CN100409598C - 信号传输设备及信号传输方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过一段信号传输缆传输多个具有不同波长的偏振信号的装置和方法，其中，该传输缆可根据信号的幅度和波长改变信号的偏振态。设有与所述一段信号传输缆串联的可区分调整信号幅度的动态滤波器和偏振元件，通过调整不同波长信号的幅度，使信号的偏振态移向与所述偏振元件的低损耗轴对齐。本发明装置和方法的优点是高幅度信号与所述偏振元件的低损耗轴对齐，而低幅度噪声与偏振元件的高损耗轴对齐，从而提高信噪比。

Description

信号传输设备及信号传输方法
技术领域
本发明涉及信号传输设备和信号传输方法，尤其涉及光信号传输设备和光信号传输方法。
背景技术
由于光纤本身存在双折射现象，因此在光纤中传播的信号会发生偏振旋转。当波分复用(WDM)信号在光纤中传输时，光信号的偏振以不同速率旋转。由于Kerr效应，还存在附加的非线性偏振旋转效应，这导致在一个偏振态中折射系数发生瞬间变化，因此，光纤中的双折射取决于光信号功率。
发明内容
本发明的目的之一是控制WDM传输中信号传输缆如光纤中的信号的偏振旋转度，以便减少传输噪声。
本发明提供一种信号传输设备，其包括：
可产生多个具有不同波长的偏振信号的信号源，
可控增益控制装置，其包括可区分调整信号幅度的动态滤波器，该控制装置具有连接成接收信号源信号的信号输入端口和用于传递幅度受控信号的信号输出端口，可控增益控制装置还具有控制输入端口，通过控制输入端口可针对多个信号的各个信号调节动态滤波器的增益，
一段信号传输缆，其包括位于一端的输入端口和位于另一端的输出端口，连接所述一段信号传输缆的输入端口以接收来自可控增益控制装置的信号输出端口的信号，在工作时，所述一段信号传输缆可根据信号的幅度和波长来改变通过信号传输缆的信号的偏振态，
偏振元件，其具有连接成接收来自所述一段传输缆的输出端口的信号的信号输入端口和用于将从所述一段传输缆传来的信号传送给接收装置的信号输出端口，以及
信号监控装置，该监控装置可以确定出现在其信号输入端口上的多个信号的各自的偏振态，该信号输入端口具有连接成接收来自偏振元件的信号输出端口的信号，信号监控装置具有相连的输出端口，用于将信号监控装置工作时对其接收的信号所作的判断结果传送给可控增益控制装置的控制输入端口，
所述信号监控装置和所述可控增益控制装置协同工作，通过在信号经过可控增益控制装置时控制信号的幅度，以使信号的偏振态移向与偏振元件的低损耗轴对齐，
可控增益控制装置最好包括中间功率控制装置、光放大器和动态增益控制单元，中间功率控制装置具有用作可控增益控制装置的控制输入端口的输入端口，动态增益控制单元包括动态滤波器，连接中间功率控制装置以根据从信号监控装置接收的信号来控制光放大器和动态增益控制单元。
偏振元件最好是高损耗轴上的衰减比低损耗轴上的衰减大(但不是大得多)的偏振元件，传输缆长度最好为传输光缆的长度，以及信号源最好可以产生归零信号。
信号传输设备可包括：
另一段信号传输缆，其包括一端的输入端口和另一端的输出端口，
另一可控增益控制装置，其具有连接成接收来自偏振元件的信号输出端口的信号的信号输入端口和用于将其它幅度受控信号传送给所述另一段信号传输缆的输入端口的信号输出端口，另一可控增益控制装置具有控制输入端口，
另一偏振元件，连接成接收来自所述另一段信号传输缆的输出端口的信号，以及
另一信号监控装置，其可确定出现在其信号输入端口上的多个信号的各自的偏振态，该信号输入端口连接成接收来自另一偏振元件的信号输出端口的信号，所述另一信号监控装置具有输出端口，连接成将所述另一信号监控装置工作时对其接收的信号所作的判断结果传送给所述另一可控增益控制装置的控制输入端口，
本发明还提供了一种通过信号传输缆传输多个具有不同波长的偏振信号的方法，所述信号传输缆可根据信号的幅度和波长改变信号的偏振态，所述方法包括下列步骤：设置可区分调整信号幅度的动态滤波器及与信号传输缆串联的偏振元件，以在动态滤波器处调整不同波长信号的幅度，从而使信号偏振态移向与偏振元件的低损耗轴对齐。
该方法最好包括监控离开偏振元件的信号的偏振态的步骤和根据监控步骤的结果控制动态滤波器处的信号幅度的步骤。
该方法最好包括产生归零(RZ)信号和发送RZ信号的步骤。
附图说明
现在将参考显示了光WDM传输设备的附图，仅以例示方式来描述根据本发明的信号传输设备和信号传输方法。
具体实施方式
