CN101562483A - 涉及光相位共轭器的方法和系统 - Google Patents

Abstract

在多信道光通信系统中，通过反转信道频率顺序以及进行频移而获得光相位共轭器所希望得到的效果。通过使用一个包括对多信道信号进行多路分解的序列，使一个相应的光相位共轭器工作在独立多路分解的信道上或者在多路复用该信号之后使用频移器，这样的影响可以纠正。这样的序列结合一个互补操作－光相位共轭器补充一个频移器序列，或进行频移，以补充一个光相位共轭补偿序列。

Description

涉及光相位共轭器的方法和系统

本申请是申请号为200410044773.6、申请日期为2004年5月18日、发明名称为“涉及光相位共轭器的方法和系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及多信道光通信并尤其涉及与光相位共轭器(OPC)相关的多信道光通信。

背景技术

在多信道光通信中，使用多个信道(通常多达256个信道)传送信息。每个信道利用一个相关窄范围的波长(一般在0.1埃和25埃之间的一个波长)中的调制载波光信号传送信息。从而如图1所示一个信道系列，7、8、9和10(每个表示为对应于其中央波长的一个箭头)构成一个说明性的光通信系统的信号传送能力。依靠这个系统，较长的波长比较短的波长传输得快或者较短的波长比较长的波长传输得快。假设较长的波长传输较快，在特别信道中，一个特别信道中的脉冲在通过该光通信系统的一个部分之后将被扩展以展宽该脉冲。一般，色散补偿器被用于去除每个信道中这样的脉冲扩展。

新提出的系统被描述于Brener，I.等人(2000)“在长光纤跨度中使用一个LiNbO₃相位共轭器和喇曼放大消除所有克尔非线性效应，”光纤通信研讨会，Post deadline Paper PD 33-1中，预计OPC另外使用于其他例如分布式喇曼放大器之类的器件。一个OPC有包括信号相位共轭的影响并预计用于减小光纤中非线性影响相关的问题。随着更多器件加入光通信系统，在信号上尤其在多信道环境中的综合影响变得复杂。

发明内容

人们意识到在多信道系统中，随着信道的频率顺序反转并随着以频率35为对称的信道频移，在通过一个OPC传播之后的对应于信道31，32，33的结果信号被共轭，并且在频率上被改变为分别如图2所示的31’，32’，33’。对基于四波混合机制或级联三波混合操作的器件，在该OPC泵浦频率周围的信道频率被反映。对基于一个非级联三波混合机制运转的器件，在该OPC泵浦频率的一半周围的信号频率被反映。(见Chou，等人IEEE光子学技术证书，11，653(1999)级联三波机制的示例)。为了简化将参考对所有器件的泵浦频率的反映发生频率周围的频率，不考虑机制。对许多系统，因为关于该OPC之后的新波长一般与OPC之前的不同的线路性质，信道顺序的反转和频率的转变不被接受。此外，信道顺序的反转和信道频率的转变可能降低在光网络中的波长处理效率且降低在所给出的传输线路中使用放大器带宽的效率。从而需要近似地校正频率转变并重排信道。不过，任何这样的近似法将被完成而不重大影响由OPC产生的相位共轭并用于例如减小非线性影响。

通过光操作的一个特殊设置，可能校正信道顺序反转以及频率转变而不损害由OPC产生的所希望得到的相位修改。对三个操作的这个设置包括该多信道光信号的多路分解，对于至少一个多路分解信道的一个OPC或频移器的使用，以及随着该OPC或该频移器的处理，至少一个信道与至少一个其他信道的多路复用-无论这个信道是否经过一个OPC或一个频移器。从而，在本发明的上下文中，使用一个或两个可能的DM序列，即一个多路分解器接着一个用于每个将被共轭化的信道的OPC接着用于被称为共轭器DM序列组合中的一个多路复用器或类似于一个多路分解器接着一个用于独立信道的频移器并接着一个用于被称为频移器DM组合中的多路复用器。这个三个普通操作的设置(在本发明上下文中被称为一个DM序列的包含共轭器DM和频移器DM两者)被与一个互补操作共用，即如果一个频移器被用于该DM序列中的一个OPC或如果一个OPC被用于该DM序列中的一个频移器。例如在多路复用的信号上使用的两个OPC如同一个频移器般操作，即不改变通过此传播的多路复用多信道信号的相位或信道顺序而是频移信道频率。这样的频移器对一个共轭器DM序列而言是一个补充器件。该共轭器DM将OPC处理的信道的相位共轭化，剩下该OPC处理的信道的顺序而频移所处理信号的频率。作为一个补充器件，频移器不将该信道的相位共轭化而频移频率以校正由该共轭器DM序列引起的频移。可能将一个频移器序列(或单独操作)使用在该共轭器DM序列之前，在该共轭器DM序列之后，或该频移器序列的执行部分在该共轭器DM序列之前而其余在该共轭器DM序列之后。

