CN1480748A - 提供色散补偿的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明使得光纤传送链路(10，14；31，36)的可用带宽得以增加。链路中的传输光纤(14，36)与一个色散补偿光纤(DCF+)(13，34)相耦合，该色散补偿光纤具有一个正的色散和一个使得DCF+(13，34)的相对色散斜率(RDS)小于传输光纤(14，36)的RDS的色散斜率。由于DCF+(13，34)的RDS低于传输光纤(14，36)的RDS，传输光纤(14，36)与DCF+(13，34)相结合的RDS就低于传输光纤(14，36)的RDS。当DCF+(13，34)与一个具有负色散的DCF(DCF－)结合在一起，传输链路(10，14；31，36)就会被DCF－进行色散补偿，并且光纤传输链路(10，14；31，36)的可用带宽比使用单个DCF－(13，34)来进行色散补偿时更宽。

Description

提供色散补偿的方法和设备

技术领域

本发明涉及光纤，尤其涉及在一个光纤传输系统中的宽波长范围内提供色散补偿。

背景技术

玻璃光纤中的色散会导致包含一定波长范围的脉冲发生展宽，这是由于在玻璃光纤中的光的速度是光波长的函数。脉冲展宽是光纤色散、光纤长度以及光源谱宽的函数。为了描述单个光纤的色散，通常使用纵坐标为色散(单位为皮秒(ps)每纳米(nm)，或ps/nm)或ps/nm-km，横坐标为波长的图。正负色散都是存在的，所以纵轴具有诸如-250到+250ps的范围。

例如，典型的单模光纤最佳传输波长(也就是损耗最小)是在1550nm，这时相同的光纤的零色散波长大约是1310nm。玻璃光纤损耗的理论最小值大约是0.16db/km，而且这会发生在1550nm的传输波长处。由于最小损耗的考虑优先于零色散，所以在这种光纤上通常用的波长一般都是1550nm。并且最近广泛用来放大光纤中光信号的掺铒放大器(Erbium-doped amplifiers)也工作在1530到1565nm的范围。由于这种光纤的色散在1550nm处一般不会为零，人们一直致力于改进传输路径上的色散补偿以提供最佳的系统性能(也就是低损耗和低色散)。

许多技术已经被用来进行色散补偿，这包括色散位移光纤和色散平坦光纤的设计和使用。色散补偿模块(DCMs)也被用来在光通信系统中提供色散补偿，尤其是在波分复用(WDM)系统中。利用DCMs来实现色散补偿的专利包括：美国专利号4,261,639(Kogelnik等)；美国专利号4,969,710(Tick等)；美国专利号5,191,631(Rosenber)；以及美国专利号5,430,822(Shigematsu等)。这些专利是通过在传输路径的适当间隔上插入DCMs来实现色散补偿的。所述的DCMs通常包括适当长度的色散补偿光纤(DCF)以产生与传输光纤的色散大小大致相等(但符号相反)的色散。

使用现有DCMs来补偿色散的一个问题在于DCF设计对生产容许误差一般是敏感的。所以，如果DCF设计不够精确，那么当把DCF和传输光纤结合在一起，所得到的传输链路就会存在过多的剩余色散(也就是除了被补偿的中心波长外其它波长的色散)。这在传输速率很高(例如40G比特每秒(Gbit/s))的宽带通信系统中尤为明显。并且，一旦DCF被制造出来，只有选择调节DCF的长度来达到色散补偿的目标。此外，对DCF长度的选择(并且也就是DCM色散)必须能够确保一阶和高阶色散都被补偿。

当对高阶色散进行补偿时，传输光纤的相对色散斜率(RDS)必须和DCF(并且也就和相应的DCM)的RDS相匹配。对于一给定的光纤，RDS定义为光纤的色散斜率S对光纤色散D的比值。这样，一给定光纤的RDS就等于S/D。对于DCF和传输光纤结合在一起，补偿链路总的色散和总的色散斜率D_LINK和S_LINK分别可以用下面的方程1和2表示

