CN116158024A - 光传输系统 - Google Patents

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中岛和秀
松井隆
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Abstract

本发明的目的在于提供一种光传输系统，即使MCF中存在纤芯间损耗差，也能够满足调制方式所要求的XT。本发明的光传输系统包括：多芯光纤，具有多个纤芯区域，在至少2个纤芯间损耗不同；前方激励光源以及合波部，用于使在与信号光相同的方向上的拉曼放大激励光入射到多芯光纤的各纤芯；后方激励光源以及合波部，用于使在与信号光相反的方向上的拉曼放大激励光入射到多芯光纤的各纤芯；其特征在于，控制前方激励光以及后方激励光的强度比(将激励光的功率的比例设定为规定的值)，以降低纤芯间的串扰(XT)变动。

Description

光传输系统
技术领域
本公开涉及使用具有多个光传输纤芯的多芯光纤的光传输系统。
背景技术
在使用多芯光纤(MCF)的光传输系统中，由各纤芯传输的光泄漏到相邻纤芯而引起的串扰噪声(XT)是引起传输质量劣化的一个主要原因。XT对信号质量的影响根据调制方式而不同，例如，已知在QPSK调制中接收时的XT(接收XT)为-16dB以上，在16QAM调制中接收XT为-24dB以上时，光功率损耗为1dB以上。这样以满足调制方式所要求的XT的方式设计了MCF的纤芯间距离和纤芯结构(例如，参照非专利文献1。)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：P.J.Winzer等,“Penalties from In-Band Crosstalk forAdvanced Optical Modulation Formats”,ECOC2011,Tu.5.B.7(2011)。
非专利文献2：T.Takara等,“1000-km 7-core fiber transmission of 10x 96-Gb/sPDM-16QAM using Raman amplification with 6.5W per fiber”,Opt.Exp.20.9.10100(2012)。
非专利文献3：T.Kitamura等,“Cross-talk Characteristics of a HybridMulti-core Fiber Transmission System Using Distributed Raman Amplification”,OECC2013 TuS1-3(2013)。
发明内容
发明要解决的问题
但是，在使用MCF的光传输系统中，接收XT可能因纤芯间的传输损耗差而偏离其要求的设计值。例如，接收XT可能因各纤芯的制造质量偏差和光纤连接质量偏差而变动，有可能不满足调制方式所要求的XT。
此处，能够通过放大在纤芯中传播的光信号的强度而将接收XT抑制为所要求的值。例如，在非专利文献2、3中，示出了使用MCF的光传输系统中的分布拉曼放大的探讨例。但是，在非专利文献2、3中，仅示出了与SMF同样地能够得到放大特性，并未明确对上述的MCF的纤芯间特性偏差的影响。
也就是说，在引用文献中，对于使用MCF的光传输系统，存在不清楚如何适用分布拉曼放大的问题。
因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光传输系统，即使MCF中存在纤芯间损耗差，也能够满足调制方式所要求的XT。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的光传输系统对从双方向入射的分布拉曼放大用的激励光的强度比率进行了调整。
具体地，本发明的光传输系统包括：
多芯光纤，在多个纤芯中的至少2个纤芯间的传输损耗不同；
前方激励光源，使在与光信号的传输方向相同的方向上的拉曼放大激励光入射到所述多芯光纤的每个纤芯；和，
后方激励光源，使在与光信号的传输方向相反的方向上的拉曼放大激励光入射到所述多芯光纤的每个纤芯；
其特征在于，
对所述前方激励光源输出的所述拉曼放大激励光与所述后方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度比率进行调整，以使接收侧的串扰噪声接近设计值。
即使因纤芯损耗差而导致接收XT偏离了设计值，通过将从双方向入射的分布拉曼放大用的激励光的强度比率调整到规定范围内，也能够抑制接收XT相对于设计值的变动量。因此，本发明能够提供一种光传输系统，即使MCF中存在纤芯间损耗差，也能够满足调制方式所要求的XT。
具体的调整范围如下所示。