参考附图，信号传输设备包括发送器1，该发送器1连接成提供至偏振控制器2的光信号。偏振控制器2连接成提供至光放大器3的信号输入端口的信号，该信号输出端口连接成提供至动态增益控制单元4的信号输入端口的信号。动态增益控制单元4具有连接到一段光缆5的输入端口的输出端口，光缆5的输出端口连接到偏振元件6的信号输入端口。偏振元件6具有与接收器9的信号输入端口相连的信号输出端口。偏振元件6的输出端口还与信号监控装置7的信号输入端口相连接，信号监控装置7可监控其从偏振元件6接收的信号的偏振态，监控装置7的输出端口连接到中间功率控制装置8的输入端口。中间功率控制装置8具有连接到动态增益单元4的控制输入端口的第一输出端口和连接到光放大器3的控制输入端口的第二输出端口，以构成一个完整的信号传输设备。
光放大器3、动态增益控制单元4和中间功率控制装置8用作可控增益控制装置10，并包括可区分调整信号幅度的动态滤波器。中间功率控制装置8的控制输入端口用作可控增益控制装置10的控制输入端口，可通过该控制输入端口针对多个信号中的各个信号调整动态滤波器的增益。中间功率控制装置8为电路，与之的连接纯粹是电气连接。可控增益控制装置10的增益实际上是可控的波长相关的损耗。
信号监控装置7包括偏振分束器7a和功率监控器7b和7c，功率监控器7b和7c用于检测光所分到的两个偏振面上的功率。所述的两个偏振面分别对应于偏振元件6的低损耗轴和高损耗轴。
信号传输设备工作中，发送器1产生多个不同波长的光信号，发送器1下游的偏振控制器2使这些信号产生受控偏振。信号经由偏振控制器2到用于放大信号的光放大器3。发送器1和偏振控制器2充当具有不同波长和可调偏振的偏振信号源，以便提供在所述设备的其余部分的动态范围内的信号。信号由提供可控制增益的光放大器3传递到动态增益控制单元4，动态增益控制单元4提供可控的波长相关损耗，信号幅度是在放大器3和动态增益控制单元4中根据中间功率控制装置8施加到放大器3和动态增益控制单元4上的控制输入端口的控制信号来调整的。中间功率控制装置8所提供的控制信号由信号监控装置7所提供的信号导出，以对动态增益控制单元4传来的多个信号的幅度进行调整，从而使信号的偏振态移向与偏振元件6的低损耗轴对齐。经过幅度调整的信号离开动态增益控制单元4进入所述一段传输光缆5，其中，在光信号到达偏振元件6之前，根据其幅度的平方来使光信号的偏振面旋转。信号监控装置7沿偏振元件6的低损耗和高损耗轴检查偏振装置6的输出端口上的信号，并提供至中间功率控制装置8的信号，以便对经过放大器3和动态增益控制单元4的信号的幅度实施控制。离开偏振元件6的信号也可供接收器9利用。
动态增益控制单元4用于为信号提供可控的波长相关损耗，其可以动态增益平滑滤波器(DGFF)的形式来实现，这种动态增益平滑滤波器工作时可根据中间功率控制装置8提供的控制信号调整信号幅度。在阿姆斯特丹召开的ECOC-01会议上，题为″液晶光谐波均衡器″的论文We.P.38中描述了适于包含在动态增益控制单元4中的装置。
偏振元件6为弱偏振元件，其在高损耗轴上发送信号所带的衰减比在低损耗轴上发送信号所带的衰减大(但不是大得多)。信号在偏振元件6的高损耗轴和低损耗轴上应该是可检测的，而且，该要求实际上确定了元件6为偏振元件的程度。
信号监控装置7监控信号的功率并将信号能量分到两个偏振面中，一个偏振面与偏振元件6的低损耗轴对齐，另一偏振面与偏振元件6的高损耗轴对齐。记录两个偏振面中的功率，然后确定信号的偏振态以将信号提供给中间功率控制装置8。
信号最好为归零(RZ)信号，所述信号传输设备尤其适用于这种信号，因为可减少噪声。所述设备允许高幅度信号脉冲的偏振态面与偏振元件6的低损耗轴对齐，而任何较低幅度的伴随噪声与偏振元件6的高损耗轴对齐，从而使噪声受到抑制。
通过适当运用偏振和幅度控制，就可以在很长的距离上传播承载数据的光归零信号而不会有明显的数据丢失。由于非线性偏振旋转效应，信号在沿光纤5传播时，信号偏振旋转量与信号幅度(NPR)的平方成比例，因此高强度脉冲的旋转量不同于低强度噪声的旋转量。通过使用弱偏振元件6和偏振控制器2，使信号对齐，以便信号脉冲在低衰减状态下通过偏振元件6，而大部分噪声则经受较高的衰减。这样，噪声便被抑制而只有信号通过。
不仅光信噪比(OSNR)得到改善，而且还通过抑制噪声减少了Gordon-Haus抖动。此外，由于光缆5中的偏振态旋转与幅度平方成比例，因而使脉冲重新成形，从而增加了抗偏振模式色散(PMD)和色散的稳健性。实际上，光缆5的特性像可饱和的吸收体。由于机械和热效应，静态增益旋转量将随时间波动，因此，在正确状态下通过所述单元所需的发射功率必须由位于接收器9(它可以位于远处)处的偏振元件6或者由多个沿传输线周期性放置的偏振元件动态控制。控制是通过从光信号中提取一部分并监控偏振分束器7a的两臂上的功率来进行的，其中一臂与偏振元件的低损耗轴对齐。通过记录两臂上的总功率及两臂功率之比，证实信号通道的偏振态，然后将其反馈给发送器端。
