CN110855365B - 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法 - Google Patents

一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110855365B
CN110855365B CN201910911200.5A CN201910911200A CN110855365B CN 110855365 B CN110855365 B CN 110855365B CN 201910911200 A CN201910911200 A CN 201910911200A CN 110855365 B CN110855365 B CN 110855365B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
signal
optical coupler
polarization beam
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910911200.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110855365A (zh
Inventor
李欣
王炫
智远
程松
徐健
罗清
王文忠
龙函
孙淑娟
吴剑军
项旻
成炬新
易祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Branch Of State Grid Corp Of China
Accelink Technologies Co Ltd
Original Assignee
Northwest Branch Of State Grid Corp Of China
Accelink Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Branch Of State Grid Corp Of China, Accelink Technologies Co Ltd filed Critical Northwest Branch Of State Grid Corp Of China
Priority to CN201910911200.5A priority Critical patent/CN110855365B/zh
Publication of CN110855365A publication Critical patent/CN110855365A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110855365B publication Critical patent/CN110855365B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/503—Laser transmitters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无中继光纤传输系统，包括：发送机、接收机以及连接发送机和接收机的传输链路，发送机包括激光器、第一偏振分束器、IQ调制器、偏振合束器；所述传输链路包括光纤、第一光耦合器、第二光耦合器、前向拉曼泵浦、后向拉曼泵浦；接收机，包括第二偏振分束器、第三光耦合器、第四光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、90°偏振旋转器、90°光学混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器以及信号处理模块。本发明公开的无中继光纤传输系统结构简单、建设成本低，但却有不错的传输性能，能满足一些特定场合的应用。本发明还公开了一种无中继光纤传输方法。

Description

一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法。
背景技术
随着现代社会信息化程度的不断提高，信息网络覆盖范围也变得越来越广。但在原始森林、沙漠以及岛屿等特殊地理环境下，由于输电线路的建设和维护难度较大，使得这些地区的网络建设一直停滞不前。为了给这些偏远地区提供高速的网络服务，近年来，研究人员提出了无中继光纤传输系统。无中继传输系统以其在链路中间不需要额外增加有源中继设备而得名。因此，该系统能够较为方便地铺设传输链路。为了提高无中继光纤传输系统的整体性能，现有系统大多采用成熟但昂贵的相干接收技术。此外，复杂的拉曼放大技术以及新型超低损光纤的应用也直接增加了系统成本。总而言之，单纯从性能上讲，综合使用相干接收技术、拉曼放大技术、遥泵放大技术、大有效截面积超低损光纤等等一般能达到较好效果，但是在一些场景下需要达到简单的系统结构、较低的建设成本以及不错的传输性之间的平衡。有鉴于此实有必要研究出满足此种要求无中继光纤传输系统。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无中继光纤传输系统。
本发明公开的无中继光纤传输系统，包括：发送机、接收机以及连接发送机和接收机的传输链路，其中：
所述发送机，包括激光器、第一偏振分束器、IQ调制器、偏振合束器，激光器的输出端与第一偏振分束器的输入端连接，第一偏振分束器的一输出端经IQ调制器后与偏振合束器连接，第一偏振分束器的另一输出端直接与偏振合束器连接；