D_link＝D_TransmFiber×L_transmFiber+D_DCF×L_DCF    (方程1)

S_link＝S_TransmFiber×L_transmFiber+S_DCF×L_DCF    (方程2)

在方程1中，D_transmFiber对应于传输光纤的色散，L_DCF对应于DCF的长度，而D_DCF对应于DCF的色散。在方程1和2中，L_TransmFiber对应于传输光纤的长度而L_DCF对应于DCF的长度。在方程2中，S_TransmFiber对应于传输光纤的色散斜率，而S_DCF对应于DCF的色散斜率。

当系统的色散得到补偿，也就是说Dlink＝0，为了补偿链路色散的DCF的长度可以由下面的方程3确定：

L_DCF＝-(D_transmFiber/D_DCF)×L_TransmFiber    (方程3)

为了使DCF的色散能够补偿链路，DCF的RDS以及传输光纤的RDS需匹配以使得： ${\mathrm{RDS}}_{\mathrm{TramsFiber}}=\frac{S_{\mathrm{TramsFiber}}}{D_{\mathrm{TramsFiber}}}=\frac{S_{\mathrm{DCF}}}{D_{\mathrm{DCF}}}={\mathrm{RDS}}_{\mathrm{DCF}}$ (方程4)

人们希望被补偿的波长范围越宽越好。一个相反的关系存在于可用带宽和传输光纤的RDS之间。这样，传输光纤的RDS就限制了传输链路的可用带宽。

人们希望提供一个色散斜率补偿模块，它和使用单个色散补偿光纤相比，能够增大被色散补偿的传输光纤的可用带宽的，这尤其是在传输光纤具有高RDS的情况。

发明内容

根据本发明，可以确定，通过将链路中的传输光纤与正色散补偿光纤(这以后称为“DCF+”)相耦合可以增大光纤传输链路的可用带宽，这里的DCF+具有正的色散和一个使DCF+的相对色散斜率(RDS)低于传输光纤RDS的色散斜率。因为光纤相结合后的RDS要低于传输光纤的RDS，当传输链路得到补偿时，传输链路的可用波长就会增大。

本发明提供了一个色散补偿模块(DCM)，它能够在使用负色散补偿光纤进行色散补偿时，增大光纤传输链路的可用带宽。该DCM包括至少一个其RDS小于传输光纤RDS的DCF+。当DCM与传输光纤耦合在一起，DCF+加上了一定的正色散的量。由于传输光纤的RDS高于DCF+的RDS，传输链路总的RDS就会低于传输光纤的RDS，这就使得补偿时传输链路中的可用带宽更多。

本发明还提供了一个DCM，该DCM既包括一个上述的DCF+，还包括一个负色散补偿光纤(这以后称为“DCF-”)，该负色散补偿光纤具有的色散与传输光纤和DCF+结合后的色散值等量且异号。该DCF-具有一个至少实质上等于传输光纤和DCF+结合后的RDS的RDS值。

以下的描述、附图和权利说明将使本发明的这些和其它特点以及优点更加明了。

附图说明

图1表示了在一个与DCF-耦合而得到补偿的已知传输光纤中剩余色散与波长的关系；已被补偿的传输光纤在1550nm处的色散为100ps/nm。

图2是一个包括了一个DCF+来增大传输链路可用带宽的色散补偿模块(DCM)。

图3是一个对应于实施例表示本发明中方法的流程图。

图4是另一个包括DCF+和DCF-的色散补偿模块(DCM)的顶视图，该DCM与使用单个DCF-来补偿相比，能够在补偿传输光纤色散的同时增大传输链路的可用带宽。

具体实施方式

图1表示了在一个与DCF耦合而得到补偿的已知传输光纤中剩余色散与波长的关系。已被补偿的传输光纤在1550nm处的色散为100ps/nm。可用的带宽对应于曲线2在竖直线3和4之间的部分。可用的带宽定义为剩余色散处于±1ps/nm之间的最大带宽。在曲线2上的5和6，剩余色散就超出了这个范围。图1中的最大带宽从大约1450nm到大约1650nm。