类似地，当补充OPC将该信道的相位共轭化并还原该信道顺序时，一个频移器DM频移该信道的频率和顺序。不管该OPC被用于该频移器DM之前或之后，都可以达到相同的影响。同样可能在多条信道的DM序列中使用独立OPC或频移器优于单信道。在这样的方式中多条信道，而非独立信道的反转被完成。从而在本发明的上下文中，术语信道包括少于该信号所有信道的多条信道。

附图说明

图1示出多信道系统特征；

图2示出一个OPC的影响；以及

图3-13举例说明本发明。

具体实施方式

如上文所述，本发明包括与一个互补操作相结合使用DM序列。尽管本发明对这个概念而言是一般性的，为了说明，参考五个优选实施例描述本发明。然而本发明不仅仅限制于这样的实施例。对于每个实施例，实现每个实施例的有用的器件组合如图2、5、8、11、12所示，以FS指示一个频移器，对应于实施例1到5，Demux是一个多路分解器，Mux是一个多路复用器以及OPC是一个光相位共轭器。

在第一实施例中，频移器包括两个OPC并且多信道信号首先顺序地通过这两个OPC，以完成该频移。(为了说明的目的，将依照有三个不同中央波长的三个信道进行描述。但本发明不限于任何特定数量的信道并且选择三个信道单纯是为了简化说明。类似地两个OPC操作被用于举例说明一个频移器。但是，可以在一个操作或一系列操作中完成这样一个频移。然而该频移器无论使用一个单独器件以执行一个单独操作或是多个器件执行一个序列的操作都同样可应用于本发明。)

因此在三个信道31，32，和33的情况中，图2中在受限于一个有泵浦频率35的OPC的，每个信道的脉冲被共轭化并且每个信道在该泵浦频率周围被反射所以它们的新频率分别为31’，32’，和33’。如图2所示，因此这些信道在频率上被频移并且它们的顺序被反转。从该第一OPC输出的信号接着被输入一个第二OPC，该第二OPC有如图3所示的示例泵浦频率36。依照一个OPC的动作，每个信道的相位被共轭化并且对于该泵浦频率，其频率被反射。因此信道33’被频移为33”所示的频率，32’被频移为32”的频率，以及31’被频移为31”的频率。另外因为初始的多信道信号经历了两次相位共轭化，每个信道的相位在通过该第一OPC之前都和初始相位相同。该频移器例如两个OPC的全部影响，是每个信道都没有相位共轭化，而是每个信道的频率从31，32，和33分别频移到31’，32’，和33’，而不改变这些信道的顺序。

经过多路复用的信道31”，32”，和33”接着被多路分解。频移的量可能无论如何都随该信道而改变。其中的所有或者某些信道接着受到适合这样的信道的单独OPC。换句话说，用于每个这样多路分解的信道的OPC有一个不同的激发波长，所以经历这个相位共轭化的信道被频移，例如，完全还原成其原始频率。(再次为了简化描述，将以被频移的所有三个信道的术语讨论，尽管这不在本发明的每个实施例中要求，即可能仅仅对所有信道的部分补偿频移。)

因此如图4所示信道31”受到泵浦频率为37的一个OPC。结果信道31”的相位被共轭化并且在经历频移之前，有一个完全与信道31相同的频率。类似地受到泵浦频率为35的一个OPC的信道32”被相位共轭化并频移到频率32”，完全等同于原始频率32。在一个对应的方式中，信道33”通过泵浦频率为39的一个OPC，随着共轭化相位和完全等同于频率33的频率，频移为频率33”。(本质上说，本发明上下文中的相同频率意味着在125GHz/cm中的频率。)

该共轭器DM序列的全部影响是共轭化受到它们各自的OPC的信道的相位，以及不依靠另一个信道，独立地频移每个处理过的信道的频率。(尽管在一个优选实施例中，该信道被频移成它们的原始频率，但可能当维持信道的原始顺序并共轭化它们的相位时，在所有创造性的实施例中将该信道频移为优于原始信道频率的频率)。结合共轭器DM序列和补充器件，一个频移器的有利结果是，当维持所希望得到的信道顺序和当校正信道频率时，不限于通过对所有信道使用一个单独的OPC，如图2所示规定的影响，共轭化所选择信道的相位。

在第二实施例中，在补充频率补偿器之前执行一个共轭器DM序列。从而如图5所示，信道61，62，和63在多路分解之后通过泵浦频率为65，66，和67的OPC传播，输出的信道的相位被共轭化并且对应于频率61’，62’，和63’。因此这些相位被共轭化，这些频率被频移，但信道的顺序不变。这些信道接着被多路复用。在这个共轭器DM序列之后执行一个或一系列的补充频移操作，例如，如图6所示，多路复用的63’，62’，和61’通过泵浦频率为68的OPC传播。为了完成该频移器序列，信道63”，62”，和61”通过泵浦频率为69的OPC以产生信道63”，62”，和61”。作为DM序列和补充频移器的结果，每个信道的相位从其原始相位被共轭化，这些频率被还原，例如，还原为原始信道并且信道的顺序与原来的一样。

