CN101029951A - 一种动态可调谐的色散补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态可调谐的色散补偿器，包括G－T腔、二片金属环状膜和电源，其中一片金属环状膜镀在G－T腔的一片玻璃内表面，另一片金属环状膜镀在G－T腔的另一片玻璃内表面或外表面，电源用于为金属环状膜提供工作电源，光通过输入光纤输入到G－T腔中多次反射后由输出光纤输出。本发明利用金属环状膜之间的静电引力作用使得G－T干涉仪的腔距发生改变，使光信号中不同的光谱分量所传输的光程不同，能够产生周期性的色散效果。本发明可同时补偿所有DWDM信道的色散，并且可以实现多个信道的同时补偿。色散补偿周期稳定，峰值可高精度微调。本发明具有结构简单，稳定性好，响应速度快和潜在低成本等优点，符合下一代光通信系统动态色散补偿需要。

Description

一种动态可调谐的色散补偿器

技术领域

本发明属于光纤传输系统中的色散补偿处理领域，具体涉及一种动态可调谐的色散补偿器。

背景技术

随着光纤通信的迅速发展，用户对通信容量的需求日益增加，信道速率不断提升，未来每一用户的通信容量需求将超过100Mbit/s。在这种需求的推动下，作为现代长途干线通信主体的光纤通信一直在朝着高速率，大容量和长距离的方向发展。在单信道速率不断提升的同时，密集波分复用技术也日趋成熟并商用化。

随着掺铒光纤放大器的研制成功，光纤损耗对系统的传输距离不再起主要限制作用，色散便上升为首要限制因素之一。对于10Gbit/s，光脉冲宽度为50ps的系统，由于色散原因只能传输40km。G.652光纤的色散问题已经成为对已有光纤通信系统进行升级的主要障碍。

色散是由于在光纤中传输的光信号所包含不同成分的时间延迟不同而产生的一种物理效应。由于光源发射进入光纤的光脉冲能量包含许多不同频率分量，脉冲的不同频率分量将以不同的群速度传输，因而在传输过程中必将出现脉冲展宽，即光纤色散。光纤色散包括模间色散，材料色散和波导色散。G.652光纤产生的色散值为正，是反常色散，因此对其进行色散补偿的基本思想是将传输速率快的波长分量经历较大的时延，传输速率慢的波长的光经历较小的时延。从而产生与之相反的色散，以实现色散补偿。

目前较为常见的补偿方案有下述几种，但都存在一定的问题。基于压电陶瓷位移器的F-P色散补偿器结构复杂，调节精度差；色散补偿光纤法易于升级但成本高；频谱反转法补偿距离长，而技术成熟性差；色散支持法传输成本低，但升级能力差。

“F-P均衡器在色散补偿中的应用”(庞然，光纤与电缆及其应用技术，1998年第4期)提供了一种F-P腔标准具的色散补偿器件，其中光通过输入光纤入射进入F-P腔，多次反射后引入一定的色散补偿量，通过输出光纤输出。该技术应用于波分复用系统(WDM)时，可以利用重复周期对不同信道进行色散补偿。但此方案结构复杂，为了实现可调谐色散补偿功能，即根据入射光波长的不同来调整不同的色散补偿量，需要利用压电式传感器，即压电陶瓷位移器来调节F-P腔的腔距，这样就容易产生压电陶瓷位移器所带来的蠕动效应和迟滞效应，很难精确快速达到调整目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态可调谐的色散补偿器，该色散补偿器具有结构简单和可靠性高的特点，能够准确实现对色散的可调谐补偿。

本发明提供的一种动态可调谐的色散补偿器，包括G-T腔，其特征在于：它还包括二片金属环状膜和电源，其中一片金属环状膜镀在G-T腔的一片玻璃内表面，另一片金属环状膜镀在G-T腔的另一片玻璃内表面或外表面，电源用于为金属环状膜提供工作电源，光通过输入光纤输入到G-T腔中多次反射后由输出光纤输出。