如上所述，根据本发明可以确定，传输光纤的可用带宽可以通过与具有正色散并且RDS低于传输光纤RDS的DCF+相耦合来增大。传输光纤通常具有正的色散和正的色散斜率以及一个正的RDS。RDS越高，可用带宽越小。一些传输光纤具有非常高的RDS值，这就导致了可用带宽的减小。本发明可以使得传输链路的带宽增大，即通过将传输光纤与一个具有正色散且并且RDS低于传输光纤RDS值的DCF+相组合，来降低传输链路(也就是传输光纤和DCF+的组合体)的RDS值，而实现带宽增大的。

例如，诸如通常用作传输光纤的一个标准单模光纤具有正的色散和相对低的RDS。这种光纤可以被用来作为DCF+并和真正的传输光纤一起来降低包括了传输光纤和DCF+的链路中总的RDS。本发明不局限于用于DCF+的光纤类型或色散和色散斜率。本发明也不局限于任何特别的传输光纤。

图2表示了一个根据本发明的一个实施例的DCM盒子10。该DCM盒子包括一个线轴11，线轴上的DCF+13具有上文所述的特性(也就是RDS比传输光纤的RDS低)。该DCF+13在接合处15和19与传输光纤14相耦合。因为DCM的RDS值(也就是DCF+的RDS值)低于传输光纤14的RDS值，DCF+13与传输光纤14相组合的RDS值就被降低至低于传输光纤的RDS，这就为传输链路提供了比补偿前更大的可用带宽。

图3是一个表示了与优选实施例相对应的本发明方法20的流程图。第一步，如框21所示，是获得传输光纤的RDS值。如框22所示，一旦获得了RDS值，就要选择一个具有正色散以及RDS低于传输光纤的RDS的DCF+。然后包括了DCF的DCM就通过将DCF的两端用图2中的方式与传输光纤相耦合实现与传输光纤的连接。该步示于框23。

传输光纤还可以与包含具有上述特性(也就是RDS低于传输光纤的RDS值并且在传输链路上加入正色散)的DCF+以及一个负色散补偿光纤(以下称为“DCF-”)的DCM相耦合，所述负色散补偿光纤具有的色散与传输光纤和DCF+的组合后的色散等量且反号。该DCF-具有一个至少实质上与传输光纤与DCF+组合后的RDS相等(也就是匹配)的RDS。所以，DCF-对传输光纤与DCF+组合后的色散进行补偿，从而与直接应用单个DCF-对传输光纤的色散补偿相比，增大了传输光纤的可用波长。下面将参考图4讨论一个采用了该多DCF方法的实施例。

图4表示了包括第一和第二线轴32和33的DCM31，在第一和第二线轴上分别绕有第一和第二光纤34和35。图4中所示的配置允许了多个DCF彼此在接合处37连接并与传输光纤36在接合处38和39相连接。第一DCF+34在传输链路(传输光纤和DCF+34)中加入色散并降低传输链路中的RDS(通过小于传输光纤中RDS的RDS来实现)。第二DCF-对DCF+与传输光纤组合后的色散进行补偿。这样的组合与使用单个DCF-进行传输光纤的补偿相比增加了传输光纤36的可用带宽。图2和4仅仅是适用于本发明的DCM的两个例子。

DCF的长度可以从下面的方程中获得：

L_DCF+＝-D_transfiber×L_transfiber/D_DCF+×(RDS_DCF--RDS_transfiber)/(RDS_DCF--RDS_DCF+)    (方程5)

L_DCF-＝-(D_transfiber×L_transfiber+D_DCF+×L_DCF+)/D_DCF-    (方程6)

