CN102111224B - 宽带可调的色散补偿方法及色散补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽带可调的色散补偿装置，它包括依次连接的固定值色散补偿单元、可调控制单元、可选色散补偿单元和输出控制单元，固定值色散补偿单元，用于实现光信号的粗补偿；可调控制单元，用于从可选色散补偿单元中选择合适的模块实现高精度色散补偿；可选色散补偿单元，用于提供实现高精度色散补偿的模块；输出控制单元，将补偿后的光信号输出。本发明还涉及一种宽带可调的色散补偿方法。本发明的有益效果是：实现了色散补偿可调，并且能够获得较高的补偿精度。解决了现有色散补偿中由光纤工艺误差和DCM斜率指标存在误差所引起的问题；对实现色散补偿功能的元件没有限制，使用简单，管理方便，能够明显提高色散管理效率。

Description

宽带可调的色散补偿方法及色散补偿装置

技术领域

本发明涉及光的色散补偿技术领域，尤其涉及一种宽带可调的色散补偿方法及色散补偿装置。

背景技术

随着社会的发展，信息传输的需求急剧增长和对通信带宽的需求急剧扩大，大容量、高速DWDM成为系统发展的趋势。当光纤通信系统单信道速率升级到40Gbit/s及以上时，色散(CD)已经成为严重影响系统性能的主要因素。色散补偿结果不仅受环境变化影响，与光纤工艺误差、测试仪器误差也息息相关。由于受到色散斜率与波长相关等多种因素的制约，现有固定值色散补偿模块(DCM)的色散斜率指标总是存在10％左右的误差，即使100％斜率补偿型DCM也是如此，因此能够实现宽带可调的高精度色散补偿模块也成为系统升级的必需产品。

目前市场上存在基于光纤光栅、标准具等技术的可调色散补偿器件，但是该器件主要针对单通道补偿，成本高，封装复杂，不适合大规模应用，而且和系统传输速度有关，当系统容量升级时必须同时更换。而基于DCF(色散补偿光纤)的色散补偿技术，能够实现宽带补偿，并具有随系统同时升级的特性，但目前还没有实现高精度可调。另外，有些可调是建立在减小色散模块颗粒度的基础上，使颗粒度等于补偿精度，补偿时需要把一系列整数倍于颗粒度色散量的补偿模块累加来达到需要补偿的色散量。这种补偿方法需要库存的模块数较多，管理比较复杂和费时，也难以达到高精度补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种宽带可调的色散补偿方法及色散补偿装置，色散补偿精度高。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种宽带可调的色散补偿装置，它包括依次连接的固定值色散补偿单元、可调控制单元、可选色散补偿单元和输出控制单元，

所述固定值色散补偿单元，用于实现光信号的粗补偿；

所述可调控制单元，用于从可选色散补偿单元中选择合适的模块实现高精度色散补偿；

所述可选色散补偿单元，用于提供实现高精度色散补偿的模块；

所述输出控制单元，将补偿后的光信号输出。

进一步的，根据权利要求1所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：它还包括三端口光学器件和补偿反馈单元，所述三端口光学器件的输入端与输出控制单元的输出端连接，三端口光学器件的一个输出端和补偿反馈单元连接，三端口光学器件的另一个输出端为光信号的输出端，所述补偿反馈单元分别与可调控制单元和输出控制单元连接，用于检验补偿结果并提供反馈信息给可调控制单元和输出控制单元，实现自动可调高精度补偿。

进一步的，三端口光学器件为1×2耦合器。

一种宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：它还包括依次连接的三端口光学器件、固定值色散补偿单元、可调控制单元、可选色散补偿单元和光信号反射单元，