所述传输链路，包括与所述偏振合束器输出端连接第一光耦合器，与接收机输入端连接的第二光耦合器，连接第一光耦合器、第二光耦合器的光纤，以及经第一光耦合器耦合入光纤的前向拉曼泵浦，经第二光耦合器耦合入光纤的后向拉曼泵浦；
所述接收机，包括第二偏振分束器、第三光耦合器、第四光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、90°偏振旋转器、90°光学混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器以及信号处理模块；第二偏振分束器的输入端与传输链路输出端连接，第二偏振分束器的输出端分别与第三光耦合器、第四光耦合器的输入端连接；第三光耦合器的输出端分别与第一光电探测器、90°光学混频器连接；第四光耦合器的输出端分别与90°偏振旋转器、第二光电探测器相连；所述90°光学混频器的输出端分别与第一平衡探测器、第二平衡探测器的输入端连接；所述第一光电探测器、第二光电探测器、第一平衡探测器、第二平衡探测器的输出端与信号处理模块连接。
进一步的，所述发送机还包括第一光可调衰减器，所述第二路光束经过该第一光可调衰减器后再与第一路光束调制后的光信号经所述偏振合束器合成为一束光信号。
进一步的，所述第一光耦合器、第二光耦合器为波分复用器。
进一步的，所述传输链路还包括一端与发送机输出端连接，另一端与第一光耦合器输入端连接的色散补偿模块。
进一步的，所述传输链路还包括第一功率放大器、第二功率放大器，所述第一功率放大器的输入端与色散补偿模块连接，输出端与第一光耦合器的输入端连接；所述第二功率放大器的输入端与第二光耦合器的输出端连接，第二功率放大器的输出端与第二偏振分束器的输入端连接。
进一步的，所述第一功率放大器、第二功率放大器为掺饵光纤放大器。
进一步的，所述接收机还包括：第二光可调衰减器、第三光可调衰减器，第二光可调衰减器的输入端与第三光耦合器连接，输出端与第一光电探测器连接；第三光可调衰减器的输入端与第四光耦合器连接，输出端与第二光电探测器连接。
另一方面，本发明还公开了一种无中继光纤传输方法，包括以下步骤：
激光器产生光载波，经过第一偏振分束器将光载波分为偏振态正交的两路光束。
第一路光束经过IQ调制器后将数据信息调制到光载波上，再与第二路光束经偏振合束器合成为一束光信号；
所述合成的光信号与前向拉曼泵浦、后向拉曼泵浦产生的泵浦光复用在一起注入到光纤中；
第二偏振分束器接收光纤中的光信号，并把此光信号分为偏振态正交的两路光信号；
一路光信号经第三光耦合器进行分路后分别注入第一光电探测器和90°光学混频器，另一路光信号经第四光耦合器进行分路后，分别注入90°偏振旋转器和第二光电探测器；
第一光电探测器、第二光电探测器、第一平衡探测器、第二平衡探测器实现光电转换，输出为与发送机的数据信息相关的斯多克斯的各分量；
利用所述斯多克斯各分量经预设规则能将发送机的数据信息解调出来。
基于上述技术方案，本发明较现有技术而言的有益效果为：
本系统的发射机使用IQ调制器、接收机利用混频器、平衡探测器实现了对输入数据信息的斯托克斯向量的直接探测，利用了信号与载波相复用的方式，提升了频谱利用率。传输链路设置有前向拉曼泵浦、向拉曼泵浦，能提高信号功率、提升系统光信噪比、增加传输距离。大量实验表明随着前向拉曼泵浦不断增大，系统最佳注入功率点慢慢变小，最佳注入功率下的性能也在慢慢变好。在没有前向拉曼泵浦情况下，系统的性能最差；而随着后向拉曼泵浦的增加，系统可传输的距离也在不断提高。本光纤传输系统结构简单、建设成本低，使用普通的光纤传输即可，没有像现有技术那样综合使用相干接收技术、遥泵放大技术、大有效截面积超低损光纤等，却依然能达到不错的传输性能，能满足一些特定场合的应用。
附图说明
图1是本发明实施例一中，一种无中继光纤传输系统的结构示意图；
图2是本发明实施例一中，另一种无中继光纤传输系统的结构示意图；
图3是本发明实施例一中，一种无中继光纤传输系统的工作原理图；
图4(a)是本发明实施例二中，为在后向泵浦功率固定，改变前向泵浦情况下，注入光纤的功率与误码率之间的关系；
图4(b)是本发明实施例二中，不同后向拉曼泵浦功率情况下传输距离与误码率之间的关系；
图5是本发明实施例二中，光载波为单波长时，本发明无中继光纤传输系统中残余色散与误码率之间的关系图；
图6是本发明实施例三中，一种无中继光纤传输系统的结构示意图；
图7(a)是本发明实施例三中，光载波分别为单波长、三波长时，本发明无中继光纤传输系统的性能比较图；
图7(b)是本发明实施例三中，传输距离与误码率之间的关系图；
图8是本发明实施例四中，一种无中继光纤传输方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
一种无中继光纤传输系统，如图1所示，包括：发送机100、接收机300以及连接发送机100和接收机300的传输链路200，其中：
发送机100包括激光器101、第一偏振分束器102、IQ调制器103、偏振合束器104，激光器101的输出端与第一偏振分束器102的输入端连接，第一偏振分束器102的一输出端经IQ调制器103后与偏振合束器104连接，第一偏振分束器102的另一输出端直接与偏振合束器104连接。
激光器101产生光载波，经过第一偏振分束器102将光载波分为两束光功率相等且偏振态正交的两路光束，第一路光束经过IQ调制器103后将数据信息调制到光载波上，再与第二路光束经偏振合束器104合成为一束光信号，然后送入链路部分。
