CN1224197C - 光学通讯链路 - Google Patents

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Abstract

一种光学通讯链路，它包括由具有正色散值的正色散光纤与具有负色散值的负色散光纤组合构成的光学传输线路，在将要使用的波长区域中：正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大以及15ps/nm/km或更小；和正色散光纤和负色散光纤的DPS值均为250nm或更大，DPS值是波长为1550nm的各个纤维的色散值除以色散梯度而得出的。

Description

光学通讯链路
                     技术领域
本发明涉及使用光纤进行波分复用(WDM)的光学传输的光学通讯链路。
                     背景技术
为了增加光纤的传输容量，广泛地研究了进行WDM光学传输的技术。特别是最近，还研究了超高速WDM光学传输系统，其通道传输速度为40Gbps或更快。
一般，为了实现WDM光学传输系统，要求在中继点上和光学接收装置中没有不可恢复的波形畸变。为了达到这点，消除光学传输线路中的非线性现象和减少累积的色散(dispersion)是有效的。另外，如果在相应的光学信号波长之间存在色散值的差别，则这会导致由波长中的波形畸变量的不同而造成的传输质量波动。因此，需要将与光学传输线路中的波长有关的色散值变化(色散梯度)尽可能地减小。
结果，在许多WDM光学传输系统中，采用由将具有正色散(色散值)(下文称为“正色散光纤”)的光纤与具有负色散(色散值)(下文称为“负色散光纤”)的光纤组合起来构成的光学传输线路。
然而，没有一种能够抑制光学传输线路中的非线性现象和充分减小累积色散的传统WDM光学传输系统投入实际使用。
另外，为了抑制累积色散和由波长之间的累积色散与非线性现象相互作用造成的不可恢复的波形畸变的波动，也需要充分地减小构成光学传输线路的光纤的色散梯度。然而，没有一种由满足这些要求的正色散光纤和负色散光纤综合构成的光学传输线路投入实际使用。
由于上述原因，建造超高速的WDM光学传输系统是极其困难的。
                        发明内容
本发明提供了一种光学通讯链路，它包括将具有正色散值的正色散光纤与具有负色散值的负色散光纤组合构成的光学传输线路，在将使用的波长区域中：正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大以及15ps/nm/km或更小；负色散光纤的色散值至多为-19ps/nm/km而且正色散光纤和负色散光纤的DPS值均为250nm或更大，DPS值是波长为1550nm的相应纤维的色散值除以色散梯度而得出的。
本发明还提供了一种光学通讯链路，它包括将具有正色散值的正色散光纤与具有负色散值的负色散光纤组合构成的光学传输线路，在将要使用的波长区域中：正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大以及15ps/nm/km或更小；和正色散光纤的有效面积Aeff在40和60μm2之间而且正色散光纤和负色散光纤的DPS值均为250nm或更大，DPS值是波长为1550nm的各个纤维的色散值除以色散梯度而得出的。
本发明的其他和进一步的特点与优点，从下面结合附图进行的说明中，将可以更充分地了解。
                        附图说明
附图中：
图1为示出本发明的光学通讯链路的第一实施例的示意性说明图；
图2为示出本发明的光学通讯链路的第二实施例的示意性说明图；
图3为示出本发明的光学通讯链路的第三实施例的示意性说明图；
图4为示出本发明的光学通讯链路的第四实施例的示意性说明图；
图5为示出在根据本发明的光学通讯链路示例中使用的正色散光纤和负色散光纤的折射率轮廓结构的一个示例的示意性说明图；
图6为示出在根据本发明的光学通讯链路示例中使用的正色散光纤和负色散光纤的折射率轮廓结构的另一个示例的示意性说明图。
                      具体实施方式
根据本发明，提供了下列装置：
(1)一种光学通讯链路，它包括将具有正色散值的正色散光纤与具有负色散值的负色散光纤组合构成的光学传输线路，在将使用的波长区域中：正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大，以及15ps/nm/km或更小；正色散光纤和负色散光纤的DPS(每斜度的色散值)值均为250nm或更大，DPS值是波长为1550nm的相应纤维的色散值除以色散梯度而得出的。