所述三端口光学器件，用于光信号的输入和输出；

所述固定值色散补偿单元，用于实现光信号的粗补偿；

所述可调控制单元，用于从可选色散补偿单元中选择合适的模块实现高精度色散补偿；

所述可选色散补偿单元，用于提供实现高精度色散补偿的模块；

所述光信号反射单元，将经可选色散补偿单元补偿后的光信号反射回可选色散补偿单元。

进一步的，光信号反射单元为反射镜或法拉第镜。

进一步的，三端口光学器件为环形器或方向耦合器。

进一步的，固定值色散补偿单元为色散补偿器件或色散补偿光纤。

进一步的，可调控制单元为光开关或跳线。

进一步的，可选色散补偿单元为色散补偿器件或色散补偿光纤。

进一步的，输出控制单元为光开关、跳线或耦合器。

一种宽带可调的色散补偿方法，它包括以下步骤：

步骤1：利用固定值色散补偿单元对输入的光信号进行一次色散粗补偿；

步骤2：可调控制单元从可选色散补偿单元中选择合适的色散补偿模块；

步骤3：通过可选色散补偿单元进行高精度色散补偿；

步骤4：光信号从输出控制单元中选择输出端口输出。

进一步的，所述步骤步骤4为：

步骤4.1：光信号经光信号反射单元反射回可选色散补偿单元进行第三次色散补偿；

步骤4.2：通过固定值色散补偿单元进行第四次色散补偿；

步骤4.3：补偿后的光信号由三端口光学器件输出。

进一步的，步骤1之前还有一个步骤：光信号输入三端口光学器件；

进一步的，步骤4为：

步骤4.1：补偿后的光信号由输出控制单元输入三端口光学器件；

步骤4.2：三端口光学器件将光信号光分为两路，一路直接输出，另一路送入补偿反馈单元检测光信号剩余色散量是否满足规定的要求；

步骤4.3：光信号剩余色散量不符合要求，则补偿反馈单元将反馈电信号输送给可调控制单元和输出控制单元，从可选色散补偿单元选择合适的模块进行色散补偿；

步骤4.4：光信号剩余色散量符合要求，停止反馈电信号的输出，并将光信号由三端口光学器件输出。

本发明的有益效果是：实现了色散补偿可调，并且能够获得较高的补偿精度。解决了现有色散补偿中由光纤工艺误差和DCM斜率指标存在误差所引起的问题；对实现色散补偿功能的元件没有限制，可以根据补偿带宽需求选择，因此可以实现宽带的色散补偿，以该方法为依据可以做出具有随系统同时升级功能的色散补偿模块。除此之外，使用依据本发明实现的色散补偿模块，可以根据实际需要决定库存，使用简单，管理方便，能够明显提高色散管理效率。

附图说明

图1为本发明色散补偿方法的原理图；

图2为本发明色散补偿装置的总体结构图；

图3为本发明色散补偿装置实施例一的结构示意图；

图4为待补偿的若干组光纤色散在C波段的分布曲线；

图5为图4中待补偿光纤经色散补偿后的色散余量分布；

图6为本发明色散补偿装置实施例二的结构示意图；

图7为本发明色散补偿装置实施例三的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、固定值色散补偿单元，2、可调控制单元，3、可选色散补偿单元，4、输出控制单元，5、光信号反射单元，6、三端口光学器件，7、补偿反馈单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，图中为范围在D₀～D₀+ΔD(ΔD＝ΔD₁+…ΔD_k)内的色散在某一波段上的分布。把这一范围的色散分作两部分进行补偿，首先用固定值色散补偿单元1提供的色散对主要色散值D₀进行补偿。可选色散补偿单元2中包括N个小色散补偿量的模块，N的大小由色散补偿精度决定，若色散补偿精度要求为-d1～d2(d1，d2均大于零，d＝d1+d2)，则N＝ΔD/d(N为大于取整的结果)。可选色散补偿单元3的N个模块的色散量大小为：ΔD_k＝-(2k-1)*d/2，k＝1，2，3……N。模块按补偿色散量从小到大的顺序排列，依次为第1级，……，第k级。被固定值色散补偿单元1补偿后的光信号，由可调控制单元2从可选色散补偿单元3中选择合适的模块进行补偿。

如图2所示，该装置包括固定值色散补偿单元1、可调控制单元2和可选色散补偿单元3、输出控制单元4。光信号经过固定值色散补偿单元1进行粗补偿，然后可调控制单元2从可选色散补偿单元3中选择合适色散补偿模块进行精细补偿，最后由输出控制单元4输出。

本发明在固定值色散补偿单元1的基础上增加了一个用于精细补偿的可调控制单元2和可选色散补偿单元3，能够实现一定色散范围内的可调谐补偿，补偿精度高，且能够实现宽带色散补偿，管理方便，因此可广泛应用于各种通信系统及其他需要色散补偿的器件。

如图3所示，本实施例中可调控制单元2采用的是1×n光开关，光信号输出控制单元4采用的是n×1光开关，n大于可选色散补偿单元3中的模块数N。光信号先经过固定值色散补偿单元1，可调控制单元2从可选色散补偿单元3的N个模块中选择一个使光信号通过，实现高精度补偿。补偿后的光信号再从输出控制单元4中选择对应的端口输出。

本装置利用光开关实现色散可调以及光输出控制，解决了待补偿光纤由于工艺误差或测试仪器误差等原因引起的待补偿色散量的误差问题，具有大的色散补偿范围，高的补偿精度、宽的带宽补偿等优点。

如图4所示，为待补偿的1500组光纤色散在C波段的分布曲线，其在1550nm处的色散范围是1240～1320ps/nm(皮秒每纳米)，各曲线的色散斜率也不相同。这里按照色散余量为10ps/nm的精度进行补偿，装置中的可选色散补偿单元3由五个色散量不同的色散补偿模块组成，即1550nm处的色散在1240～1320ps/nm范围内的任意光信号经过固定值色散补偿单元2补偿后，再通过可调控制单元2从可选色散补偿单元3的五个模块中选择一个合适的通过，即可实现补偿后的光纤色散余量为10ps/nm。