IQ调制简单的说就是数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交。正交信号就是两路频率相同，相位相差90度的载波，两路信号分别调制后一起发射，从而提高频谱利用率。
为了平衡两路光束的功率，结合图1和图2所示，发送机100还包括第一光可调衰减器105，所述第二路光束经过该第一光可调衰减器105后再与第一路光束调制后的光信号经所述偏振合束器104合成为一束光信号。
传输链路200包括光纤201，与所述偏振合束器104输出端连接第一光耦合器202，与接收机300输入端连接的第二光耦合器203，以及经第一光耦合器202耦合入光纤201的前向拉曼泵浦204，经第二光耦合器203耦合入光纤201的后向拉曼泵浦205；激光器101输出的光信号与前向拉曼泵浦204、后向拉曼泵浦205产生的泵浦光复用在一起注入到光纤201中。本实施例的光纤201可以为G.652标准单模光纤，它是应用最广泛的光纤，价格便宜，在小于40Km的短距离传输时非常适用。
优选的，因为信号的波长和拉曼泵浦的波长相隔太远，用普通耦合器衰减太大，因此第一光耦合器202、第二光耦合器203为波分复用器。
接收机300包括第二偏振分束器301、第三光耦合器302、第四光耦合器303、第一光电探测器304、第二光电探测器305、90°偏振旋转器306、90°光学混频器307和第一平衡探测器308、第二平衡探测器309及信号处理模块310；第二偏振分束器301的输入端与传输链路200输出端连接，第二偏振分束器301的输出端分别与第三光耦合器302、第四光耦合器303的输入端连接；第三光耦合器302的输出端分别与第一光电探测器304、90°光学混频器307连接；第四光耦合器303的输出端分别与90°偏振旋转器306、第二光电探测器305相连；所述90°光学混频器307的输出端分别与第一平衡探测器308、第二平衡探测器309的输入端连接；所述第一光电探测器304、第二光电探测器305、第一平衡探测器308、第二平衡探测器309的输出端与信号处理模块310连接。
第二偏振分束器301将传输链路200输入的光信号分为偏振态正交的两路光信号，一路光信号经第三光耦合器302进行分路后分别注入第一光电探测器304和90°光学混频器307，另一路光信号经第四光耦合器303进行分路后，分别注入90°偏振旋转器306和第二光电探测器305；第一光电探测器304、第二光电探测器305、第一平衡探测器308、第二平衡探测器309的输出为发送机100的数据信息相关的斯多克斯的各分量；利用所述斯多克斯经预设规则能将发送机100的数据信息解调出来。
同理，为了平衡两路光束的功率，结合图1和图2所示，接收机300还可以包括第二光可调衰减器311、第三光可调衰减器312，第二光可调衰减器311的输入端与第三光耦合器302连接，输出端与第一光电探测器304连接；第三光可调衰减器312的输入端与第四光耦合器303连接，输出端与第二光电探测器305连接。
现结合图3对本发明实施例的接收机300的工作原理进行详细说明。假设，发送机100一个偏振态携带信号与另一个偏振态光信号直接合成一束光信号后输入到接收机300的信号为E，经过接收机300的偏振分束器将光信号分为偏振态正交的两路光信号Ex与Ey，两路光信号经过第三光耦合器302、第四光耦合器303、第一光电探测器304、第二光电探测器305、90°偏振旋转器306、90°光学混频器307和第一平衡探测器308、第二平衡探测器309后，得到的电信号如公式(1)所示。
其中，α、β、γ和η由第三光耦合器302、第四光耦合器303的分光比以及第一光电探测器304、第二光电探测器305、第一平衡探测器308、第二平衡探测器309的响应决定。第一光电探测器304探测的信号为α·|Ex|2、第二光电探测器305探测的信号为η·|Ey|2、第一平衡探测器308探测到信号为第二平衡探测器309探测到的信号为/>
若发送机100偏振合束器104的主轴与接收机300偏振分束器的主轴对齐，则发送端信号可以直接由式(1)得到。这个系统既可以用来传输强度调制信号，也可以用来传输QAM信号。如果是强度调制信号只用I0就可以解调出信息，如果是偏振复用的QAM信号，需要同时I0～I3才能解调出所有信息。例如，当发送机100信号为强度调制时，I0即可解调出发送端信号；当发送机100信号为QAM调制时，I1即为发送机100信号的实部，I2即为发送机100信号的虚部。但是，在经过光纤传输后，光信号的偏振状态会发生随机扰动。因此，需要相应方法对偏振随机扰动进行跟踪，比如可以采用LMS均衡技术。通过适当调整α、β、γ和η的值，同时经过处理，可得到以下关系，如公式2所示。
式(2)中三个量S′1、S′2以及S′3为接收机300的Stokes矢量。一般情况下，Stokes矢量的偏振变化由Muller矩阵表示为以下关系，如公式(3)所示。
其中，S1、S2以及S3为发送端信号Stokes矢量。信号处理模块310只需将矩阵M计算出来即可实现偏振态追踪，进而通过式(1)将发送机100的信号解调出来。一般情况下，M矩阵可以通过训练序列很好地估计出来。相关训练过程可以参考现有文献，比如Di Che etal,JLT，2015,33(3),618～684,Stokes Vector Direct Detection for Linear Complex。