(2)根据第(1)项所述的光学通讯链路还包括一个色散补偿器，用于补偿保留在光学传输线路中的色散。
在第(1)项中所述的本发明的光学通讯链路是基于深入进行的研究和实验结果得出的。当用上述方法确定构成使用光学传输线路的光学通讯链路的正色散光纤和负色散光纤的性质时，在光学通讯链路中的累积色散和非线性现象的影响被抑制。结果，可以优选地进行40Gbps/ch或更快的超高速WDM光学传输。
下面将说明为什么将正色散光纤的色散值设定为5ps/nm/km(每秒/纳米/千米)或更大以及15ps/nm/km或更小的理由。如果色散值小于5ps/nm/km，则会出现称为四波混合(four-wave mixing)的非线性现象。另外，如果色散值大于15ps/nm/km，则光学传输线路中的累积色散增大。因此，这二种情况都不适合于超高速的WDM光学传输。
当用第(2)项所述的方法，使用色散补偿器来建造光学通讯链路时，在中继点上和光学接收装置中的波长之间的色散值的差别可以进一步减小，因此，可以更优选地进行超高速的WDM光学传输。
下面将参照附图来说明本发明的实施例。在下面的说明和各附图中，相同的附图标记具有相同的意义。
图1为示出本发明的光学通讯链路的第一实施例的示意性说明图。在图1中，附图标记1表示光学传输装置，标记2表示光学接收装置，标记3表示正色散光纤传输线路，标记4表示负色散光纤传输线路。这里，正色散光纤传输线路3是将正色散光纤埋置于光纤电缆等中制成的光学传输线路，而负色散光纤传输线路4是将负色散光纤埋置于光纤电缆等中制成的光学传输线路。
图2为示出本发明的光学通讯链路的第二实施例的示意性说明图。在图2中，附图标记5表示负色散光纤组件。这里，负色散光纤组件5为将负色散光纤卷绕在一根卷轴等周围形成的组件，在本实施例中，所形成的组件5放置在光学接收装置2之前。
图3为示出本发明的光学通讯链路的第三实施例的示意性说明图。在图3中，附图标记6表示色散补偿器。该色散补偿器6补偿保留在由正色散光纤传输线路3与负色散光纤传输线路4组合构成的光学传输线路中的微小色散。在本实施例中，通过将色散补偿器6恰好放置在光学接收装置2之前，而改变了第一实施例的结构。
图4为示出本发明的光学通讯链路的第四实施例的示意性说明图。在该实施例中，通过将色散补偿器6恰好放置在光学接收装置2之前，而改变了第二实施例的结构。
应当注意，图1至图4所示的本发明的实施例包括光学传输装置1和光学接收装置2中至少有一个装置被一个光学中继装置代替的形式。还应当注意，光学中继装置，例如，是由一个光学放大器组成的；该光学放大器将接收到的光学信号放大，而不将该光学信号转换为电信号。
而且，负色散光纤传输线路4的外形与负色散光纤组件5的外形明显地不同，但是即使在每一种情况下都使用同一种负色散光纤也不会有问题。
又例如，色散补偿器6可由补偿全部光学传输线路中的色散梯度的光纤构成，或由具有在芯子等中形成网格的这种结构的光纤构成。然而，色散补偿器6的形式由光学通讯链路要求的特性等来适当确定。
只要正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大以及15ps/nm/km或更小，而且DPS(衰变/秒)值为250nm或更大，则对于在本实施例的光学通讯链路中使用的正色散光纤的折射率轮廓结构，没有特别的限制。
应当注意，关于上述的正色散光纤的特性，优选是在直径为20mm的情况下，在所使用的波长区域中的最长波长侧上，弯曲损耗的增加量为10dB/m或以下；另外，优选是平均偏振(模式)色散为0.15ps·km-1/2或以下。
利用本发明的光学通讯链路，可以建造能够优选进行40Gbps/ch或更快的超高速WDM光学传输的超高速WDM光学传输系统。
根据本发明，通过将特定的正色散光纤与特定的负色散光纤组合，所产生的结构具有良好的效果，可使光学通讯链路优选用于超高速WDM光学传输。
在下面的说明中，将参照示例来更详细地说明本发明，但本发明不是仅限于这些示例。
示例
在下列示例中，关于如图1所示通过在光学传输装置1和光学接收装置2之间连接光纤传输线路构成的光学通讯链路，正色散光纤传输线路3和负色散光纤传输线路4的结构可用各种方法改变。利用误码率(BER)作为指标，通过评价由光学通讯链路传输的光学信号的质量下降情况，来评价各种结构。