在波分复用(WDM)系统中，当信号沿光缆5传播时以不同速率旋转波长，并通过按通道控制各通道的信号幅度来处理波长。这是通过使用动态增益平滑滤波器(DGFF)以简单经济的方式来实现的。DGFF并不试图平滑信号的幅度轮廓(amplitude profile)，而是通过调整信号幅度使通道与偏振元件6的偏振态对齐。
信号传输设备中包含的信号传输线的总长由多段光缆来确定，每段光缆具有相应的彼此串联的可控增益控制装置、偏振元件和信号监控装置。
本发明适用于传播信号的传输缆使信号的偏振面发生旋转的情况中的所有信号。

Claims (9)

1. 一种信号传输设备，包括：
能够产生多个具有不同波长的偏振信号的信号源，
可控增益控制装置，所述可控增益控制装置包括能够区分调整信号幅度的动态滤波器，并具有接收所述信号源的信号的信号输入端口和用于传递幅度受控信号的信号输出端口，所述可控增益控制装置还具有控制输入端口，通过所述控制输入端口能够针对所述多个信号的各个信号调节所述动态滤波器的增益，
一段信号传输缆，其包括位于一端的输入端口和位于另一端的输出端口，所述一段信号传输缆的输入端口接收来自所述可控增益控制装置的信号输出端口的信号，所述一段信号传输缆工作时能够根据接收的信号的幅度和波长来改变通过它的信号的偏振态，
偏振元件，其具有接收来自所述一段信号传输缆的输出端口的信号的信号输入端口和用于将从所述一段信号传输缆传来的信号传送给接收装置的信号输出端口，以及
信号监控装置，所述信号监控装置能够确定出现在其接收来自所述偏振元件的信号输出端口的信号的信号输入端口上的多个信号各自的偏振态，所述信号监控装置具有将所述信号监控装置工作时对其接收的信号所作的判断结果传送给所述可控增益控制装置的控制输入端口的输出端口，
所述信号监控装置和所述可控增益控制装置协同工作，在所述信号经过所述可控增益控制装置时通过控制所述信号的幅度，使所述信号的偏振态移向与所述偏振元件的低损耗轴对齐。
2. 如权利要求1所述的信号传输设备，其特征在于，所述可控增益控制装置包括中间功率控制装置、光放大器和动态增益控制单元，所述中间功率控制装置具有输入端口，该中间功率控制装置的输入端口用作所述可控增益控制装置的控制输入端口，所述动态增益控制单元包括动态滤波器，所述中间功率控制装置根据从所述信号监控装置接收的信号来控制所述光放大器和所述动态增益控制单元，来自所述信号源的信号幅度在所述光放大器和所述动态增益控制单元中按照所述中间功率控制装置施加给所述光放大器和所述动态增益控制单元的控制信号被调整。
3. 如权利要求1或2所述的信号传输设备，其特征在于，所述偏振元件是高损耗轴上的衰减比所述低损耗轴上的衰减大、但不是大得多的偏振元件。
4. 如权利要求1所述的信号传输设备，其特征在于，所述一段信号传输缆是一段传输光缆。
5. 如权利要求1所述的信号传输设备，其特征在于，所述信号源能够产生归零信号。
6. 如权利要求1所述的信号传输设备，其特征在于，所述信号传输设备包括：
另一段信号传输缆，其包括位于一端的输入端口和位于另一端的输出端口，
另一可控增益控制装置，其具有接收来自所述偏振元件的信号输出端口的信号的信号输入端口和用于将其它幅度受控信号传送给所述另一段信号传输缆的输入端口的信号输出端口，所述另一可控增益控制装置具有控制输入端口，
另一偏振元件，其接收来自所述另一段信号传输缆的输出端口的信号，以及
另一信号监控装置，其能够确定出现在其信号输入端口上的所述多个信号的各自的偏振态，所述另一信号监控装置的所述信号输入端口接收来自所述另一偏振元件的信号输出端口的信号，所述另一信号监控装置具有输出端口，该另一信号监控装置的输出端口将所述另一信号监控装置工作时对其接收的信号所作的判断结果传送给所述另一可控增益控制装置的控制输入端口。
7. 一种通过信号传输缆传送多个具有不同波长的偏振信号的方法，所述信号传输缆根据所述信号的幅度和波长改变其偏振态，所述方法包括如下步骤：设置与所述信号传输缆串联的能够区分调整所述信号幅度的动态滤波器和偏振元件；在所述动态滤波器处调整所述不同波长信号的幅度，以使所述信号的偏振态移向与所述偏振元件的低损耗轴对齐。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括监控从所述偏振元件离开的信号的偏振态的步骤和根据所述监控步骤的结果控制所述信号幅度的步骤。
9. 如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法包括产生归零信号和发送所述归零信号的步骤。
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