CN103840883A - 一种抑制光纤双向传输中受激拉曼散射散射串扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制光纤双向传输系统中双向传输信号光之间受激拉曼散射（SRS）串扰的方法。该方法基于双向传输光纤的拉曼增益系数偏振敏感原理，使双向光纤中不同方向的信号光之间的SRS串扰得到了有效的抑制，在保证双向传输通信质量的同时，进一步提升了系统的传输容量。本发明主要利用SRS抑制系统与偏振接收系统，将不同方向的信号光的偏振态进行调整，使其正交化后进入双向光纤，由于光纤的拉曼增益系数偏振敏感，正交化后的信号光之间的SRS串扰就能得到有效的抑制。采用本发明的方法，能够提高系统的信号传输质量，可有效降低系统的误码率，并且在一定程度上能够提升光纤双向传输的传输容量。

Description

一种抑制光纤双向传输中受激拉曼散射散射串扰的方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种在光纤双向传输系统中，基于受激拉曼散射偏振敏感的能够有效抑制正反方向的信号光之间受激拉曼散射的系统。 

背景技术

光纤传输技术的进步和成熟，使FTTB和FTTH成为现实，其所涉及的网络成本大幅度下降。现在已经商用的三种主要宽带接入网技术：基于电话铜线的xDSL，基于光纤同轴电缆混合网(HFC)的Cable Modem和基于5类铜线的以太局域网，这三种接入技术各有缺点，都不能很好解决宽带接入网的问题。基于千兆以太网的宽带无源光网络(EPON)技术已成为国际上宽带接入网的发展趋势和研究热点。IEEE802.3委员会802.3EFM(Ethernet in the First Mile)工作组的工作从系统结构来划分大致可以分为两个部分：点到点(P2P)结构和点到多点的PON结构(P2MP)。其中点到点又包括P2P Over Fiber和P2P Over Copper两部分，这里该方法仅针对P2P Over Fiber部分。光纤双向传输主要针对局间传输等对带宽要求较大的用户，使用光纤双向传输可以在线路两端共用一种类型的收发设备，运行在光纤的低色散窗口1550nm，能在大幅度降低系统造价的同时有效利用光纤的带宽、 提高光纤通信系统容量。 

但伴随着光纤系统复用信道数目的增加，输入光纤的光功率不断增强，光纤非线性效应成为影响密集波分复用光纤通信系统质量的重要因素，其中光纤的受激拉曼散射(SRS)非线性效应对光纤通信系统性能的影响已经不能忽略不计，SRS可以导致信号功率的衰减，引起不同波长光信号间的SRS串扰，使得光传输系统的误码率较高，降低了通信系统的通信质量。 

在常用低损耗单模光纤中，SBS（受激布里渊散射）的增益系数高出SRS（受激拉曼散射）近3个数量级。当泵浦光线谱宽远大于光纤的受激布里渊光谱线宽且信号的光功率较低时，SBS的作用不明显，此时我们主要考虑SRS的作用。 

受激拉曼散射是强激光的光电场与原子中的电子激发、分子中的震动或与晶体中的晶格相耦合产生的，具有很强的受激特性，即方向性强、散射程度高。从实际角度来看，受激拉曼散射即入射光作为泵浦光产生称为斯托克斯波的频移光，并将大部分泵浦波能量转移到斯托克斯波中。拉曼增益系数g_R(Ω)是描述SRS最重要的量，该量不仅取决于光纤纤芯的成分，还取决于泵浦波和斯托克斯波是同偏振的还是正交偏振的，与此同时，拉曼增益系数有一个很宽的频谱范围。 

对于单向波分复用系统，如果信道功率达到拉曼散射的阈值电平，一根光纤中传输的多路光信号之间会出现明显的由长波长光信号激发起的对短波长光信号的受激拉曼散射，其结果是各路光信号之间出现耦合，短波长光信号的功率减少，而长波长的光信号则被放大。 研究表明，对于双向传输的光纤通信系统中，SRS的影响具有新的特点，特别是在线路中带有双向光放大器的情况下，SRS是一个不可忽视的影响系统性能的因素 

SRS对光纤双向传输系统的影响主要表现在： 

(1)在光纤双向传输系统中，由SRS造成的传输损失与入纤信号的功率、信道间隔及信道数目的平方成正比，在一般的光纤传输系统中，信道数目和信道间隔都已经给定，因此我们可以通过减少入纤的初始功率来减少SRS损失。由此可见，SRS限制了光纤中的最大传输功率，从而限制了传输容量，功率越大SRS影响越大，对系统质量的影响大。 