本发明实施例将Stokes(斯托克斯)向量的相关知识应用到接收机300中，更具体的计算方法可以参考现有相关技术，在此不再赘述。
本发明实施例发射机通过调制技术把输入电信号转换成光信号，并用耦合技术把调制后的光信号最大限度地注入光纤线路，再送到接收机300，由光接收机300对该光信号进行解调，即鉴别出光信号的变化，再恢复原来的信号。本系统的发射机使用IQ调制器103、接收机300利用混频器、平衡探测器实现了对输入数据信息的斯托克斯向量的直接探测，利用了信号与载波相复用的方式，提升了频谱利用率。传输链路200设置有前向拉曼泵浦204、后向拉曼泵浦205，能提高信号功率、提升系统光信噪比、增加传输距离。大量实验表明随着前向拉曼泵浦204不断增大，系统最佳注入功率点慢慢变小，最佳注入功率下的性能也在慢慢变好。在没有前向拉曼泵浦204情况下，系统的性能最差；而随着后向拉曼泵浦205的增加，系统可传输的距离也在不断提高。本光纤传输系统结构简单、建设成本低，使用普通的光纤传输即可，没有像现有技术那样综合使用相干接收技术、遥泵放大技术、大有效截面积超低损光纤等，却依然能达到不错的传输性能，能满足一些特定场合的应用。
在一些实施例中，由于线路中会存在色散，且本发明实施例的接收机300不能像相干接收那样用数字信号处理的方式补偿色散，因此，结合图1和图2所示，优先利用色散补偿模块206对系统色散进行补偿。该色散补偿模块一端与发送机100输出端连接，另一端与第一光耦合器输入端连接。可以采用色散补偿光纤、用光纤光栅、预啁啾等技术做色散补偿的，以保证整条光纤线路的总色散近似为零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。
另外，对于大容量、长距离通信场合，结合图1和图2所示，传输链路200优选还包括第一功率放大器207、第二功率放大器208，第一功率放大器207的输入端与色散补偿模块206连接，输出端与第一光耦合器202的输入端连接；第二功率放大器208的输入端与第二光耦合器203的输出端连接，第二功率放大器208的输出端与第二偏振分束器301的输入端连接。第二功率放大器位于接收机300之前，有利于提高接收机300的灵敏度(在光信噪比(OSNR)满足要求情况下，较大的输入功率可以压制接收机300本身的噪声，提高接收灵敏度)。第一功率放大器207、第二功率放大器208优选为掺饵光纤放大器。
实施例二
本实施例将对无中继光纤传输系统的具体应用情况做进一步说明。
以实现128Gbit/s 16QAM信号的无中继传输的为例，对于单波长系统，载波波长设置为1553.6nm。结合图2所示，发射机的外腔发射激光器101(ECL)产生光载波，经过第一偏振分束器102将光载波分为两束光功率相等且偏振态正交的两路光。一路光信号经过IQ调制器103后将32GBaud的16QAM信号调制到光载波上，另一路经过第一光可调衰减器与调制后的光信号用偏振合束器104合成为一束光。此处，第一光衰减器用于平衡两路光信号之间的功率。波分复用后的光信号经过一段色散补偿光纤与掺铒光纤放大器(EDFA)放大后与1450nm的前向拉曼泵浦204的泵浦光经第一光耦合器202、复用在一起注入到光纤201中。此处的光纤采用SSMF(标准单模光纤)参数设置，其损耗为0.2-dB/km，二阶色散为16ps/nm/km,偏振模色散设置为0.1-ps/km1/2，有效面积约72μm2，拉曼峰值增益约为0.72/(W·km)。在光纤的另一端，1450nm的后向拉曼泵浦205的泵浦光经第二光耦合器203耦合到光纤中。而后经过一掺铒光纤放大器(EDFA)后将光信号注入到接收机300。接收机300由第二偏振分束器301、第三光耦合器302、第四光耦合器303、第一光电探测器304、第二光电探测器305、90°偏振旋转器306、90°光学混频器307和第一平衡探测器308、第二平衡探测器309，以及第二光可调衰减器、第三光可调衰减器。光可调衰减器用于平衡各分路之间的功率，使得最后得到的电信号满足Stokes关系。最后信号处理模块310根据实施例一中的公式将发送机100的信号解调出来。
图4(a)、图4(b)为本发明实施例中无中继系统中单波长128Gbit/s 16QAM信号传输的实验结果。FEC为误码率，FP前向拉曼泵浦204功率，可认为是注入光纤的功率，BP为后向拉曼泵浦205功率。
图4(a)为在后向泵浦功率固定，改变前向泵浦情况下，注入光纤的功率与误码率之间的关系。此处，固定后向拉曼泵浦205功率为0.8W，传输距离为200km，链路的色散值由色散补偿光纤完全补偿。从图中可以看出，随着注入光纤功率的不断增大，系统的误码率先是变小，然后由于科尔非线性效应增强，系统的误码率又进一步增加。此外，随着前向拉曼泵浦204不断增大，系统最佳注入功率点慢慢变小，最佳注入功率下的性能也在慢慢变好。在没有前向拉曼泵浦204情况下，系统的性能最差，前向拉曼泵浦204功率增加到0.6W时，系统性能基本上不会有很大的提升了。因此，在后续的结果中，取前向拉曼泵浦204值为0.6W。
图4(b)为不同后向拉曼泵浦205功率情况下传输距离与误码率之间的关系。从图中可看出，随着后向拉曼泵浦205的增加，在20％FEC参考值下，系统可传输的距离也在不断提高。当后向拉曼泵浦205增加到2.5W时，系统可传输距离最远。继续增加功率到3W时，系统性能开始下降。这是因为，随着后向拉曼泵浦205提高，信号光、泵浦光与信号光之间的非线性效应增强并直接影响了系统性能。因此，后向拉曼泵浦205光功率的增大，对系统的影响比较有限，最大可提升传输距离小于10％。在后续步骤中，选取在实际系统中较为常用的0.8W。