应当注意，在以下的示例中，光学传输装置1和光学接收装置2之间的距离设定为大约100km；在波长范围为1540nm至1564nm内，以正常间隔排列16个传输速度为40Gbps/ch的光学信号波；在光学接收装置2中的信号光强设定为常数。
在表1中示出了在这个示例中使用的三种形式的正色散光纤(用正色散1，2和3表示)的特性，而在表2中示出三种形式的负色散光纤(用负色散1，2和3表示)的特性。上述正色散光纤和负色散光纤的色散值和DPS值，满足上述第(1)项规定的条件。在表1中，作为参考还示出了作为传统示例的单一模式光纤(SMF)和非零色散偏移的光纤(NZDSF)的特性。应当注意，在每一种光纤中，每一种光纤上的相对折射率差别Δ1，Δ2和Δ3的单位为“％”，包层内径的单位为“μm”，色散的单位为“ps/nm/km”，DPS的单位为“nm”和芯子有效横截面积Aeff的单位为“μm2”。
表1
    Δ1     Δ2     Δ3     包层的内径     色散     DPS     Aeff
正色散1     0.62     -0.41     无     14.3     9.6     430     40
正色散2     0.45     -0.18     0.10     24.3     11.9     260     60
正色散3     0.50     -0.25     0.22     22.2     11.6     270     57
SMF     0.30     无     无     10.5     16.9     304     79
NZDSF     0.90     -0.15     0.2     15.0     7.0     100     50
表2
    Δ1     Δ2     Δ3   包层内径    色散     DPS    Aeff
负色散1     1.2     -0.30     无     11.5     -19     395     28
负色散2     2.0     -0.52     无     8.3     -75     333     20
负色散3     2.2     -0.55     0.25     7.5     -116     289     18
由正色散1和负色散1和2表示的每一种光纤的折射率轮廓结构如图5所示。在图5中，附图标记51表示中心芯子，标记52表示一个环形区域，标记53表示包层。另外，中心芯子51具有相对于包层53最大的相对折射率差Δ1，环形区域52具有相对于包层53最小的相对折射率差Δ2，其中Δ1＞0和Δ2＜0。应当注意，中心芯子51、环形区域52和包层53之间的各个边界位于每一个折射率都与包层53的折射率相同的位置。
由正色散2和3与负色散3表示的光纤的折射率轮廓结构如图6所示。在图6中，附图标记61表示中心芯子，标记62表示第一个环形区域，标记63表示第二个环形区域，标记64表示包层。另外，中心芯子61相对于包层64具有最大的相对折射率差Δ1，第一个环形区域62相对于包层64具有最小的相对折射率差Δ2，第二个环形区域63相对于包层64具有最大的相对折射率差Δ3，其中Δ1＞0，Δ2＜0和Δ3＞0。还应注意，中心芯子61，第一个环形区域62、第二个环形区域63和包层64之间的各个边界位于每一个折射率都与包层64的折射率相同的位置上。
(例1)
利用图1所示的光学通讯链路进行光学传输实验。在该示例中，得到了正色散光纤和负色散光纤的各种组合。即：如在下面给出的表3所示，在例1a中，用正色散1表示的光纤与用负色散1表示的光纤组合；而在例1b中，用正色散3表示的光纤与用负色散2表示的光纤组合。关于光学传输的实验结果，通过光学传输线路，BER值不下降和在1×10-11以下的每一个结果判断为“好”；而BER值下降至1×10-11或更大的每一个结果判断为“差”。
另外，作为比较例1，将表1所示的、色散值为16.9ps/nm/km的单一模式光纤(SMF)与由负色散2表示的光纤组合。作为比较例2，还将表1所示的、DPS值为100nm的非零色散偏移的光纤(NZDSF)，与由负色散3表示的光纤组合。
关于实验结果，如表3所示，对于例1a和1b，每一个示例都使用满足第(1)项所述的特性的正色散光纤和负色散光纤，可以得到好的结果(○)；而对于使用色散值超过15ps/nm/km的SMF的比较例1，则得到差的结果(X)。另外，在使用DPS值小于250nm的NZDSF的比较例2中，色散梯度没有补偿，在长波长侧和短波长侧上的BER结果也差。
