專利名稱：一種抑制自相位調制(spm)的方法
技術領域：
本發明涉及光信號長距離傳輸技術，具體是用于長距離傳輸系統的一種抑制自相位調制(SPM)頻譜展寬的方法。
圖1是一種典型的G655光纖長距離級連傳輸系統圖。從圖1中我們可以看到，32路10G信號經過合波器后合成到一路光纖中，然后經過EDFA(摻鉺光纖放大器)放大到一定光功率以后輸入至長途光纖中進行傳輸，并且在每經過70-100km光纖進行一次光中繼放大，并根據需要每隔一級或幾級光中繼進行色散補償，最后傳輸到接收端用分波器分成32路10G信號光。在G655光纖傳輸系統中由于G655光纖色散較小，為了節省成本一般如圖1所示每4級光中繼進行一次集中色散補償。
為了傳輸更遠距離，自然希望增加信號的入纖功率，而信號功率增大，會產生嚴重的非線性效應。在2.5G以上SDH長距離級連傳輸系統中，當信號光功率超過一定域值以后產生SPM(自相位調制)效應，導致光信號頻譜展寬和系統接收性能惡化。其中SPM(自相位調制)效應在光脈沖上升沿產生負啁啾、在下降沿產生正啁啾，如圖2所示，導致光信號頻譜展寬，并通過色散嚴重影響系統性能。SPM效應主要與光脈沖峰值功率、上下沿時間以及上下沿斜率相關。光脈沖峰值功率越強、上下沿時間越長、上下沿斜率越大，SPM效應越強。如果沒有色散作用，SPM效應僅僅影響光信號的相位變化，對于光脈沖強度沒有影響。但是當色散存在時，則會將SPM響應導致的相位變化轉化為光脈沖的強度變化，從而影響系統性能，色散越大，這種相位噪聲向強度噪聲的轉換越強，對系統惡化越嚴重。
目前，解決此問題的方案主要是降低入纖功率，通過減小入纖功率抑制SPM效應的產生，最終改善系統性能。這種方案實現簡單，但存在以下缺陷1.對于單波或少量幾波波分復用長距離傳輸系統，此技術犧牲了傳輸距離。
2.對于多波長波分復用長距離級連傳輸系統，此系統提高了對系統功率平坦度的要求。
本發明是這樣實現的用于長距離傳輸系統的抑制自相位調制(SPM)的方法，基于含合波器、光纖放大器、多段長途光纖以及連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站的系統，其特征在于包括以下步驟在長距離級連傳輸過程中，采用不同的色散補償模塊，分散進行色散補償。在每一級光中繼站中進行色散補償和光中繼放大，調整光脈沖形狀，減小其上下沿時間，增加功率平坦區時間，使它接近入纖前的光脈沖形狀，以抑制自相位調制效應。
一種用于長距離傳輸系統的光中繼站，包括光纖放大器和衰減器，其特征在于還設有一個色散補償模塊(DCM)。
本發明方法主要通過合理地管理整個光纖通信系統的色散分布，分散進行色散補償，調整信號光脈沖的形狀，使其盡量接近入纖前的光脈沖形狀，從而抑制SPM效應的產生和影響，大大降低它造成的頻譜展寬程度以及系統性能的惡化程度，使系統性能達到相關標準的要求。
本發明充分拓展了單波(或少量幾波波分復用)長距離傳輸系統的傳輸距離，降低了對多波長波分復用長距離級連傳輸系統系統功率平坦度的要求，使系統成本降低。
本發明經過仿真、模擬，實驗，以及實際傳輸系統的應用試驗，經實踐，可靠可行。
圖1所示傳統的光纖長距離級連傳輸系統如上文所述，此處不再贅述。
圖2為高斯函數和高階高斯函數的波形及其產生的啁啾SPM效應。從圖2可以知道，光脈沖的形狀嚴重影響SPM效應的強度，而色散作用是導致脈沖形狀發生改變的主要原因。而且SPM效應本身并不直接影響系統接收性能，而是通過色散起作用的。也就是說色散同時影響SPM效應產生的相位噪聲強度以及相位噪聲向強度噪聲的轉化強度，因而對色散進行有效的科學管理是十分重要的。本發明科學色散管理主要體現在色散補償模塊上，即針對傳輸鏈路上光釬的色散、傳輸距離以及光信號脈沖的各種參數選擇不同的色散補償模塊，用于相應的光中繼站中。
圖3演示了色散對光信號脈沖形狀的影響。如圖3a所示，入纖前光脈沖功率平坦區很寬，上升沿和下降沿所占比例較小，光脈沖峰值功率較低。而經過50kmG655光纖以后的光脈沖(見圖3b)由于受到色散的影響，脈沖功率平坦區變窄，峰值功率增加，上升沿和下降沿所占時間較大，而且上升沿和下降沿的斜率與無色散作用脈沖相比并沒有降低。因而SPM效應在脈沖經過一定的色散積累后對脈沖的影響會加強。
下面以無初始啁啾光脈沖為例說明色散如何影響SPM效應。光脈沖在G652或者G655光纖中傳輸一段距離以后，在色散作用下高頻分量傳輸快、低頻分量傳輸慢，導致頻譜展寬，上升沿和下降沿時間變長，脈沖平坦部分占整個脈沖時間比例變小。在經過光中繼放大后，脈沖峰值功率變高，而上升沿和下降沿的斜率并沒有下降，如圖3b中經過50kmG655光纖傳輸后的脈沖形狀。這樣在進入下一段光纖傳輸時SPM效應比無色散積累的脈沖強很多。如果在光中繼放大時同時進行色散補償，將脈沖形狀補償至如圖3a入纖前脈沖形狀，則可以很好地抑制SPM效應。