由于本发明实施例的Stokes(斯托克斯)接收机300不能像相干接收那样用数字信号处理的方式补偿色散，因此，用了色散补偿光纤对系统色散进行补偿。设置前向拉曼泵浦204功率为0.6W，后向拉曼泵浦205功率为0.8W，传输距离为200km。如图5所示，给出了在不同色散值情况下的系统误码率性能。由图5所示，色散对本方案的影响较大，其主要原因在于随着色散的增加，传输信号脉冲发生形变，使得算法不能完全采样到最佳采样点。同时，信号之间也存在串扰，直接影响了系统性能。以20％FEC为参考，配合所使用的算法，本方案可容忍的残余色散范围为：-400ps/nm到400ps/nm。该值相当于SSMF 25km的色散值。
本系统的发射机使用IQ调制器103、接收机300利用混频器、平衡探测器实现了对输入数据信息的斯托克斯向量的直接探测，利用了信号与载波相复用的方式，提升了频谱利用率。传输链路200设置有前向拉曼泵浦204、向拉曼泵浦，能提高信号功率、提升系统光信噪比、增加传输距离。大量实验表明随着前向拉曼泵浦204不断增大，系统最佳注入功率点慢慢变小，最佳注入功率下的性能也在慢慢变好。在没有前向拉曼泵浦204情况下，系统的性能最差；而随着后向拉曼泵浦205的增加，系统可传输的距离也在不断提高。本光纤传输系统结构简单、建设成本低，使用普通的光纤传输即可，没有像现有技术那样综合使用相干接收技术、遥泵放大技术、大有效截面积超低损光纤等，却依然能达到不错的传输性能，能满足一些特定场合的应用。
实施例三
当然，本发明实施例还能适用于多波长系统。如图6所示，对于多波长系统，所述链路部分还包括第一波分复用器、第二波分复用器，第一波分复用器的输入端分别与各波长的发送机100的输出端连接，输出端与所述色散补偿模块连接；第二波分复用器的输入端与所述第二光耦合器连接，将各波长信号滤出来，然后各波长信号经过一个光纤放大器后注入到接收机300。
本实施例以三波复用系统为例进行说明，光载波波长设置为1552.8nm、1553.6nm和1554.4nm，每个载波之间间隔为100GHz，通过第一波分复用器将发送端各载波光信号复用在一起并合成3×128Gb/s 16QAM信号。波分复用后的光信号经过一段色散补偿光纤与掺铒光纤放大器(EDFA)与1450nm的前向拉曼泵浦204的泵浦光经第一光耦合器202、复用在一起注入到光纤201中。此处的光纤采用SSMF参数设置，其损耗为0.2-dB/km，二阶色散为16ps/nm/km,偏振模色散设置为0.1ps/km1/2，有效面积约72μm2，拉曼峰值增益约为0.72/(W·km)。在光纤的另一端，1450nm的后向拉曼泵浦205的泵浦光经第二光耦合器203耦合到光纤中。在接收端，光信号经过第二波分解复用器将各波长信号滤出来，然后各波长信号经过一个EDFA后将光信号注入到接收机300。每个接收机300均包括第二偏振分束器301、第三光耦合器302、第四光耦合器303、第一光电探测器304、第二光电探测器305、90°偏振旋转器306、90°光学混频器307和第一平衡探测器308、第二平衡探测器309，以及第二光可调衰减器、第三光可调衰减器、信号处理模块310。光可调衰减器用于平衡各分路之间的功率，使得最后得到的电信号满足Stokes关系。最后信号处理模块310根据实施例一中的公式将发送机100的信号解调出来。
图7(a)为不同注入光纤功率下，单波长系统(Single wavelength)与三波长复用系统(WDM)的性能比较图。此时，系统的前向和后向拉曼泵浦205功率分别设置为0.6W和0.8W，传输距离为200km。从图中可以看出，三波复用系统的各波长性能基本一致，其中第二个波长的性能偏差，这是因为，第二个波长受到来自另外两个波长光信号的交叉相位调制效应最强。此外，单波长传输系统的最佳功率点在-4dBm，而三波复用系统的最佳工作波长为-1dBm左右。如果考虑三波复用系统每个波长的平均功率，则其最佳注入光纤功率点基本上与单波系统差不多。图7(b)为不同后向泵浦功率情况下传输距离与误码率之间的关系。此时，前向与后向拉曼泵浦205功率分别设置为0.6W和0.8W，注入光纤功率设置为图7(a)中的最佳功率点。由图7(b)可以看出，在20％FEC条件下，单波系统与三波复用系统的性能基本无差异。
实施例4
本发明还公开了一种无中继光纤传输方法，如图8所示，包括以下步骤：
S801，激光器101产生光载波，经过第一偏振分束器102将光载波分为偏振态正交的两路光束。
S802，第一路光束经过IQ调制器103后将数据信息调制到光载波上，再与第二路光束经偏振合束器104合成为一束光信号。
S803，所述合成的光信号与前向拉曼泵浦204、后向拉曼泵浦205产生的泵浦光复用在一起注入到光纤201中。
S804,第二偏振分束器301接收光纤201中的光信号，并把此光信号分为偏振态正交的两路光信号。
S805，一路光信号经第三光耦合器302进行分路后分别注入第一光电探测器304和90°光学混频器307，另一路光信号经第四光耦合器303进行分路后，分别注入90°偏振旋转器306和第二光电探测器305。
S806，第一光电探测器304、第二光电探测器305、第一平衡探测器308、第二平衡探测器309实现光电转换，输出为与发送机100的数据信息相关的斯多克斯的各分量。
