[发明专利]利用虚波长路由的全光通信网的色散补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种WDM(波分复用)全光网中虚波长路由的色散补偿方法。

背景技术

人类社会正在向信息社会发展，光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在信息领域起着举足轻重的作用。光纤中的色散是指当光纤传输脉冲信号时，例如光纤数字通信方式，脉冲信号在传输过程中被展宽的现象。光纤的色散现象对光纤通信是极为不利的。在光纤通信系统中，光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，例如当1.55μm的光信号在正色散光纤中传输时，谱线中高频成份传输速率较高，其携带的信号能量将逐渐集中到脉冲的前沿，低频成份速率较低，能量将逐渐集中于脉冲的后沿，从而出现在光纤传输过程中脉冲不断展宽，相邻脉冲可能发生重叠的现象，即产生码间干扰，形成传输码的失误，造成接收误码率的增大，导致传输速率降低，从而减少了通信容量，并且也限制了光纤的传输距离。

目前常用的点对点色散补偿方法有：

一、利用色散补偿光纤。这种光纤具有较大的负色散，可以用来抵消常规光纤在1.55um波段的正色散，这种方法的优点是补偿带宽较宽，易于安装，缺点是需要的补偿光纤较长，引入损耗较大。

二、采用预啁啾技术。预啁啾的思想是通过对光源附加一个正弦调制，使得脉冲前沿的频率降低，后沿的频率升高，这样在一定程度上补偿了传输过程中由于色散造成的脉冲展宽。这种方案的特点是无需对传输和接收部分作改动，只需在发送激光器上加一个额外的正弦调制即可。但是它要求采用外调制方式，激光器的调频特性要求高。

三、采用啁啾光纤光栅。在光纤或波导上刻蚀一些光栅可以控制光在其中的反射，从而实现光信号的延迟，起到补偿色散、压缩光脉冲的目的。这种补偿方法的优点是体积小，插入损耗小，成本低，可在10Gb/s速率上补偿500km常规光纤上的色散。其缺点是补偿带宽较窄。

四、频谱反转法。这种方法是利用光纤中或半导体光放大器中四波混频效应或差频产生效应在传输中距处将频谱反转，使原来的高频成份变成低频成份，而原来的低频成份则变成了高频成份。之后，光信号再经过下半段光纤传输，则原来速率慢的信号成分经非线性变化后传输速率变得较快，反之亦然，从而起到色散补偿的作用。对于四波混频效应而言，参见图1所示，图中ω_s是信号的中心频率，ω_p是泵浦光频率，ω_c是四波混频的产物，其频谱与ω_s相位共轭，即频谱反转。有ω_c＝2ω_p-ω_s；而对于差频产生效应而言，ω_c＝ω_p-ω_s。

随着传统和新兴电信业务的增加，使光纤通信系统的传送容量不断提高，但是传统的电交换方式已不能够适应通信业务量增加的要求，以光传输、光交换为核心技术的全光通信技术应运而生，在各种全光通信的网络方案中，比较容易实现和实用的是基于光波分复用(WDM，Wavelength DivisionMultiplexing)技术的全光网络。

WDM全光网由一些波分复用链路和光网络单元组成，在光域上实现传输、复用、选路、监视和保护的功能。WDM全光网有两种路由方式：波长路由(Wavelength Path)与虚波长路由(Virtual Wavelength Path)。前者是在进行通信的节点之间建立一条直通的光通道并为之分配唯一的波长；而后者由于中间节点具有波长变换的能力，在进行通信的节点之间建立起光通道后，再沿着光通道逐段链路地进行波长分配。由于虚波长通道在不同的链路可以使用不同的波长，从而提高了波长的利用率，降低网络阻塞概率，简化了网络的管理和控制。

波长变换技术是虚波长路由的基础。常用的波长变换技术主要有：光/电-电光型、基于半导体光放大器的交叉增益调制和交叉相位调制型、基于光纤或半导体光放大器中四波混频效应型以及光控激光器型。在各种波长变换技术中，只有基于光纤中、半导体光放大器中或激光器中的四波混频效应或差频产生效应的波长变换技术可以实现频谱反转，相对于差频产生效应而言，四波混频的方案容易实现且容易实用化。下面我们用频谱反转器来统一表示基于这两种效应的波长变换器，用频谱反转效应来表示能够实现频谱反转的四波混频效应或差频产生效应等各种效应。