圖4為對原有系統改進后的典型系統結構圖。多路信號經過合波器合成一路，經衰減器輸入到摻鉺光纖放大器進行放大，然后輸入到長距離光纖中進行傳輸。長途光纖分多段，在相鄰兩段長途光纖之間連接一級光中繼站。
光中繼站包括摻鉺光纖放大器(EDFA)、衰減器和一個色散補償模塊(DCM)。所述色散補償模塊是根據傳輸鏈路上光釬的色散、傳輸距離以及光信號脈沖的各種參數選擇的。圖4所示每一個光中繼站包括兩個摻鉺光纖放大器(EDFA)、兩個衰減器以及一個色散補償模塊(DCM)，第一摻鉺光纖放大器輸入端接一個衰減器，另一個衰減器和色散補償模塊接于第一摻鉺光纖放大器輸出端與第二摻鉺光纖放大器輸入端之間。
通常，在實際系統中相鄰光中繼站之間光纖的距離差別較大，為了節約成本大多采用類似圖1所示的集中補償方式，但是這種方式限制了各個信號波長的單波入纖功率。本發明在長距離級連傳輸過程中，采用不同的色散補償模塊，分散進行色散補償。如圖4采用在每一級光中繼站均進行色散補償的方式，并且根據10G光源的啁啾狀況在信號輸入到每一段光纖前均將脈沖調整到近似圖3所示入纖前脈沖形狀，這樣大大抑制了SPM效應的影響，減小了對每段光纖的入纖單波功率的限制，對于DWDM系統來說則減小了對功率均衡能力的要求。其它如XPM效應等非線性效應也受到光脈沖形狀的影響，通過綜合考慮多種非線性效應，調整級連系統每段光纖輸入脈沖的形狀，可以對SPM效應、XPM效應等非線性效應有很好的抑制作用。
圖5和圖6分別為圖1和圖4傳輸系統在不考慮光脈沖啁啾等因素時簡化的色散分布圖，通過比較圖5和圖6就可以得到集中補償和分散補償的區別。如圖5所示，由于圖1系統中每4個光中繼進行一次色散補償，在進行色散補償前色散值不斷累積，除第一、五段光纖外每段光纖入纖時信號都已經積累了一定的色散值，此時SPM效應較為嚴重。而從圖6所示色散分布圖可以看出，每段光纖入纖時色散累積量幾乎為零，此時SPM效應較弱。如果考慮脈沖啁啾等因素，則每段光纖入纖時的色散累積值不再是越小越好，而是需要保持一個合適的值，這就存在科學管理色散分布的問題，也就是通過調整色散補償，使得信號光在輸入各段光纖時脈沖形狀調整到類似圖3a所示的入纖前狀態。
在每一個光中繼站進行色散補償，使光脈沖進入長距離光纖進行傳輸時色散值最小，這樣降低SPM效應強度，減小SPM效應對脈沖畸變作用的積累，從而抑制了光信號頻譜展寬和系統性能惡化。此例是以無初始啁啾脈沖為例，對于有初始啁啾脈沖，仍然采用分散色散補償方案，但色散補償量需要根據初始啁啾情況進行調整。
權利要求
1.用于長距離傳輸系統的抑制自相位調制(SPM)的方法，基于含合波器、光纖放大器、多段長途光纖、以及連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站的系統，其特征在于包括如下步驟在長距離級連傳輸過程中，采用不同的色散補償模塊，分散進行色散補償。
2.根據權利要求1所述抑制自相位調制(SPM)的方法，其特征在于在長距離級連傳輸過程中，在每一級光中繼站中進行色散補償和光中繼放大，調整光脈沖形狀，以抑制自相位調制效應。
3.根據權利要求1所述抑制自相位調制(SPM)的方法，其特征在于所述色散補償模塊是根據傳輸鏈路上光釬的色散、傳輸距離以及光信號脈沖的各種參數選擇的。
4.一種用于長距離傳輸系統的光中繼站，包括光纖放大器和衰減器，其特征在于設有一個色散補償模塊(DCM)。
5.根據權利要求4所述用于長距離傳輸系統的光中繼站，其特征在于所述的色散補償模塊和一個衰減器接于第一光纖放大器輸出端與第二光纖放大器輸入端之間。
全文摘要
一種抑制自相位調制(SPM)的方法，基于含合波器、光纖放大器、多段長途光纖、及連接在相鄰兩段長途光纖之間光中繼站的傳輸系統，其特征是在長距離級連傳輸過程中，采用不同的色散補償模塊，分散進行色散補償，調整光脈沖形狀，使其盡量接近入纖前的光脈沖形狀。其通過合理管理系統色散分布，調整光脈沖的形狀，從而抑制SPM效應的產生和影響，大大降低了它造成的頻譜展寬程度以及系統性能的惡化程度，降低了對傳輸系統系統功率平坦度的要求，使傳輸距離充分拓展。
文檔編號H04B10/12GK1463090SQ0212055
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月30日 優先權日2002年5月30日
發明者申安樂, 封君, 馬先 申請人:華為技術有限公司