CN1242656A - 在波长多路复用传输系统中的波长分散补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波长色散补偿装置,只需要少量的色散补偿光纤,用以补偿在传输光纤中所产生的波长多路复用信号的波长色散。将该色散补偿光纤用于传输组成波长多路复用信号的各光信号,以便提供反方向的波长色散,其绝对值与在传输光纤中传输过程中在光信号中所产生的色散相同。在色散补偿光纤的输出端上,具有特定波长的一对光信号可通过由光纤光栅FG11和FG12等组成的分光装置来抽取。由分光装置所抽取的光信号可通过阵列波导AWG2来多路复用,并且在通过光放大器AMP1－AMP8放大以后,提供给传输光纤。

Description

在波长多路复用传输系统中 的波长色散补偿装置

本发明涉及一种波长色散补偿装置，其用于补偿通过光纤传输过程中在光信号中出现的波长色散，特别是涉及一种用于波长多路复用传输系统的波长色散补偿装置。

用于传输光信号的光纤具有的光信号传输时间随光信号波长而不同的特性。因此，在通过光纤传输光信号的情况下，信号波形很可能会随传输距离而色散。该现象称作“波长色散”。

光纤具有称作零色散波长的特征波长。如果光信号的波长与零色散波长一致的话，波长色散将不会出现，而不管传输距离有多长。因此，当传输单一波长的光信号时，可以通过使光信号波长与光纤的零色散波长一致来防止S/N比的降低。

然而，如果光信号的波长与用于传输光信号的光纤的零色散波长不一致的话，就必须进行测量，以便补偿在光信号传输过程中所出现的波长色散。为了补偿波长色散，通常要进行测量，其中要提供特殊的色散补偿光纤，它会产生光信号的相反波长色散，并且在将光信号发送到形成传输线的光纤之前，首先使光信号通过特殊的色散补偿光纤。

对于通过光纤线路传输光信号的波长多路复用传输系统来说，其多路复用的光信号具有不同的波长，其波长色散的问题会变得更加复杂。也就是说，波长色散的色散量会随着光信号波长与零色散波长之间差的增加而增加，并且通过光纤的波长多路复用信号会经受对应于光信号的波长的不同波长色散。

通常，使用图2所示的波长色散补偿装置。图2所示波长色散补偿装置可用于波长多路复用传输系统，用以传输波长多路复用信号，该信号是由具有λ₁-λ_n波长的光信号组成。对于该波长色散补偿装置来说，在将λ₁-λ_n波长进行多路复用之前可导入各光信号。

在该例中，波长λ₁最接近于波长多路复用传输所使用光纤的零色散波长，而与零色散波长之间的波长差会以λ₂，λ₃，…，λ_n的次序而增加。因此，如果通过传输光纤来传输波长多路复用信号而不补偿的话，波长色散量对于具有λ₁波长的光信号来说将是最小的，而在每个光信号中所产生的波长色散量会以λ₂，λ₃，…，λ_n的次序而增加。

在该波长色散补偿装置中，可使具有λ₁波长的光信号通过单个色散补偿光纤DCF1，并且使具有λ₂波长的光信号通过两个色散补偿光纤DCF1，…，使具有λ_n波长的光信号通过n个色散补偿光纤。通过使每个具有λ₁-λ_n波长的光信号通过适当数量的色散补偿光纤，使每个光信号经受波长色散，该色散与所传输的方向相反，而其绝对值与传输过程中所经受的相同。

这些具有λ₁-λ_n波长的光信号，在通过色散补偿光纤以后，可通过各自的光放大器AMP1-AMPn进行放大，通过阵列波导光栅AWG进行多路复用以产生波长多路复用信号，并通过传输光纤传输该多路复用信号。

在上述传输系统中，在传输过程中，具有λ₁-λ_n波长的光信号将经受光色散，该色散对应于光信号波长与零色散波长之间的波长差。然而，如上所述，波长色散是在通过各个色散补偿光纤过程中进行补偿的。因此，结果不经受波长色散就可以传输波长多路复用信号。

由于上述用以补偿波长色散的装置是在波长多路复用之前采用许多色散补偿光纤用于每个光信号以补偿波长色散的，因此，需要大量的和大批的补偿光纤，使得会产生为容纳色散补偿光纤而需要大的空间的问题。再有，出现的另一个问题是，由于色散补偿光纤很昂贵，因此波长色散补偿装置也将会很昂贵。

因此，本发明的目的就是提供一种用于多路复用波长传输系统的波长色散补偿装置，不需要大量的色散补偿光纤，并可以以低成本构成。

本发明的波长色散补偿装置可用于，当波长多路复用信号通过波长多路复用传输系统的光纤时波长多路复用信号的波长色散的补偿，其中所述波长色散多路复用装置包括：

一组色散补偿光纤，用于传输所述波长多路复用信号或各光信号，其各光信号顺序组成所述波长多路复用信号，并用于产生对于所述各光信号的波长色散，以便补偿在通过传输光纤传输过程中出现的波长色散；

