CN104483799A - 基于四波混频全光波长转换的光传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于四波混频全光波长转换技术的光传输系统及方法，该系统包括依次相连的同步数字系列下行信号发送端、四波混频全光波长转换器、合波器、传输光纤、分波器、同步数字系列下行信号接收端。本发明基于四波混频全光波长转换技术，在传统SDH设备上实现了密集波分复用技术，系统结构简单合理，能有效节约传输纤芯，降低系统建设、维护成本，利于大规模工程应用和后期系统维护。

Description

基于四波混频全光波长转换的光传输系统及方法

技术领域

本发明涉及波分复用技术，具体来说是一种基于四波混频(FWM)全光波长转换技术的光传输系统。

背景技术

同步数字系列(SDH)传输系统过去十年内在电力通信中得到了广泛应用，但每增加一对SDH传输板卡，需占用一对光缆纤芯，由此这些传统的SDH设备占用了大量的电力光缆纤芯，使部分光缆出现了纤芯卡口的状况。新增光缆需耗费大量的人力、物力成本，且部分线路不具备重新敷设光缆的条件，由此给电力光纤通信发展带来了严重制约。

目前，较为有效的解决方案是在电力通信中实施密集波分复用技术，但传统的SDH设备并不具备直接升级为密集波分复用传输系统的能力，因此，采用基于四波混频全光波长转换技术，实现传统SDH设备的密集波分复用共纤芯传输，以此节约传输纤芯，是一种行之有效的解决方案。

发明内容

针对目前存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于四波混频全光波长转换的光传输系统及方法。本发明基于四波混频全光波长转换技术，在传统SDH设备上实现了密集波分复用技术，系统结构简单合理，能有效节约传输纤芯，降低系统建设、维护成本，利于大规模工程应用和后期系统维护。

本发明的技术方案是：基于四波混频全光波长转换技术的光传输系统，包括依次相连的同步数字系列下行信号发送端、四波混频全光波长转换器、合波器、传输光纤、分波器、同步数字系列下行信号接收端。

所述的系统，基于四波混频全光波长转换的光传输系统还包括上行光信号系统，且同步数字系列上行信号发送端与同步数字系列下行信号接收端在同一套同步数字系列设备中，同步数字系列上行信号接收端与同步数字系列下行信号发送端在同一套同步数字系列设备中，与同步数字系列上行信号发送端依次相连的包括与下行相同的四波混频全光波长转换器、合波器、传输光纤、分波器及同步数字系列上行信号接收端。

所述的系统，四波混频全光波长转换器包括信号光源输入端、泵浦光源、合波器、第一掺铒光纤放大器、色散位移光纤、滤波器和第二掺铒光纤放大器，信号光源、泵浦光源均与合波器相连，合波器、第一掺铒光纤放大器、色散位移光纤、滤波器及第二掺铒光纤放大器依次相连，信号光源输入端外接需进行波长转换的源信号，即与同步数字系列下行或上行信号发送端相连，四波混频全光波长转换器输出端即为第二掺铒光纤放大器输出端，与合波器相连。

所述的系统，同步数字系列下行或上行信号接收端还接有可调衰减器。

基于四波混频全光波长转换的光传输方法，包括：多个同步数字系列下行或上行信号发送端发出的不符合密集波分复用技术波长标准的光信号，进入四波混频全光波长转换器进行 波长变换，产生波长随同步数字系列下行或上行信号发送端不同而不同、符合密集波分复用技术波长标准(频率间隔50GHz或100GHz可选，其频率范围为189.75THz-199.85THz，对应波长范围为1579.93nm-1500.09nm)、与同步数字系列下行或上行信号发送端信号同相的转换光信号，多路转换光信号由合波器合波后送入同一传输光纤，实现密集波分复用共纤芯传输，再经分波器将共纤芯传输的光信号分解成不同波长的转换光信号，并送入相应同步数字序列接收端(接收信号波长范围为1580-1500nm)。