其中L_DCF+是DCF+的长度，L_DCF-是DCF-的长度，D_transfiber是已知的传输光纤的色散，L_transfiber是已知的传输光纤的长度，RDS_DCF-是已知的DCF-的RDS，RDS_transfiber是已知的传输光纤的RDS，以及RDS_DCF+是已知的DCF+的RDS。如果为了达到所需要的被补偿色散值，可以根据传输光纤的真实值来变动D_transfiber、L_transfiber和RDS_transfiber的值。

需要指出的是本发明的上述实施例是具体实施的例子。熟悉技术的人会从这里公开的技术知道，上述实施例可以作很多不超出本发明范围的变化和修改。所有的这些修改和变化都属于本发明的范围以内。

Claims (10)

1.一个被设计来具有增大的可用带宽的光纤传输链路(10，14)，该光纤传输链路(10，14)包括一个传输光纤(14)和至少一个第一色散补偿光纤(13)DCF1，该第一色散补偿光纤(13)DCF1具有一个色散D1、一个色散斜率S1和一个相对色散斜率RDS1，该传输光纤(14)具有一个色散D_TransFiber、一个色散斜率S_transFiber和一个相对色散斜率RDS_Transfiber，其中RDS1比RDS_TransFiber小，DCF1与传输光纤(14)耦合在一起以组成传输链路(10，14)，该传输链路(10，14)具有一个小于RDS_TransFiber的相对色散斜率RDS_Trans.link。

2.权利要求1中所述的光纤传输链路(10，14)，其中RDS1被选择为小于RDS_Trans.Fiber，以降低传输链路(10，14)的RDS，即RDS_Trans.link。

3.权利要求1中所述的光传输链路(10，14)，其中DCF1的色散斜率S1是一个相对较小的正色散斜率。

4.权利要求1中所述的光传输链路(10，14)，其中DCF1的色散斜率S1是负的。

5.权利要求1中所述的光传输链路(10，14)，其中DCF1的色散D1是正的。

6.权利要求1中所述的光传输链路(31，36)，进一步还包括一个第二DCF(35)，DCF2，其具有一个RDS，RDS2，它实质上与RDS_Trans.link相匹配，DCF2与DCF1(34)耦合在一起，DCF2(35)补偿了包含了与DCF1耦合的传输光纤的传输链路(31，36)的一部分中的色散。

7.一个实现在色散补偿的同时，增大传输链路的可用带宽的方法，该方法包括这些步骤：

选择至少一个第一色散补偿光纤(13)DCF1与传输光纤(14)耦合，其中DCF1(13)具有一个色散D1、一个色散斜率S1和一个相对色散斜率RDS1，所述传输光纤(14)具有一个色散D、一个色散斜率S和一个相对色散斜率RDS_Transfiber，并且其中选择DCF1以使RDS1比RDS_TransFiber小；并且

将DCF1(13)的第一端与传输光纤(14)耦合在一起以形成一个传输链路(10，14)，传输链路(10，15)具有一个相对色散斜率RDS_Translink，并且其中RDS_Translink小于RDS_Transfiber。

8.权利要求7中的方法，进一步包括这些步骤：

选择一个第二色散补偿光纤(35)DCF2，它具有一个色散D2、一个色散斜率S2和一个相对色散斜率RDS2；并且

将DCF2(35)第一端与DCF1(13，34)的第二端相耦合，其中RDS2实质上等于RDS_Translink。

9.权利要求8中的方法，其中D2是负的色散。

10.权利要求9中的方法，其中传输光纤(14，36)具有长度L_{trans Fibger}，并且其中和传输光纤(14，36)以及和DCF2(35)相结合的DCF1(13，34)和DCF2(35)各自的长度L1和L2，分别定义为：

L1＝-D_Transfiber×L_Transfiber/D1×(RDS2-RDS_Transfiber)/(RDS2-RDS1)

L2＝-(D_Transfiber×L_Transfiber+D1×L1)/D2。

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