表3
    传输线路结构     结果
    例1a     正色散1+负色散1     ○
    例1b     正色散3+负色散2     ○
    比较例1     SMF+负色散2     X
    比较例2     NZDSF+负色散3     X
(例2)
利用图2所示的光学通讯链路进行光学传输的实验。在这个示例中，如同在上述的例1一样，得到了正色散光纤和负色散光纤的各种组合。即如下面给出的表4所示，在例2a中，由正色散2表示的光纤与由负色散2表示的光纤组合；在例2b中，由正色散3表示的光纤与由负色散2表示的光纤组合；在例2c中，由正色散3表示的光纤与由负色散3表示的光纤组合。
另外，作为比较例3，表1所示的色散值为16.9ps/nm/km的SMF与由负色散3表示的光纤组合。
关于实验结果，如表4所示，对于例2a、2b和2c，它们中的每一个示例都使用满足第(1)项所述特性的正色散光纤和负色散光纤，得到了好的结果(○)；而对于使用色散值超过15ps/nm/km的SMF的比较例3，得到了差的结果(X)。
表4
    传输线路     组件     结果
    例2a     正色散2     负色散2     ○
    例2b     正色散3     负色散2     ○
    例2c     正色散3     负色散3     ○
    比较例3     SMF     负色散3     X
从表3和表4的结果中可看出，根据本发明的这些示例的光学通讯链路可以优选地进行传输速度为40Gbps/ch或更快的超高速WDM光学传输。还可以理解，上述比较示例的光学通讯链路不适合于超高速的WDM光学传输。假定理由是，例如，SMF的大于15ps/nm/km的色散值造成的累积色散增加。
已经针对提供的实施例说明了本发明，但本发明不是局限于说明的任何细节，除非另外说明，这些细节都包括在所附权利要求书规定的精神和范围内。

Claims (12)

1.一种光学通讯链路，它包括将具有正色散值的正色散光纤与具有负色散值的负色散光纤组合构成的光学传输线路，在将要使用的波长区域中：
正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大以及15ps/nm/km或更小；和
负色散光纤的色散值至多为-19ps/nm/km而且正色散光纤和负色散光纤的DPS值均为250nm或更大，DPS值是波长为1550nm的各个纤维的色散值除以色散梯度而得出的。
2.如权利要求1所述的光学通讯链路，其特征在于，还包括补偿保留在光学传输线路中的色散的色散补偿器。
3.如权利要求1所述的光学通讯链路，其特征在于，还包括光学传输装置、光学接收装置、以及布置在该两个装置之间的光学传输线路。
4.如权利要求3所述的光学通讯链路，其特征在于，从由光学传输装置和光学接收装置组成的组中选择出的至少一个装置为光学中继装置。
5.如权利要求1所述的光学通讯链路，其特征在于，在直径为20mm的情况下，在所使用的波长区域中的最长波长一侧上，正色散光纤的弯曲损耗增加量为10dB/m或以下。
6.如权利要求1所述的光学通讯链路，其特征在于，正色散光纤的平均偏振色散为0.15ps·km-1/2或以下。
7.一种光学通讯链路，它包括将具有正色散值的正色散光纤与具有负色散值的负色散光纤组合构成的光学传输线路，在将要使用的波长区域中：
正色散光纤的色散值为5ps/nm/km或更大以及15ps/nm/km或更小；和
正色散光纤的有效面积Aeff在40和60μm2之间而且正色散光纤和负色散光纤的DPS值均为250nm或更大，DPS值是波长为1550nm的各个纤维的色散值除以色散梯度而得出的。
8.如权利要求7所述的光学通讯链路，还包括补偿保留在光学传输线路中的色散的色散补偿器。
9.如权利要求7所述的光学通讯链路，还包括光学传输装置、光学接收装置、以及布置在该两个装置之间的光学传输线路。
10.如权利要求9所述的光学通讯链路，其中从由光学传输装置和光学接收装置组成的组中选择出的至少一个装置为光学中继装置。
11.如权利要求7所述的光学通讯链路，其中在直径为20mm的情况下，在所使用的波长区域中的最长波长一侧上，正色散光纤的弯曲损耗增加量为10dB/m或以下。
12.如权利要求7所述的光学通讯链路，其中正色散光纤的平均偏振色散为0.15ps·km-1/2或以下。
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