一组分光装置，设置在所述一组色散补偿光纤的每个的输出端上，用以在通过所述色散补偿光纤以后所输出的形成波长多路复用信号的光信号中分离并抽取具有特定波长的光信号；和

波长多路复用装置，用于将由所述分光装置所分离并抽取的光信号放大到特定水平，并在放大以后通过多路复用光信号而产生波长多路复用信号，将该波长多路复用信号提供给传输光纤。

图1是一方框图，表示按照本发明一实施例的波长色散补偿装置的结构。

图2是一方框图，表示常用波长色散补偿装置的结构。

下面将参照附图来描述本发明的实施例。

图1是一方框图，其表示按照本发明一实施例的波长色散补偿装置的结构。上述常用波长色散补偿装置提供了补偿处理，用以补偿在λ₁-λ_n波长的各光信号传输过程中将出现的波长色散，并且在补偿处理以后将各光信号进行多路复用，以将其提供给传输光纤。相反，本发明的波长色散补偿装置是在多路复用以后处理光信号。

参见图1，将λ₁-λ₈波长的光信号输入到阵列波导光栅AWG1中。将λ₁-λ₈波长的光信号通过阵列波导光栅AWG1进行多路复用，并将如此多路复用的波长多路复用信号通过按照本发明实施例的波长色散补偿装置进行补偿处理。接着，将波长色散补偿处理以后的波长多路复用信号经阵列波导光栅AWG2输出，并且将该波长多路复用信号提供给波长多路复用传输系统的传输光纤(未示出)。

该传输光纤具有规定的零色散波长，并且假设λ₁波长，是组成波长多路复用信号的许多光信号中的一个波长，是最接近零色散的波长，与零色散波长之间的波长差按λ₁，λ₂，…，λ_n的次序而增加。因此，如果将该波长多路复用信号通过传输光纤而传输而不补偿波长色散的话，其波长色散量对于λ₁波长的光信号来说是最小的，而波长色散量会以λ₂，λ₃，…，λ_n的次序而增加。也就是说，光信号的波长与波长色散之间的关系与上述常用系统相同。

按照本发明该实施例的波长色散补偿装置包括四根色散补偿光纤DCF10，DCF20，DCF30，和DCF40；七个光纤光栅FG11，FG12，FG21，FG22，FG31，FG32，和FG41；和三个光放大器AMP10，AMP20，和AMP30。

虽然通过阵列波导光栅AWG1所获得的波长多路复用信号是由λ₁-λ₈波长的八个光信号组成的，如上所述，但是各光信号的传输方向是分开的，并且每个光信号会通过不同的路径而传播。

也就是说，具有λ₁和λ₂波长的光信号会通过色散补偿光纤DCF10，并且λ₁的光信号可通过光纤光栅FG11而送到光放大器AMP1，且λ₂的光信号可通过光纤光栅FG12而送到光放大器AMP2。

然后使具有λ₃和λ₄波长的光信号通过色散补偿光纤DCF10和DCF20，并且λ₃的光信号可通过光纤光栅FG21而送到光放大器AMP3，且λ₄的光信号可通过光纤光栅FG22而送到光放大器AMP4。

然后使具有λ₅和λ₆波长的光信号通过色散补偿光纤DCF10，DCF20和DCF30，然后将λ₅的光信号通过光纤光栅FG31而导入光放大器AMP5，并将λ₆光信号通过光纤光栅FG32而导入光放大器AMP6。

再有，使具有λ₇和λ₈波长的光信号通过色散补偿光纤DCF10，DCF20，DCF30，和DCF40，然后将λ₇的光信号通过光纤光栅FG41而导入光放大器AMP7，并且将λ₈的光信号导入光放大器AMP8。

如上所述，虽然使组成波长多路复用信号的各光信号按次序通过色散补偿光纤，但是在每个色散补偿光纤的输出端上，具有相互接近波长的两个光信号可通过两个光纤光栅从波长多路复用信号分离，并且可将其分开而导入各光放大器。也就是说，设置在色散补偿光纤输出端上的两个光纤光栅对应于本发明权利要求中所述的“分光装置”。

光放大器AMP10，AMP20和AMP30是用于补偿在通过色散补偿光纤和光纤光栅进行传输过程中所产生的波长多路复用信号衰减的装置。

下面，将描述色散补偿光纤DCF10-DCF40。这些色散补偿光纤构成了用以事先提供波长色散的装置，其用以补偿通过传输光纤进行光信号传输过程中所产生的波长色散。

更详细地说，当具有λ₁-λ₈系列波长的光信号通过色散补偿光纤DCF10-DCF40进行传输时，这些补偿光纤DCF10-DCF40具有提供等量反方向波长色散的能力，其波长色散假定是在通过传输光纤进行波长λ₁-λ₈系列光信号传输时在光信号传输过程中而产生的。