(2)在含有双向拉曼放大器的光纤双向传输系统中，由于放大器的放大作用，使得信号和SRS的噪声都得到了放大。研究表明，在短波长信道中，由SRS造成的传输损失随光纤放大器的数目呈指数上升。在波分复用系统中，每信道几毫瓦的光功率，就能引起明显的SRS串扰。 

但是，正如前文所述，拉曼增益系数不仅与纤芯成分有关，还与信号光和泵浦光的偏振方向有关。当两波正交偏振时，拉曼增益相当小，该抑制光纤双向传输中SRS串扰的方法正是基于此原理。研究表明，在靠近拉曼曲线的峰值处，信号光和泵浦光的偏振方向相同时的增益一般要比偏振方向相互垂直的增益大一个数量级，。因此可以利用改变光纤中正反两个方向的信号光的偏振态来降低SRS串扰，提升双向传输系统的性能。 

发明内容

有鉴于此，本方法的目的在于提供一种基于受激拉曼散射偏振敏感特性的抑制光纤双向传输中SRS串扰系统，该系统能够将正反两个方向信号光的偏振态调至正交，并且在单模光纤中传输，从而抑制SRS串扰。 

为了达到上述目的，本方法的技术方案具体是这样实现的： 

本方法的SRS串扰抑制系统，包括偏振控制器和双向信号隔离接收器两部分。在正向光信号传输系统中，偏振控制器将正向传输的光信号进行偏振化处理，使其与反向传输的光信号正交，从而有效抑制了正反两方向信号光之间的SRS串扰。正向信号隔离接收器则有多个输入和输出端口，且均为单向传输，从而可以将正向传输的光信号和反向传输的光信号成功隔离开来，在接收端只接收正向传输的光信号。在反向光信号传输系统中，方向光信号隔离器将正向传输的光隔离开来，只允许接收端接收反向传输的光信号。 

由以上技术方案可见，本发明提供了一种基于拉曼增益系数偏振敏感的抑制光纤双向传输中SRS串扰的方法和系统，该系统通过偏振控制器和单向信号分离器将正反两方向的信号光偏振，在接收端隔离，有效地抑制了正反两方向信号光之间的SRS串扰，由此提高了光纤双向传输中的信道容量，减小了误码率，提高了双向传输系统的性能。 

附图说明

图1为本发明抑制光纤双向传输中受激拉曼散射SRS串扰的总体结构示意图。 

图2为本发明中偏振控制器和信号分隔器的具体结构示意图。 

图3为偏振控制器内部结构示意图。 

具体实施方式

为使本方法的目的、技术方案及优点更加清楚明白，一下参照附图并举例实施，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明提供了一种基于拉曼增益系数偏振敏感的抑制光纤双向传输中SRS串扰的方法。本方法的系统包含偏振控制器和单向光信号隔离器，通过偏振控制器将正向传输的光信号进行偏振态控制，然后经过单向光信号隔离器送入单模光纤中，保证在单模光纤中，正向传输的光信号和反向传输的光信号处于偏振正交的状态，根据前文所述，拉曼增益系数对偏振敏感，当正反两路信号光正交时可最大程度的抑制两者之间的SRS串扰；在本方法的接收系统里，通过单向信号隔离器可以就可以将正向传输的信号光和反向传输的信号光隔离开，从而只将正向传输的信号光送进接收端的接收机。采用本方法所搭建的双向传输系统，能够对光纤中正反两路信号间的SRS串扰进行有效抑制，提高了光纤传输中带宽的利用率，有效扩大了光纤的船速容量，可以满足现代光纤通信中长距离大容量的要求。 

为了说明本发明所述的技术方案，下面结合具体实施例和附图对本方法的一种抑制光纤双向传输中SRS串扰的方法作出详细说明。 

如图1所示，本方法中抑制光纤双向传输中SRS串扰的系统，包括正反两个方向的光发射机11、111，正反两个方向的光接收机12、112，两个偏振控制器13、19，两个单向信号隔离器14、18，单模光纤15、17，拉曼放大器16。其中所述的正反两个方向的光信号发射机11和110的工作波段为1550nm，所述的偏振控制器13、19使用的是基于磁光晶体的法拉第旋转器的偏振控制器，这种偏振控制器响应速度快、控制精度高、系统的稳定性好，另外结构简单、造价比较低、对波长敏感。所述的单向信号隔离器14有三个端口，输入端链接偏振控制器13，顺时针第一个输出端链接单模光纤15，逆时针第一个输出端链接反向传输系统的光接收机12.。所述的单向信号隔离器18输入端链接偏振控制器19，逆时针第一个输出端链接单模光纤17，顺时针第一个输出端链接正向传输系统的光接收机111。经过偏振控制器进行偏振化以后的正向传输光信号经过信号隔离器顺时针第一个输出端进入单模光纤，反向传输的光信号进入信号隔离器后从逆时针第一个输出端进入信号接收器。 