第二偏振分束器301接收光纤201中的光信号，并把此光信号分为偏振态正交的两路光信号Ex与Ey，第一光电探测器304探测的信号为α·|Ex|2、第二光电探测器305探测的信号为η·|Ey|2、第一平衡探测器308探测到信号为第二平衡探测器309探测到的信号为/>其中，α、β、γ和η由第三光耦合器302、第四光耦合器303的分光比以及第一光电探测器304、第二光电探测器305、第一平衡探测器308、第二平衡探测器309的响应决定。
S807，利用所述斯多克斯各分量经预设规则能将发送机100的数据信息解调出来。
本实施例的无中继光纤传输方法主要应用于如实施例一至实施例三中的无中继光纤传输系统，具体工作过程参考上述实施例，在此不再赘述。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种无中继光纤传输系统，其特征在于，包括：发送机、接收机以及连接发送机和接收机的传输链路，其中：
所述发送机，包括激光器、第一偏振分束器、IQ调制器、偏振合束器，激光器的输出端与第一偏振分束器的输入端连接，第一偏振分束器的一输出端经IQ调制器后与偏振合束器连接，第一偏振分束器的另一输出端直接与偏振合束器连接；
所述传输链路，包括与所述偏振合束器输出端连接第一光耦合器，与接收机输入端连接的第二光耦合器，连接第一光耦合器、第二光耦合器的光纤，以及经第一光耦合器耦合入光纤的前向拉曼泵浦，经第二光耦合器耦合入光纤的后向拉曼泵浦；
所述接收机，包括第二偏振分束器、第三光耦合器、第四光耦合器、第一光电探测器、第二光电探测器、90°偏振旋转器、90°光学混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器以及信号处理模块；第二偏振分束器的输入端与传输链路输出端连接，第二偏振分束器的输出端分别与第三光耦合器、第四光耦合器的输入端连接；第三光耦合器的输出端分别与第一光电探测器、90°光学混频器连接；第四光耦合器的输出端分别与90°偏振旋转器、第二光电探测器相连；所述90°光学混频器的输出端分别与第一平衡探测器、第二平衡探测器的输入端连接；所述第一光电探测器、第二光电探测器、第一平衡探测器、第二平衡探测器的输出端与信号处理模块连接。
2.如权利要求1所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述发送机还包括第一光可调衰减器，所述激光器产生光载波经过所述第一偏振分束器将光载波分为两束光功率相等且偏振态正交的两路光束，第一路光束经过IQ调制器后将数据信息调制到光载波上，第二路光束经过该第一光可调衰减器后再与第一路光束调制后的光信号经所述偏振合束器合成为一束光信号，送入传输链路。
3.如权利要求1所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述第一光耦合器、第二光耦合器为波分复用器。
4.如权利要求1所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述传输链路还包括一端与发送机输出端连接，另一端与第一光耦合器输入端连接的色散补偿模块。
5.如权利要求4所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述传输链路还包括第一功率放大器、第二功率放大器，所述第一功率放大器的输入端与色散补偿模块连接，输出端与第一光耦合器的输入端连接；所述第二功率放大器的输入端与第二光耦合器的输出端连接，第二功率放大器的输出端与第二偏振分束器的输入端连接。
6.如权利要求5所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述第一功率放大器、第二功率放大器为掺饵光纤放大器。
7.如权利要求1所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述接收机还包括：第二光可调衰减器、第三光可调衰减器，第二光可调衰减器的输入端与第三光耦合器连接，输出端与第一光电探测器连接；第三光可调衰减器的输入端与第四光耦合器连接，输出端与第二光电探测器连接。
8.如权利要求1所述无中继光纤传输系统，其特征在于，所述激光器为外腔发射激光器。
9.一种无中继光纤传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
激光器产生光载波，经过第一偏振分束器将光载波分为偏振态正交的两路光束；
第一路光束经过IQ调制器后将数据信息调制到光载波上，再与第二路光束经偏振合束器合成为一束光信号；
所述合成的光信号与前向拉曼泵浦、后向拉曼泵浦产生的泵浦光复用在一起注入到光纤中；
第二偏振分束器接收光纤中的光信号，并把此光信号分为偏振态正交的两路光信号；
一路光信号经第三光耦合器进行分路后分别注入第一光电探测器和90°光学混频器，另一路光信号经第四光耦合器进行分路后，分别注入90°偏振旋转器和第二光电探测器；
第一光电探测器、第二光电探测器、第一平衡探测器、第二平衡探测器实现光电转换，输出为与发送机的数据信息相关的斯多克斯的各分量；
利用所述斯多克斯各分量经预设规则能将发送机的数据信息解调出来。
10.如权利要求9所述无中继光纤传输方法，其特征在于，第二偏振分束器接收光纤中的光信号，并把此光信号分为偏振态正交的两路光信号Ex与Ey，第一光电探测器探测的信号为α·|Ex|2、第二光电探测器探测的信号为η·|Ey|2、第一平衡探测器探测到信号为第二平衡探测器探测到的信号为/>其中，α、β、γ和η由第三光耦合器、第四光耦合器的分光比以及第一光电探测器、第二光电探测器、第一平衡探测器、第二平衡探测器的响应决定，Re代表信号的实部，Im代表信息的虚部，Ey*代表Ey光信号的共轭信号。