如图5所示，为图4中所示的待补偿的1500组光纤经过色散补偿后的色散余量分布，从图可以看出，色散余量均小于10ps/nm。

如图6所示，本实施例在输出控制单元4后加入三端口光学器件6和补偿反馈单元7，三端口光学器件6采用1×2耦合器，输出控制单元4采用n×1光开关，三端口光学器件6的输入接口与输出控制单元4的输出端相连，一个输出接口用于光信号的输出，另一个输出接口与补偿反馈单元7相连，三端口光学器件6把输出控制单元4输出的光信号光分为两路，一路直接输出，另一路输出到补偿反馈单元7。补偿反馈单元7与可调控制单元2和输出控制单元4连接，补偿反馈单元7能够检测光信号剩余色散并判断是否满足要求。

如色散补偿精度要求为-d1～d2(d1，d2均大于零)，若补偿反馈单元7检测到光信号色散量大于d2，则反馈电信号给可调控制单元2和输出控制单元4，可调控制单元2采用1×n光开关，输出控制单元4采用n×1光开关，使它们从可选色散补偿单元3中选择色散量大一级的模块进行补偿；若补偿反馈单元7检测到光信号小于-d1，则反馈电信号给可调控制单元2和输出控制单元4，使它们从可选色散补偿单元3中选择色散量小一级的模块进行补偿。按照以上规律，依次循环直到补偿反馈单元7检测到的光信号色散量在-d1～d2范围时，停止反馈电信号，并将光信号从三端口光学器件中输出。

本实施例装置具有补偿色散余量检测和反馈控制功能，能够实现超高精度色散补偿和可调补偿的自动化，除了具有图3所示的装置的优点外还能够替代现在系统链路末端的可调色散补偿器件，降低补偿成本，管理更加方便。

如图7所示，本实施例中光信号输入端和输出端采用三端口光学器件6，三端口光学器件6采用光环行器，可调控制单元2仍采用1×n光开关，在可选色散补偿单元3末端对应于每个小模块加入光信号反射单元5，光信号反射单元5采用法拉第镜。三端口光学器件6的第一个接口为光信号的输入端，第二接口与固定值色散补偿单元1相连，第三接口为补偿后的光信号的输出端。光信号从三端口光学器件6的第一接口输入，经过第二接口输入到固定值色散补偿单元1进行第一次补偿，通过可调控制单元2进行第二次补偿后经光信号反射单元14被原路返回可选色散补偿单元3，进行第三、第四次补偿，然后从光环行器的第二接口输入，最后从第三接口输出。

本实施例中光信号反射单元5采用了法拉第镜，法拉第镜使输入其信号光的偏振和输出其信号光的偏振相差90度，信号光从可选色散补偿单元3传出后又以偏振相差90度的状态返回，从而使色散补偿装置的PMD(偏振模色散)得到了自动补偿。这里的固定值色散补偿单元1和可选色散补偿单元3具有双向传输功能。

本实施例中的光信号在同一个补偿单元中通过了两次，对于同一待补偿色散量，本实施例的色散补偿装置所提供的色散量只需要实施例一的一半，若采用色散补偿光纤实现这两个补偿单元，由于本装置的偏振无关特性，降低对光纤生产工艺的要求，从而提高成品率，不但能降低色散补偿装置的成本，还能缩小色散补偿装置的体积。另外，用反射装置替代了输出端所需的控制器件，操作更加简单。因此本实施例的色散补偿装置不仅具有大的色散补偿范围，高的补偿精度、宽的带宽补偿的优点，还具有小体积、低成本、低PMD、易操作的突出特性，可广泛应用于大容量、高速率通信系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：它包括依次连接的固定值色散补偿单元、可调控制单元、可选色散补偿单元和输出控制单元，

所述固定值色散补偿单元，用于实现光信号的粗补偿；

所述可调控制单元，用于从可选色散补偿单元中选择合适的模块实现高精度色散补偿；

所述可选色散补偿单元，用于提供实现高精度色散补偿的模块，可选色散补偿单元中包括N个小色散补偿量的模块，可选色散补偿单元中的N个模块的色散量大小由色散补偿精度和可调色散补偿范围决定，对于范围在D₀～D₀+ΔD、ΔD＝ΔD₁+...ΔD_k内的色散在某一波段上的分布，可选色散补偿单元的N个模块的色散量大小为：ΔD_k＝-(2k-1)*d/2，k＝1，2，3......N，其中，若色散补偿精度为-d1～d2，d1，d2均大于零，d＝d1+d2，则N＝ΔD/d，N为大于取整的结果，N个模块按补偿色散量从小到大的顺序排列，依次为第1级，......，第k级；