关于色散补偿光纤DCF10，DCF20，DCF30，和DCF40的长度，可以选择色散补偿光纤DCF10的长度，使得在将λ₁和λ₂波长的光信号通过所述色散补偿光纤传输时在其两个光信号中所产生的波长色散的绝对值与在将λ₁和λ₂相同波长的光信号通过所述传输光纤传输时所产生的波长色散的绝对值相同。

可选择两个色散补偿光纤DCF10和DCF20的总长度，使得将λ₃和λ₄波长的各光信号通过色散补偿光纤传输时在其各光信号中所产生波长色散的绝对值与将λ₃和λ₄相同波长的相同光信号通过该传输光传输时所产生的波长色散的绝对值相同。

进一步地，可确定色散补偿光纤DCF10，DCF20和DCF30的总长度，使得在将λ₅和λ₆波长的各光信号通过色散补偿光纤传输时在其两光信号中所产生波长色散的绝对值与在将λ₅和λ₆相同波长的相同光信号通过该传输光纤传输时所产生的波长色散的绝对值相同。

再有，可确定色散补偿光纤DCF10，DCF20，DCF30和DCF40的总长度，使得在将λ₇和λ₈波长的各光信号通过色散补偿光纤传输时在其两光信号中所产生波长色散的绝对值与将λ₅和λ₆波长的相同光信号通过该传输光纤传输时所产生的波长色散的绝对值相同。

光放大器AMP1-AMP8是用以放大由每个光纤光栅所集中的λ₁-λ₈波长的光信号的装置。阵列波导AWG2是用于将由光放大器AMP1-AMP8所输出的各光信号进行多路复用的装置和用以将多路复用的光信号提供给传输光纤的装置。这些光放大器AMP1-AMP8和阵列波导AWG2对应于权利要求保护范围中的“波长多路复用装置”。

下面将描述本发明该实施例的实际操作。在本发明的实施例中，波长多路复用信号是由具有λ₁-λ₈波长的光信号组成的。假设λ₁和λ₂波长的光信号需要750ps/nm的色散补偿的话，λ₃和λ₄波长的光信号就需要1500ps/nm的色散补偿，λ₅和λ₆波长的光信号就需要2250ps/nm的色散补偿，和λ₇和λ₈波长的光信号就需要3000ps/nm的色散补偿。在本发明实施例中，还可假设每根补偿光纤的色散量为750ps/nm。下面将在上述条件下描述波长色散补偿装置的操作。

在图1中，具有λ₁-λ₈波长范围的光信号可通过阵列波导AWG1进行多路复用。由此可将所获得的波长多路复用信号输入到色散补偿光纤DCF10中，在进行了750ps/nm的色散补偿以后，将该波长多路复用信号输入到光纤光栅FG11中。

在光纤光栅FG11上，将λ₁波长的光信号与波长多路复用信号进行分离并将其提供给光放大器AMP1。相反，从波长多路复用信号中减去λ₁波长的光信号，也就是说，将λ₂-λ₈的波长多路复用光信号由光纤光栅FG11提供给光纤光栅FG12。

接着，在光纤光栅FG12上，将λ₂波长的光信号与波长多路复用信号进行分离，并将其提供给光放大器AMP2。相反，从波长多路复用信号中减去λ₂波长的光信号，也就是说，将λ₃-λ₈的多路复用信号由光纤光栅FG12提供给光放大器AMP10。

然后，在光放大器AMP10上，将通过色散补偿光纤DFC10和光纤光栅FG11和FG12而衰减的，由λ₃-λ₈波长的信号组成的波长多路复用信号，进行放大，并然后将其提供给色散补偿光纤DFC20。

还有，在色散补偿光纤DCF20上，由λ₃-λ₈波长信号组成的波长多路复用信号进一步经受750ps/nm的色散补偿，并且在色散补偿以后，将该波长多路复用信号提供给光纤光栅FG21，由此，使λ₃-λ₈波长组成的波长多路复用信号的色散量为1500ps/nm。

再有，在波长多路复用信号中的λ₃波长光信号可在光纤光栅FG22处分出，并且将其送给光放大器AMP4，而将λ₄-λ₈波长的波长多路复用信号提供给光纤光栅FG22。

然后，将λ₄波长的光信号从λ₄-λ₈波长组成的多路复用信号中抽出，并将λ₄波长的光信号送给光放大器AMP4，而将λ₅-λ₈波长组成的剩余多路复用信号提供给光放大器AMP20。