CN201910911200.5A 2019-09-25 2019-09-25 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法 Active CN110855365B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910911200.5A CN110855365B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910911200.5A CN110855365B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110855365A CN110855365A (zh) 2020-02-28
CN110855365B true CN110855365B (zh) 2024-03-29

Family

ID=69597080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910911200.5A Active CN110855365B (zh) 2019-09-25 2019-09-25 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110855365B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11646802B2 (en) * 2020-06-02 2023-05-09 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Polarization independent optical receiver
CN116232471B (zh) * 2023-02-27 2024-05-14 鹏城实验室 一种偏振复用直调直检光传输系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040311A (zh) * 2017-04-19 2017-08-11 广东科学技术职业学院 一种自零差相干探测的双向光子射频传输系统及其信号处理实现方法
CN109510669A (zh) * 2019-01-15 2019-03-22 哈尔滨工业大学（深圳） DSP-free的双偏振QAM调制的相干接收通信方法与系统
CN109560877A (zh) * 2019-01-24 2019-04-02 哈尔滨工业大学（深圳） 基于k-k接收的双偏振qam调制直接检测通信系统与方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120257899A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Orthogonal band launch for repeaterless systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107040311A (zh) * 2017-04-19 2017-08-11 广东科学技术职业学院 一种自零差相干探测的双向光子射频传输系统及其信号处理实现方法
CN109510669A (zh) * 2019-01-15 2019-03-22 哈尔滨工业大学（深圳） DSP-free的双偏振QAM调制的相干接收通信方法与系统
CN109560877A (zh) * 2019-01-24 2019-04-02 哈尔滨工业大学（深圳） 基于k-k接收的双偏振qam调制直接检测通信系统与方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于频域均衡的Tb/s级相干光单载波系统;赵春旭;李巨浩;张帆;陈章渊;;信息通信技术(第02期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110855365A (zh) 2020-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Masuda et al. 20.4-Tb/s (204× 111 Gb/s) transmission over 240 km using bandwidth-maximized hybrid Raman/EDFAs
AU664449B2 (en) Optical communication transmission system
US6304369B1 (en) Method and apparatus for eliminating noise in analog fiber links
Zhu et al. High spectral density long-haul 40-Gb/s transmission using CSRZ-DPSK format