光纤通信系统及技术的发展要求色散补偿技术向着高补偿效率，结构简单，高可靠性，使用方便，易于升级和扩容，器件小型化，降低成本等方向发展。本发明色散补偿器在腔距改变的条件下色散补偿曲线的周期变化较稳定。考虑正入射或者入射角比较小的情况下，相邻两束光的光程差为2nd，而 $d=\frac{c}{2\mathrm{n\Δ\γ}},$ 色散补偿值D正比于腔距d。因此利用金属环状膜之间的静电引力作用使得G-T干涉仪的腔距发生改变，使光信号中不同的光谱分量所传输的光程不同，能够产生周期性的色散效果。且当该色散周期与信道间隔匹配时，本发明可同时补偿所有DWDM信道的色散。从理论和实验来看，基于G-T标准具的色散补偿器件能产生较大的色散量，并且可以实现多个信道的同时补偿。色散补偿周期稳定，峰值可高精度微调。而且本发明使用金属环状膜，具有结构简单、稳定性好、响应速度快和无需加热等优点，避免了使用压电陶瓷位移器带来的制作工艺复杂、蠕动效应和迟滞效应等问题。此外，本发明具有潜在低成本的特点，符合下一代光通信系统动态色散补偿的需要。

附图说明

图1为本发明色散补偿器的结构示意图(金属膜相向方向放置)。

图2为本发明色散补偿器的另一种结构示意图(金属膜相同方向放置)。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

现有的色散补偿器主要由F-P腔构成，光通过输入光纤输入到F-P腔中多次反射后引入色散补偿量，光线由输出光纤输出。由光学理论推导得知，色散补偿量与腔距，光线入射角和F-P腔两端的镀膜反射率有关。当λ＝(2ndcosθ)/m(m＝1，2，3……)(n为空气折射率，d为腔距，θ为光线入射角)时，反射光场强度最低，时延值最大，色散值为零。我们称该波长为谐振波长。在谐振波长附近，时延具有近似线性的上升沿和下降沿，即小于谐振波长时标准具产生正色散，大于谐振波长时标准具产生负色散。

如图1、2所示，本发明色散补偿器包括G-T腔1、二片金属环状膜4、4’和电源5，其中一片金属环状膜4镀在G-T腔1的一片玻璃内表面，另一片金属环状膜4’镀在G-T腔1的另一片玻璃内表面或外表面，电源5用于为金属环状膜4提供工作电源。光通过输入光纤2输入到G-T腔1中多次反射后引入色散补偿量，光线由输出光纤3输出。当在金属环状膜4上加电压时，由静电引力效应可知，两片金属膜之间会产生静电引力，与金属环状膜粘贴在一起的G-T腔的玻璃片将随之互相靠近或远离，使腔距发生变化，在腔内传播的光波色散值也会发生变化。色散补偿的谐振波长和补偿周期都是与腔距成正比的，这样就可以由微小的腔距变化产生精确的色散补偿波长选择。

本发明利用静电引力效应调整G-T腔的腔距，约在μm量级，就可以达到同样的可调谐色散补偿结果，对G-T腔腔距的调整控制精确度极高。

本发明的优势还在于通过利用静电引力，可以避免压电陶瓷微位移器带来的蠕动效应和迟滞效应。其中蠕动效应使压电陶瓷微位移器加上电压3-5分钟后才能达到理想的形变，迟滞效应使压电陶瓷微位移器上电压撤消后并不能回复最初状态，而是依然会有一定量的形变，因此可重复性差。而金属膜之间的静电引力作用实现非常迅速，完全没有迟滞效应和蠕动效应，腔距位移变化量与电压成一一对应关系，重复精度优于10nm，方便重复使用。在G-T腔距为1.5mm左右时，工作电压在0-24v范围内调节，腔距的位移量可达1μm，谐振波长处色散数值变化为10ps/nm到20ps/nm。由于色散周期为4πnΔdcosθ/λ＝2mπ(m为整数)，因此腔距的大范围改变可以增大色散补偿周期，使得色散调节范围足够广，令多个信道同时受到补偿。

Claims (1)

1、一种动态可调谐的色散补偿器，包括G-T腔(1)，其特征在于：它还包括二片金属环状膜(4、4’)和电源(5)，其中一片金属环状膜(4)镀在G-T腔(1)的一片玻璃内表面，另一片金属环状膜(4’)镀在G-T腔(1)的另一片玻璃内表面或外表面，电源(5)用于为金属环状膜(4、4’)提供工作电源，光通过输入光纤(2)输入到G-T腔(1)中多次反射后由输出光纤(3)输出。

Images