(色散补偿容限)，允许的色散补偿值范围的宽度是30ps/nm。此值换算成具有色散值为18.6ps/nm/km的SMF的长度，是2km或短于2km。

还有，在一个地面系统中，中继器的距离是不均匀的。因此，对每个中继段都必须作十分精确的色散补偿。

另一方面，传输线中的色散会因例如温度的变化而随时间改变。例如对50km长的SMF传输，当温度在-50至100℃间变化时，传输线色散的变化量可估算如下：

(传输线零色散波长的温度依赖性)×(温度变化)×(色散斜率)×(传输距离)=0.03nm/℃×150℃×0.07ps/nm²/km×50km=16ps/nm。

此值比30ps/nm的色散容限的一米还大，因此在系统设计时不能忽略。

在上述被测试验中，如果系统启动时，色散补偿量已按-50℃优化，随后在系统工作时假定温度升至100℃，那么1dB代价判据不可能被满足(情况更坏的条件)。

还有，随色散补偿器的特性与结构不同而不同，色散补偿量只能设置在分立的值上，于是在系统开始工作时，往往没有选择余地，只能把色散补偿量设置在与最佳值略有偏离的数值上。在这种情形下，即使温度变化小于150℃，也有可能不满足1dB代价判据。

为此，本发明的一个目的，是为40Gb/s或更高速率的超高速光传输系统提供一种自动色散补偿系统。

本发明还有一个目的，是提供一个这样的色散补偿系统，它能在系统开始工作时为光纤传输系统每一中继段优化色散补偿量，而且还能在系统工作过程中，根据传输线色散值的变化，进行色散补偿量的优化。

本发明另外一个目的，是提供这样一种自动色散补偿系统，该系统不但可用于SMF传输系统，而且还可用于使用1.55μm频带色散移位光纤(DSF)的其他传输系统，这种光纤在该波长处有低的色散值。

本发明还有一个目的是提供一种色散控制方法和装置，即使在信号光功率大到明显出现非线性效应时，它也能正确地控制光传输线中的色散。

利用所提供的方法和装置，可以达到本发明的各个目的，此方法和装置(a)确定光传输线中与光传输线传送的光信号功率相对应的最佳总色散量；(b)控制光传输线的色散，使总色散沿着光传输线直至某特定点都近似为零；(c)添加色散到光传输线上，以及到所确定的最佳总色散量。添加色散时，色散可在光传输线该特定点下行方向的某一点上加进去。

上述(b)点控制色散的过程可按多种不同方法实现。例如，控制色散的过程可以包括：(ⅰ)检测光信号中特定频率分量的强度，该光信号有一条强度对总色散的特征曲线，曲线上至少有两个峰；(ⅱ)控制传输线的总色散量，使特定频率分量的强度基本上成为强度对总色散特征曲线上两个最高峰间的极小。假定光信号被比特率为B比特/秒的数据信号调制，那么该特定频率分量最好取光信号的B赫兹分量。