US8126338B2 (en) Method and apparatus for repeaterless high-speed optical transmission over single-mode fiber using coherent receiver and electronic dispersion compensation
Spiekman et al. 8 x 10 Gb/s DWDM transmission over 240 km of standard fiber using a cascade of semiconductor optical amplifiers
Downie et al. 40× 112 Gb/s transmission over an unrepeatered 365 km effective area-managed span comprised of ultra-low loss optical fibre
Bissessur et al. 24 Tb/s unrepeatered C-band transmission of real-time processed 200 Gb/s PDM-16-QAM over 349 km
Faruk et al. Experimental demonstration of 100/200-Gb/s/λ PON downstream transmission using simplified coherent receivers
CN110855365B (zh) 一种无中继光纤传输系统及一种无中继光纤传输方法
Etienne et al. Ultra-long 610 km unrepeatered transmission of 100 Gb/s using single fibre configuration
Bissessur et al. 6 Tb/s Unrepeatered Transmission of 60× 100 Gb/s PDM-RZ QPSK channels with 40 GHz Spacing over 437 km
US20080112706A1 (en) Optical receiving apparatus and optical communication system using same
Chandrasekhar et al. Flexible transport at 10-Gb/s from 0 to 675km (11,500 ps/nm) using a chirp-managed laser, no DCF, and a dynamically adjustable dispersion-compensating receiver
JP4938839B2 (ja) ブースタを有さない光通信システムを実現するシステム及び方法
DK2545664T3 (en) LONG-DISTANCE FIBER TRANSMISSION SYSTEMS WITHOUT REPEAT
Puttnam et al. Inter-core crosstalk penalties in wideband WDM, MCF transmission over transoceanic distances
Boriboon et al. Polarization insensitive self-homodyne detection receiver for 360 gb/s data center links
Chang et al. Real-time processed 34× 120 Gb/s transmission over 432.8 km unrepeatered link with legacy fiber and span loss of 74.4 dB
Nielsen et al. 8 x 10 Gb/s 1.3-μm unrepeatered transmission over a distance of 141 km with Raman post-and pre-amplifiers
Bousselet et al. High capacity (64× 43 Gb/s) unrepeatered transmission over 440 km
Huang et al. Real-time 8× 200-Gb/s 16-QAM unrepeatered transmission over 458.8 km using concatenated receiver-side ROPAs
Mongardien et al. 15.4 Tb/s C-band only unrepeatered transmission of real-time processed 200 Gb/s PDM-16 QAM over 355 km
Cai et al. Long-haul 40 Gb/s RZ-DPSK transmission with long repeater spacing
Lovkesh et al. Estimation of four wave mixing effect in pre-, post-and in-line configuration of EDFA using advanced modulation formats for 1.28 Tbps WDM system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant