[发明专利]减少四波混合的方法和装置

说明书

发明领域

本申请是基于申请日为1998年3月25日的临时申请60/079，308的。我们要求以该临时申请的申请日为优先权日。

本发明涉及光波传输系统，尤其涉及在这样的系统中减少四波混合的方法和装置。

技术描述

四波混合(FWM)是一种当例如在分波长多路复用(WDM)中多个波长(频率)同时沿光纤传播时，光学波导光纤所表现出来的非线性效应。特别是，频率f₁、f₂和f₃的信号产生一组在频率f₄的第四“串话”信号，这里，f₄是由下式给出的：

f₄=f₁+f₂-f₃并且其余的f₄是由其他的组合，即，将两个频率相加，并减去第三个，而给出的。总而言之，如果我们从三个信号频率开始，四波混合产生九个f₄。对于“N”个开始频率，四波混合结果数大大变大，这是因为三个频率的每一种排列都可以产生一个FWM音。

FWM信号强度取决于原始起始频率下的功率电平、光纤色散和信道的间距。采用光放大器来实现光纤传输系统中不重复的长度产生了更高的功率电平，因此也产生了更强的FWM信号。另外，当采用色散平移的光纤时，由于减少了光纤色散自然给出的相位失配，使四波混合得到增强。

用于稠密波长划分多路复用系统的国际电信协会标准进一步加剧了该问题的严重性。具体说来，ITU规定，WDM系统应当在信道间具有某一容限的相等的频率间隔，例如，200GHz的信道间隔具有在每一信道中心频率周围±40GHz的容限(ITU网格)。精确相等的间隔意味着许多的四波混合结果将与信道频率吻合(重叠)。当实线ITU标准即当每一信号的频率是ITU标准时，串话为最大。

由于这些考虑，当今的四波混合是光纤传输系统中的一个限制性的非线性过程。

在一些论文中，已经出现了针对这些问题的几种采用信号信道间不均等间隔的建议。见J-S.Lee和D-H.Lee的OFC进展(OFC Proceedings),FC5,393(1998)；F.Forghieri,R.W.Tkach,A.R.Chraplyvy和D.Marcuse,IEEE光子学技术论文集(IEEE Photonics Technol.Lett).,6,754(1994)；以及F.Forghieri,R.W.Tkach和A.R.Chraplyvy,J.光波技术(J.Lightwave Technol.),13,889(1995)。

这些安排信号信道的方案有几个缺点。首先，它们依赖于烦琐的找寻信道最佳位置，即，实现与FWM分量的最小重叠的位置的数学计算。尽管这些算法可以找到FWM障碍(penalty)处于其最小值的位置，但由于含有一组不是容易理解的相互关系的信道频率，其结果的信道位置在实践中是很复杂的。

其次，这些方案中具有许许多多的不使用的信道间隙，而使传输带宽明显扩展；由于波长划分多路复用的总体目标是尽可能多地在给定带宽中放入信道，从而给出了明确不想要的结果。

第三，这些方案通常不会产生满足ITU网要求的信道位置。因此，尽管它们可以减少四波混合，但这样的减少是以在全球范围内损失WDM技术标准为代价的。

发明概述

因此，本发明的目标是提供一种减少光波传输系统中的四波混合的改进的方法和装置。更确切地说，本发明的目的是提供这样一些方法和装置，这些方法和装置(1)在实践中便于实施，(2)不会显著增加带宽，(3)满足WDM系统的ITU标准。

为了实现这些目的，本发明提供了一种操作这样的系统的光波传输系统和方法，其中的系统包含多个具有下述性能的光源：

(1)光源在一些标称频率下工作，这些频率相互隔开一个标称频率间隔△F；

(2)将光源以相邻标称频率对，按从最低标称频率到最高标称频率的方式分组；

(3)每隔一个对使频率增加△v；以及

(4)使其余对的频率减小△v’；这里，△v和△v’都小于△F，并且△v和△v’中的至少一个大于零。

如果光源数(N)不是偶数，那么有一对中就只包括一个光源。如果频率对是这样编号的，即1，2，3，…，N/2，那么具有增加频率的对可以是奇数对或偶数对。