所述输出控制单元，将补偿后的光信号输出。

2.根据权利要求1所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：它还包括三端口光学器件和补偿反馈单元，所述三端口光学器件的输入端与输出控制单元的输出端连接，三端口光学器件的一个输出端和补偿反馈单元连接，三端口光学器件的另一个输出端为光信号的输出端，所述补偿反馈单元分别与可调控制单元和输出控制单元连接，用于检验补偿结果并提供反馈信息给可调控制单元和输出控制单元，实现自动可调高精度补偿。

3.根据权利要求2所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述三端口光学器件为1×2耦合器。

4.一种宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：它还包括依次连接的三端口光学器件、固定值色散补偿单元、可调控制单元、可选色散补偿单元和光信号反射单元，

所述三端口光学器件，用于光信号的输入和输出；

所述固定值色散补偿单元，用于实现光信号的粗补偿；

所述可调控制单元，用于从可选色散补偿单元中选择合适的模块实现高精度色散补偿；

所述可选色散补偿单元，用于提供实现高精度色散补偿的模块，可选色散补偿单元中包括N个小色散补偿量的模块，可选色散补偿单元中的N个模块的色散量大小由色散补偿精度和可调色散补偿范围决定，对于范围在D₀～D₀+ΔD、ΔD＝ΔD₁+...ΔD_k内的色散在某一波段上的分布，可选色散补偿单元的N个模块的色散量大小为：ΔD_k＝-(2k-1)*d/2，k＝1，2，3......N，其中，若色散补偿精度为-d1～d2，d1，d2均大于零，d＝d1+d2，则N＝ΔD/d，N为大于取整的结果，N个模块按补偿色散量从小到大的顺序排列，依次为第1级，......，第k级；

所述光信号反射单元，将经可选色散补偿单元补偿后的光信号反射回可选色散补偿单元。

5.根据权利要求4所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述光信号反射单元为反射镜或法拉第镜。

6.根据权利要求4或5所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述三端口光学器件为环形器或方向耦合器。

7.根据权利要求1至5任一项所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述固定值色散补偿单元为色散补偿器件或色散补偿光纤。

8.根据权利要求1至5任一项所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述可调控制单元为光开关或跳线。

9.根据权利要求1至5任一项所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述可选色散补偿单元为色散补偿器件或色散补偿光纤。

10.根据权利要求1至5任一项所述的宽带可调的色散补偿装置，其特征在于：所述输出控制单元为光开关、跳线或耦合器。

11.一种采用权利要求1至10之一的装置进行宽带可调的色散补偿方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1：利用固定值色散补偿单元对输入的光信号进行一次色散粗补偿；

步骤2：可调控制单元从可选色散补偿单元中选择合适的色散补偿模块，可选色散补偿单元中包括N个小色散补偿量的模块，可选色散补偿单元中的N个模块的色散量大小由色散补偿精度和可调色散补偿范围决定，对于范围在D₀～D₀+ΔD、ΔD＝ΔD₁+...ΔD_k内的色散在某一波段上的分布，可选色散补偿单元的N个模块的色散量大小为：ΔD_k＝-(2k-1)*d/2，k＝1，2，3......N，其中，若色散补偿精度为-d1～d2，d1，d2均大于零，d＝d1+d2，则N＝ΔD/d，N为大于取整的结果，N个模块按补偿色散量从小到大的顺序排列，依次为第1级，......，第k级；

步骤3：通过可选色散补偿单元进行高精度色散补偿；

步骤4：光信号从输出控制单元中选择输出端口输出。

12.根据权利要求11所述的宽带可调的色散补偿方法，其特征在于：

所述步骤4为：

步骤4.1：光信号经光信号反射单元反射回可选色散补偿单元进行第三次色散补偿；

步骤4.2：通过固定值色散补偿单元进行第四次色散补偿；

步骤4.3：补偿后的光信号由三端口光学器件输出。

13.根据权利要求12所述的宽带可调的色散补偿方法，其特征在于：所述步骤1之前还有一个步骤：光信号输入三端口光学器件。

14.根据权利要求11或12所述的宽带可调的色散补偿方法，其特征在于：所述步骤4为：

步骤4.1：补偿后的光信号由输出控制单元输入三端口光学器件；

步骤4.2：三端口光学器件将光信号分为两路，一路直接输出，另一路送入补偿反馈单元检测光信号剩余色散量是否满足规定的要求；

步骤4.3：光信号剩余色散量不符合要求，则补偿反馈单元将反馈电信号输送给可调控制单元和输出控制单元，从可选色散补偿单元选择合适的模块进行色散补偿；

步骤4.4：光信号剩余色散量符合要求，停止反馈电信号的输出，并将光信号由三端口光学器件输出。