在第三实施例中，一个频移序列的部分首先被执行，接着执行该共轭器DM序列，最后执行剩下的频移序列。如图8所示该多信道信号91，92，93受限于一个泵浦频率为95的OPC。结果是所有信道相位的共轭化，信道顺序的反转，以及频率的频移。完成频移序列的一个部分后，执行一个共轭器DM序列。换句话说信道93’，92’，和91’被多路分解。被多路分解的信道分别通过泵浦频率为96，97，和98的OPC传播以产生多路分解信道93”，92”，和91”。如图9所示，选择泵浦频率96到98，所以该信道的顺序仍被反转，这些频率再次被频移，信道93”，92”，和91”被多路复用。多路复用的信号通过图10中泵浦频率为99的OPC传播以完成该频移器序列。这些信道的顺序被反转，所有信道的相位被共轭化，并且频率被频移。结果是每个原始信道的相位被共轭化，并且信道的顺序不受影响，以及信道91”，92”，和93”中每个信道的频率完全与其原始信道91，92，和93一样。从而，使用通过一个共轭器DM序列分离步骤的频移序列同样可以产生所希望得到的结果。

在第四实施例中，图11中的信道101，102，和103由泵浦频率为105的OPC(补充器件)处理以分别将这些信道频移为101’，102’，和103’。这些信道的顺序被反转并且每个信道被共轭化。该信道101’，102’，和103’被多路分解并且每个信道的频率分别还原为101，102，和103。在这样的频移之后，这些信道被多路复用，完成频移器DM。这些信道大体上每个都被共轭化，而不是同样的频率顺序也不是原始频率。

在第五实施例中，图12中的信道111，112，和113被多路分解并分别频移为111’，112’，和113’。这些信道从而被反转频率顺序，频率被频移，而相位不被共轭化。为了完成该频移器DM，这些信道接着被多路复用。被多路复用的信号通过图13中泵浦频率为115的OPC(该频移器DM的一个补充器件)传播。从而这些信道中的每一个信道被共轭化，并且作为结果的信道111”，112”，和113”被还原为111，112，和113的原始频率。

如上文所述，为了说明的目的，第五实施例被详细描述。不是所有信道都需要限于DM序列；该频移器不必是两个OPC以及；信道的数量不必为三个。另外特定的泵浦频率，使用于该频移器序列的泵浦频率涉及到使用于该DM序列的频率，这样该组合频率是一个所希望得到的频率。同样最好一个OPC的泵浦频率不在正在处理的信道的250吉比特中。已描述的本发明可以和减小非线性效应引起的损失的途径一起使用，该途径被描述于同时提交的美国专利申请__(Chowdhury5-8，由Aref Chowdhury，等人提交)，其全部内容通过引用的方式被包含于此。

Claims (10)

1.一种用于处理输入的包括多个信道的多信道光信号的方法，所述方法包括以下步骤：

执行第一操作，其中所述第一操作包括：对包括多个所述信道的多路复用的光信号的频率进行移频或对所述多路复用的光信号进行相位共轭；

对所述多路复用的光信号进行多路分解；和

在所述多路分解后的信号的至少一个信道上执行与所述第一操作互补的操作，并且至少多路复用所述多路分解后的信号的一部分，其中所述一部分包括在多路分解之后已经经过所述互补操作的信道，其中如果所述第一操作是移频，则所述与第一操作互补的操作是光相位共轭，并且如果所述第一操作是光相位共轭，则所述与第一操作互补的操作是移频；并且

其中所述信道的输出频率顺序是所述信道的输入频率顺序，并且输出的多信道信号包括所述输入的多信道光信号的所述多个信道中至少一个的相位共轭。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述移频通过使用两个初级光相位共轭器完成。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述初级光相位共轭器之一作用在所述多路分解之前的所述多信道信号上，所述初级光相位共轭器中的另一个作用在所述多路复用之后的所述信号上。

4.根据权利要求2所述的方法，其中两个所述初级相位共轭器都在所述多路分解之前作用于所述多信道信号上。

5.根据权利要求2所述的方法，其中两个所述初级相位共轭器都在所述多路复用之后作用在所述多信道信号上。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在多路分解之后但在多路复用之前，所述多信道信号的每一个所述信道经过相位共轭。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一操作包括相位共轭。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一操作在所述多路分解之前执行。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一操作在所述多路复用之后执行。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述多信道信号的各个信道的光相位共轭具有相关联的不同泵浦频率。

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