若将所述强度比率设为所述前方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度相对于所述前方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度和所述后方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度之和的比例R，则所述2个纤芯间的传输损耗差Δα被调整为在以下的范围内：
当0dB/km<Δα≤0.05dB/km时，0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα≤R≤0.500+0.179Δα；
当-0.05dB/km≤Δα<0dB/km时，0.500+0.179Δα≤R≤0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα。
发明效果
本发明能够提供一种光传输系统，即使MCF中存在纤芯间损耗差，也能够满足调制方式所要求的XT。
附图说明
图1是说明本发明的光传输系统的图。
图2是说明接收XT与纤芯间损耗差的关系的图。
图3是说明本发明的光传输系统中，接收XT相对于设计值的变动与传输距离的关系的图。
图4是说明本发明的光传输系统中，接收XT相对于设计值的变动与MCF的串扰的关系的图。
图5是说明本发明的光传输系统中，来自双方向的分布拉曼放大用的激励光的强度比率与纤芯间损耗差的关系的图。
图6是说明本发明的光传输系统中，来自双方向的分布拉曼放大用的激励光的强度比率与纤芯间损耗差的关系的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行描述。以下描述的实施方式是本发明的实施例，本发明并不限定于以下的实施方式。另外，在本说明书以及附图中，附图标记相同的构成要素表示彼此相同的要素。
图1是说明本实施方式的光传输系统的图。本发明的光传输系统，包括：
多芯光纤50，在多个纤芯中的至少2个纤芯间的传输损耗不同；
前方激励光源11，使在与光信号的传输方向相同的方向上的拉曼放大激励光(前方激励光)入射到多芯光纤50的每个纤芯；和，
后方激励光源12，使在与光信号的传输方向相反的方向上的拉曼放大激励光(后方激励光)入射到多芯光纤50的每个纤芯；
其特征在于，
对前方激励光源11输出的所述拉曼放大激励光与后方激励光源12输出的所述拉曼放大激励光的强度比率进行调整，以使接收侧的串扰噪声接近设计值。
本光传输系统是使用双方向分布拉曼放大的多芯光纤(MCF)的光传输系统。由与多芯光纤50的纤芯数相同数量的发送机15(15-1～15-N)生成的信号光通过扇入装置13入射到多芯光纤50的N个纤芯。此时来自用于前方激励拉曼放大的前方激励光源11(11-1～11-N)的激励光通过合波部17在信号光传输路径被合波，各信号光被分布拉曼放大。由扇出装置14取出的多芯光纤50的各纤芯的信号光由与纤芯数量相同的接收器16(16-1至16-N)接收。此外，来自用于后方激励拉曼放大的后方激励光源12(12-1～12-N)的激励光通过合波部18在信号光传输路径被合波，各信号光被分布拉曼放大。
图2是说明包括2个纤芯的MCF的光传输系统中的XT损耗差依赖性的图。设传输距离为100km，并设MCF的每单位长度的XT被设计为-50dB/km。此外，1个纤芯(纤芯1)的单位长度的损耗设为0.19dB/km。使其他纤芯(纤芯2)的每单位长度的损耗相对于纤芯1在±0.05dB/km的范围(也就是说，0.185～0.195dB/km)内变化。在图2中，纵轴是接收XT(dB)，横轴是纤芯2的相对于纤芯1的损耗差(dB/km)。
虚线表示接收端的XT(接收XT)对上述范围内的纤芯2的损耗差的依赖性。由于纤芯2的损耗差的变化，接收XT从设计值的-30dB开始变动。另一方面，实线表示进行基于双方向激励的分布拉曼放大时的接收XT。将增益设定为：使光信号入射到MCF时的入射光强度与光信号从MCF出射时的接收光强度处于同一水平(netgain＝0dB)。设前方激励光的强度相对于前方激励光的强度和后方激励光的强度之和的比例为R，此处设R＝0.5。通过进行R＝0.5的双方向激励，接收XT与纤芯2的损耗差的变化无关而是与设计值相等的情况在图2中示出。另外，R的值在所有的纤芯中为相同的值。
另外，此处将作为基准的纤芯1的损耗设为0.19dB/km，但即使是其他损耗的值也能够得到同样的效果。此外，MCF为2个纤芯，但3个纤芯以上也是同样的。进一步地，虽然设netgain＝0dB，但是，如果入射光强度和接收光强度相同，则即使netgain为0dB以外的值，也能够得到同样的效果。
图3是说明接收XT的传输距离依赖性的图。横轴表示MCF中的传输距离(km)，纵轴表示接收XT相对于设计值的偏离量(dB)。进行R＝0.5的双方向激励的分布拉曼放大，纤芯间损耗差为0.04dB/km。在10～100km的任一传输距离中，接收XT相对于设计值的变动都在0.02dB以下，被充分抑制。即，如本光传输系统那样，通过进行双方向激励下的分布拉曼放大，可以与传输距离无关地抑制接收XT相对于设计值的偏离。