所述的方法，四波混频全光波长转换器进行波长转换的方法包括：泵浦光源发出的光信号和信号光源输入端接收的需进行波长转换的源信号经合波器合波，一并送入第一掺铒光纤放大器放大后，进入色散位移光纤，利用四波混频效应产生符合密集波分复用技术波长标准、与需进行波长转换的源信号同相的转换光信号，再进入滤波器，滤除残余的泵浦光信号和源信号，输出转换光信号，并经第二掺铒光纤放大器放大后输出。

所述的方法，发生四波混频效应的方法包括：

(1)四波混频全光波长转换器输出的转换光信号频率f_c由下式决定：

f_c＝2f_s-f_p或f_c＝2f_p-f_s

式中，f_s为信号光源输入端的光信号频率，即同步数字序列下行或上行发送端输出的光信号频率；f_p为泵浦光源发出的光信号频率；

同步数字序列光信号和泵浦光信号经合波进入色散位移光纤后，频率为f_s、f_p的光子湮灭，产生频率为f_c的转换光信号，f_s为一定值，调节泵浦光源频率f_p及滤波器透射频率，选择转换光信号f_c，使f_c随同步数字系列发送端不同而不同，并符合密集波分复用技术波长标准；

(2)四波混频全光波长转换器输出的转换光信号与输入的同步数字序列光信号同相。

本发明的优点：本发明基于四波混频技术，实现了对输入信号速率、信号格式均透明的波长转换，可使不同厂家、不同规格的SDH设备实现密集波分复用共纤芯传输，可有效节约传输纤芯。

附图说明

图1是四波混频波长转换原理图。

图2是光传输系统结构图。

具体实施方式

(1)四波混频全光波长转换器(FWM-WC)构建方法

如图1所示，FWM-WC包括信号光源输入端、泵浦光源(PUMP)、合波器、第一掺铒光纤放大器(EDFA)、色散位移光纤(DSF)、滤波器及第二掺铒光纤放大器(EDFA)，信号光源、泵浦光源均与合波器相连，合波器、第一EDFA、色散位移光纤、滤波器及第二EDFA依次相连。FWM-WC信号光源输入端接SDH信号发送端，输出端即为第二EDFA输出端。

工作流程如下：SDH输出信号经FWM-WC输入端和泵浦光源信号分别进入合波器，经合波器合波后一同进入第一EDFA进行放大，然后进入DSF，利用光纤中的四波混频效应，产生转换波长信号，然后经滤波器滤除残余SDH源信号和泵浦光源信号，剩余的的波长转换信号经 第二EDFA放大后输出。

FWM-WC输出信号与输入的SDH信号同相，其波长由下式决定：

f_c＝2f_s-f_p或f_c＝2f_p-f_s

式中，f_s为信号光源输入端的光信号频率，即同步数字序列发送端输出的光信号频率；f_p为泵浦光源发出的光信号频率。同步数字序列光信号和泵浦光信号经合波进入色散位移光纤后，频率为f_s、f_p的光子湮灭，产生频率为f_c的转换光信号。同步数字系列光信号波长f_s为一定值，调节泵浦光f_p频率及滤波器透射频率，选择转换光信号f_c，使f_c随同步数字系列发送端不同而不同，并符合密集波分复用技术波长标准。

(2)基于四波混频全光波长转换技术的光传输系统构建方法

如图2所示，系统由不同输出波长的FWM-WC、合波器、传输纤芯、分波器构成。

工作流程如下：下行时，SDH设备1a为同步数字系列下行信号发送端，其发出的波长为λ_1a的光信号进入FWM-WC后，转变为符合密集波分复用技术波长标准、波长为λ₁、与输入SDH信号同相的光信号。同理，SDH设备2a、3a发出的波长为λ_2a、λ_3a的光信号经由FWM-WC后，分别转换为波长λ₂、λ₃，均符合密集波分复用技术波长标准，且与输入信号同相。λ₁、λ₂、λ₃三路光信号进入合波器，由于其符合密集波分复用技术波长标准，因此可进入同一纤芯实现共芯传输。合波信号经共芯传输到达对端站后，经分波器恢复成波长分别为λ₁、λ₂、λ₃的光信号，由于SDH设备1b、2b、3b为同步数字系列下行信号接收端，其接收端为宽频接收模块，因此可实现λ₁、λ₂、λ₃光信号的接收。