将λ₅-λ₈波长的波长多路复用信号在光放大器AMP20上进行放大，然后将其提供给色散补偿光纤DCF30。

在该色散补偿光纤DCF30上，将由λ₅-λ₈波长组成的波长多路复用信号进行进一步的750ps/nm色散补偿，并将其提供给光纤光栅FG31。λ₅-λ₈波长光信号的色散补偿总量为2250ps/nm。

在λ₅-λ₈波长组成的多路复用信号中的λ₅波长光信号可送给光放大器AMP5，并将λ₆-λ₈波长组成的剩余多路复用信号提供给光纤光栅FG32。

将λ₆波长的光信号与λ₆-λ₈波长组成的多路复用信号进行分离，并送给光放大器AMP6，并且将λ₇和λ₈波长光信号组成的剩余多路复用信号提供给光放大器AMP30。

波长λ₇和λ₈的光信号在光放大器AMP30上进行放大，并提供给色散补偿光纤DCF40。

在色散补偿光纤DCF40中，将λ₇和λ₈波长的光信号进行750ps/nm的色散补偿，并然后将两光信号送到光纤光栅FG41。λ₇和λ₈光信号的色散补偿总量为3000ps/nm。

然后将λ₇波长的光信号在光纤光栅FG41上进行分离，并将其送到光放大器AMP7，并且将λ₈波长的剩余光信号提供给光放大器AMP8。

光放大器AMP1-AMP8可调整各光信号的水平，使得在将各光信号在阵列波导光栅AWG2上进行多路复用时，各信号的输出是相同的。在光信号水平进行调整以后，这些光信号可通过阵列波导光栅AWG2多路复用为波长多路复用信号，然后将其提供给波长多路复用传输系统中的传输光纤。

下面将与常用技术进行比较来描述本发明实施例的效果。如果常用色散补偿装置(图2)是在与本发明实施例操作中所述相同条件下而构成的话，对于每个波长的色散补偿量列出如下：

λ₁：750ps/nm，    λ₂：750ps/nm

λ₃：1500ps/nm，   λ₄：1500ps/nm

λ₅：2250ps/nm，   λ₆：2250ps/nm

λ₇：3000ps/nm，   λ₈：3000ps/nm

因此，对应于15000ps/nm的色散补偿光纤是必要的，以便构成常用色散补偿装置。

相反，按照本发明实施例的色散补偿装置可以通过使用对应于3000ps/nm的色散补偿光纤来构成。因此，本发明实施例的色散补偿光纤的总长度与常用装置所需的总长度相比大大降低。另外，由于本发明的色散补偿装置被设计成使得将相同数量的色散补偿通过共用色散补偿光纤(如，DCF10)而给予具有接近波长(如，λ₁和λ₂)的光信号，对于本发明的色散补偿装置来说，只需要少量的色散补偿光纤，其数量比构成波长多路复用信号的光信号数量少。

如上所述，参照本发明的实施例描述了本发明。然而，应当理解，本发明不限于所述实施例，并且各种改形均可应用。例如，图1所示的阵列波导光栅AWG1和AWG2可采用光耦合器来代替。另外，图1中的光纤光栅可以用光耦合器和滤光器来代替。再有，由于这些光放大器的位置是通过光信号的衰减而确定的，因此，每个光放大器不必要按图1所示而设置。

如上所述，本发明波长色散补偿装置可以以低成本而构成，因为其只需要少的总量的色散补偿光纤。

Claims (3)

1、一种波长多路复用传输系统的波长色散补偿装置，用以事先补偿在波长多路复用信号通过波长多路复用传输系统中的传输光纤过程中所产生的波长色散，该波长色散补偿装置包括：

一组色散补偿光纤，用以传输具有顺序地构成所述波长多路复用信号的各个波长的所述波长多个信号或单一信号，并且用以产生对应于所述各个光信号的波长色散，以便补偿在传输光纤中进行传输过程中将会出现的波长色散；

分光装置，其设置在每个色散补偿光纤的输出端上，用以在通过所述色散补偿光纤以后所输出的构成所述波长多路复用信号的光信号中分离并抽取具有特定波长的光信号；

光多路复用装置，用以将通过所述分光装置所分离并抽取的所述各光信号进行放大，在放大以后通过多路复用各光信号来产生波长多路复用信号，并将所述波长多路复用提供给传输光纤。

2、按照权利要求1的波长多路复用传输系统的波长色散补偿装置，其中所述光放大器插入在每个所述色散补偿光纤之间。

3、按照权利要求1的波长多路复用传输系统的波长色散补偿装置，其中每个所述分光装置可分离在构成波长多路复用信号的光信号中相互接近波长的两个光信号。

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