如图2所示，在本方法中选择了环形器作为单向信号隔离器，信号光在环形器中只能进行单方向环形，正向传输的信号光经过偏振控制器21以后从环形器22的A口进入环形器，沿顺时针方向从B口进入单模光纤中，单模光纤中的反向信号光从B口进入环形器，沿顺时针方向从C口进入接收端机，实现了正反向信号的隔离。 

如图3所示，在本方法中选择了基于磁光晶体的法拉第旋转器的偏振控制器，其中第一旋转器31和第三旋转器35的旋转角度范围是(-45°，45°），第二旋转器33的旋转角度为（-90°，90°）。波片32和34能够使输入的光转变为线偏振态，最终通过第三旋转器35通过适当角度的旋转将输入的信号光转变为期望得到的偏振态。 

本发明上述实施例中，系统中通过偏振控制器和单向信号分离器的结合使用，实现了抑制光纤双向传输中正反两路信号光之间的SRS串扰，并且在同一根光纤中传输正反两路信号光的同时，分别在接收端和发射端实现了正反两路信号光的分离，有效的提高了光纤双向传输系统的传输和接收性能，增加了噪声容限，减小了光纤双向传输系统的误码率。 

以上所述仅为本方法的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。对于本领域的技术人员来说，对于本发明的多种修改将是显而易见的，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。 

Claims (7)

1.一种系统，其特征在于，包括： 

一个正向光信号传输系统，将正向发射机发出的数据信号进行正向传输，同时反向接收机接收反向数据信号；以及 

一个反向光信号传输系统，将反向发射机发出的数据信号进行反向传输，同时正向接收机接收正向数据信号； 

所述的光纤双向传输系统中，对于正反两路信号光之间的串扰有严格的要求。 

2.如权利要求1所述系统，其中正向光信号传输系统，其特征在于，包括： 

偏振控制器，用以调整正向传输的光信号的偏振态；以及 

反向信号隔离器，用于将在一根光纤中进行传输的正反两方向光信号分隔开，便于接收端机接收；以及 

单模光纤，用于支持正反两路光信号在光纤中的长距离传输，对信号光的谱宽和稳定性有严格要求；以及 

拉曼放大器，用于同时将正反两个方向传输的信号光进行放大。 

3.如权利要求2所述，偏振控制器，用于对正向输入的信号光进行偏振态调节，使得在光纤中进行正向传输的信号光偏振态改变90°，从而和在光纤中进行反向传输的信号光正交，根据拉曼增益系数偏振敏感原理，对处于偏振正交的两束信号光的相互作用程度存在很大差异，因此，同时在光纤中传输的正反两方向的信号光由于偏振态相互正交，使其相互间因受激喇曼散射引起的串扰降至最低，能够最大程度的抑制正反两个方向信号光的受激喇曼散射串扰。 

4.如权利要求2所述，信号隔离器，有多个端口，且信号光在其中只能沿单方向传输，这里用于将正反两方向的信号光隔离开来，避免了偏振控制器同时将正反两方向的信号光进行偏振态调节，同时将在同一根光纤中进行传输的正反两方向的信号光在接收端分隔开，便于接收机进行接收。 

5.如权利要求2所述，拉曼放大器，基于受激拉曼散射的原理，实现了在一根光纤中同时对正反两个方向的信号光进行放大，并且可实现与传输光纤的良好耦合。 

6.如权利要求2所述，单模光纤，模式色散小，允许对信号光进行长距离传输，在两段单模光纤之间加上拉曼放大器，可实现超长距离的光信号传输。 

7.如权利要求1所述系统，其中反向光信号传输系统，其特征在于，包括： 

偏振控制器，用以将反方向传输的光信号进行偏振控制，使得其偏振态改变180°，当经过偏振控制器的光信号耦合到光纤中进行传输时，与在光纤中进行正向传输的光信号正交；以及 

正向信号隔离器，用以将偏振后的信号光耦合进光纤进行反向传输，同时将正向传输的信号光和反向传输的信号光隔离开来，便于反向传输的信号光的接收。 

Images