上行时工作原理相同，SDH设备1b、2b、3b为同步数字系列下行信号接收端，SDH设备1a、2a、3a为同步数字系列上行信号接收端，上行的FWM-WC、合并器、分波器与下行时的型号相同。因此系统为上下行双向系统。

本发明在具体应用时，包括与SDH设备相连接的六只FWM-WC，两支合波器，两支分波器。必要时，可在系统中上、下行方向上的合波器输出端加入EDFA，以增加进入传输光纤的信号功率，提升传输距离；在SDH设备接收端前也可加入可调衰减器，以避免收光信号的过载。

本发明提供了一种利用四波混频效应实施全光波长转换而在传统同步数字系列设备上实现密集波分复用技术的方法：利用光纤中的四波混频效应，构建全光波长转换器，将传统同步数字系列设备输出的光信号转换为符合密集波分复用技术波长标准的光信号，实现不同厂家、不同规格、不同传输速率的同步数字系列设备信号的密集波分复用共纤芯传输。

Claims (7)

1.基于四波混频全光波长转换技术的光传输系统，其特征在于：包括依次相连的同步数字系列下行信号发送端、四波混频全光波长转换器、合波器、传输光纤、分波器、同步数字系列下行信号接收端。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：基于四波混频全光波长转换的光传输系统还包括上行光信号系统，且同步数字系列上行信号发送端与同步数字系列下行信号接收端在同一套同步数字系列设备中，同步数字系列上行信号接收端与同步数字系列下行信号发送端在同一套同步数字系列设备中，与同步数字系列上行信号发送端依次相连的包括与下行相同的四波混频全光波长转换器、合波器、传输光纤、分波器及同步数字系列上行信号接收端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：四波混频全光波长转换器包括信号光源输入端、泵浦光源、合波器、第一掺铒光纤放大器、色散位移光纤、滤波器和第二掺铒光纤放大器，信号光源、泵浦光源均与合波器相连，合波器、第一掺铒光纤放大器、色散位移光纤、滤波器及第二掺铒光纤放大器依次相连，信号光源输入端外接需进行波长转换的源信号，即与同步数字系列下行或上行信号发送端相连，四波混频全光波长转换器输出端即为第二掺铒光纤放大器输出端，与合波器相连。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：同步数字系列下行或上行信号接收端还接有可调衰减器。

5.基于四波混频全光波长转换的光传输方法，其特征在于包括：多个同步数字系列下行或上行信号发送端发出的不符合密集波分复用技术波长标准的光信号，进入四波混频全光波长转换器进行波长变换，产生波长随同步数字系列下行或上行信号发送端不同而不同、符合密集波分复用技术波长标准、与同步数字系列下行或上行信号发送端信号同相的转换光信号，多路转换光信号由合波器合波后送入同一传输光纤，实现密集波分复用共纤芯传输，再经分波器将共纤芯传输的光信号分解成不同波长的转换光信号，并送入相应同步数字序列接收端。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，四波混频全光波长转换器进行波长转换的方法包括：泵浦光源发出的光信号和信号光源输入端接收的需进行波长转换的源信号经合波器合波，一并送入第一掺铒光纤放大器放大后，进入色散位移光纤，利用四波混频效应产生符合密集波分复用技术波长标准、与需进行波长转换的源信号同相的转换光信号，再进入滤波器，滤除残余的泵浦光信号和源信号，输出转换光信号，并经第二掺铒光纤放大器放大后输出。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，发生四波混频效应的方法包括：

(1)四波混频全光波长转换器输出的转换光信号频率f_c由下式决定：

f_c＝2f_s-f_p或f_c＝2f_p-f_s

式中，f_s为信号光源输入端的光信号频率，即同步数字序列下行或上行发送端输出的光信号频率；f_p为泵浦光源发出的光信号频率；

同步数字序列光信号和泵浦光信号经合波进入色散位移光纤后，频率为f_s、f_p的光子湮灭，产生频率为f_c的转换光信号，f_s为一定值，调节泵浦光源频率f_p及滤波器透射频率，选择转换光信号f_c，使f_c随同步数字系列发送端不同而不同，并符合密集波分复用技术波长标准；

(2)四波混频全光波长转换器输出的转换光信号与输入的同步数字序列光信号同相。