图4是说明接收XT的光纤XT依赖性的图。光纤XT是MCF的每单位距离的XT量。图4中，横轴表示光纤XT(dB/km)，纵轴表示接收XT相对于设计值的偏离量(dB)。进行R＝0.5的双方向激励的分布拉曼放大，纤芯间损耗差为0.04dB/km。无论MCF的光纤XT是-80至-30dB/km中的哪一个，都充分抑制了接收XT相对于设计值的变动。即，如本光传输系统那样，通过进行双方向激励下的分布拉曼放大，可以与MCF的光纤XT无关地抑制接收XT相对于设计值的偏离。
图5是说明接收XT的相对于设计值的偏离量ΔXT、R的值以及与纤芯间损耗差Δα的关系的图。横轴为纤芯间损耗差(dB/km)，纵轴为R的值。实线表示ΔXT＝0dB的R与Δα的关系。此外，虚线表示ΔXT＝+0.1dB以及+1.0dB的R与Δα的关系。
纤芯间损耗差Δα在-0.05～0.05dB/km的范围内，ΔXT为+0.1dB的R+0.1可以由下式表示。
[数学式1]
R+0.1＝0.500+0.179Δα-1.54×10-3/Δα (1)
另一方面，纤芯间损耗差Δα在-0.05～0.05dB/km的范围内，ΔXT为+1.0dB的R+1.0可以由下式表示。
[数学式2]
R+1.0＝0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα (2)
图6也是说明接收XT的相对于设计值的偏离量ΔXT、R的值以及与纤芯间损耗差Δα的关系的图。图6是特别关注了ΔXT＝0dB的R与Δα之间的关系的图。纤芯间损耗差Δα在-0.05～0.05dB/km的范围内，ΔXT＝0的最佳Ropt可以由下式表示。
[数学式3]
Ropt＝0.500+0.179Δα (3)
如上所述，多芯光纤50的纤芯间损耗差Δα在0<Δα≤0.05dB/km的范围内，通过将R设为下式，能够将ΔXT抑制在0～+1.0dB。
[数学式4]
0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα≤R≤0.500+0.179Δα (4)
另外，多芯光纤50的纤芯间损耗差Δα在-0.05≤Δα<0dB/km的范围内，通过将R设为下式，能够将ΔXT抑制在0～+1.0dB。
[数学式5]
0.500+0.179Δα≤R≤0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα (5)
(效果)
本光传输系统即使是传输路径为存在纤芯间损耗差的MCF，也能够抑制接收XT偏离设计值。
附图标记说明
11、11-1、11-2、...、11-N：前方激励光源
12、12-1、12-2、...、12-N：后方激励光源
13：扇入
14：扇出
15、15-1、15-2、...、15-N：发送机
16、16-1、16-2、...、16-N：接收机
17、17-1、17-2、...、17-N：合波部
18、18-1、18-2、...、18-N：合波部
50：多芯光纤。

Claims (2)

1.光传输系统，包括：
多芯光纤，在多个纤芯中的至少2个纤芯间的传输损耗不同；
前方激励光源，使在与光信号的传输方向相同的方向上的拉曼放大激励光入射到所述多芯光纤的每个纤芯；和，
后方激励光源，使在与光信号的传输方向相反的方向上的拉曼放大激励光入射到所述多芯光纤的每个纤芯；
其特征在于，
对所述前方激励光源输出的所述拉曼放大激励光与所述后方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度比率进行调整，以使接收侧的串扰噪声接近设计值。
2.根据权利要求1所述的光传输系统，若将所述强度比率设为所述前方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度相对于所述前方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度和所述后方激励光源输出的所述拉曼放大激励光的强度之和的比例R，则所述2个纤芯间的传输损耗差Δα被调整为在以下的范围内：
当0dB/km<Δα≤0.05dB/km时，0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα≤R≤0.500+0.179Δα；
当-0.05dB/km≤Δα<0dB/km时，0.500+0.179Δα≤R≤0.500+0.179Δα-1.52×10-2/Δα。
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