CN1324829C - 密集波分复用系统的功率均衡的实现方法 - Google Patents

密集波分复用系统的功率均衡的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种密集波分复用(DWDM)系统功率均衡的实现方法。其主要是将整个DWDM系统划分为若干个含有EDFA或传输光纤或色散补偿光纤或其组合的独立单元，再根据各单元中的EDFA的增益谱及传输光纤、色散补偿光纤的损耗谱，通过计算确定每一单元中的GFF的损耗特性曲线，最后选择合乎要求的GFF并将其置于相应的EDFA模块中。本发明由于巧妙地将整个DWDM系统划分为若干个独立单元并将各单元中每一组成部分的增益谱和损耗谱综合考虑来分别确定各单元的GFF的损耗特性曲线，有效保证各单元中各通道光功率的平坦性，从而保证整个系统的传输线路的平坦性，进一步改善系统的信道光功率均衡性能。

Description

密集波分复用系统的功率均衡的实现方法
技术领域
本发明涉及密集波分复用(DWDM——Densed WavelengthDevided Multiplex)系统中各通道光功率的功率均衡方法，具体地说是涉及一种提高密集波分复用(DWDM——Densed WavelengthDevided Multiplex)系统的传输线路的平坦性的实现方法。
背景技术
随着数据通信的迅猛发展，现代通信系统对通信容量提出了很高的要求。光波分复用技术作为光纤通信中提高通信容量的一种复用方式，应用越来越广泛。掺铒光纤放大器(EDFA——Erbium Doped FiberAmplifier)的出现，使得波分复用技术得到了飞速的发展，利用此技术，通信容量的增长只需增加更多的复用波长，不过复用更多的波长则需要放大器有着宽且平坦的增益谱。但是掺铒光纤放大器(EDFA)的增益谱却并不像人们期望的那么平坦，因此目前复用波数的增长主要受限于系统中应用的掺铒光纤放大器(EDFA)的增益带宽，由于掺铒光纤放大器(EDFA)增益谱中1545～1560nm波长段较为平坦，因此，在该波长段一般不需要采用增益平坦滤波器(GFF——Gain FlatFilter)来进行平坦；但是对于更宽的波长范围(如1530～1560nm波长段)，由于受掺铒光纤放大器(EDFA)增益谱特性的影响，则需要加入增益平坦滤波器(GFF)进行增益平坦。增益平坦滤波器(GFF)作为一种滤波器，其引入的损耗随波长的不同而不同，如果让其损耗谱曲线与掺铒光纤放大器EDFA的增益谱曲线相吻合，则可实现宽且平坦的波长范围的放大增益谱，当然这种平坦是以功率为代价的。
现有的密集波分复用(DWDM)系统，如图1所示，主要包括光复用器、光功率放大单元、光纤线路、光线路放大单元、传输光纤、光前置放大单元、光解复用器，其中光前置放大单元和光线路放大单元的组成基本相同，主要包括光前置放大(PA)、色散补偿单元(DCM)、光功率放大单元(BA)，其中多路信号经过光复用器合波后经过功率放大器进入传输光纤，一定距离后由于功率衰减和色散补偿的需要，进入光线路放大单元，此单元一般由PA、色散补偿模块(可选择有或不用)和BA组成，对信号功率进行放大和对色散进行补偿之后再进入传输光纤，在经过几级类似的链路后进入光前置放大单元。目前在设计密集波复用系统中掺铒光纤放大器(EDFA)的增益平坦滤波器(GFF)时，只考虑了掺铒光纤放大器(EDFA)本身吸收谱线的不平坦，没有考虑到传输光纤或10Gb/s以上速率系统中采用的色散补偿光纤的损耗谱。如果这些光纤的损耗谱在不同波长下的值相差较大时，那么随着系统中这些光纤长度的增加，差异会累积起来，从而影响系统的功率均衡性能。造成这种现象的原因主要是因为光纤对各信道光功率差异的影响随着其长度的增长而增加，如果不考虑的话，随着跨段的增加，势必进一步劣化各信道光功率的均衡。图2和图3是我们实测的25km单模光纤和补偿60km单模光纤的色散补偿光纤(以Corning公司的Leaf光纤为例)的损耗谱。从图2中可看出，25km的单模光纤引入的信道间光功率最大差异超过0.3dB，假设系统为8*22dB的跨距，其间经过了640km的单模光纤，这640km的单模光纤对32个信道引入的插损最大差异竟达7.68dB。而图3中，补偿60km单模光纤色散的色散补偿光纤对32信道引入的插损差异接近1dB，同样对于8*22dB的系统，为了补偿640km单模光纤的色散加入的色散补偿光纤对32信道引入的插损差异将达10dB。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效提高密集波分复用(DWDM)系统光功率平坦性的实现方法，即提供一种可充分保证密集波分复用(DWDM)系统各信道的光功率均衡的实现方法，其主要包括以下步骤：
a、将整个密集波分复用(DWDM)系统划分为若干个含有掺铒光纤放大器(EDFA)、传输光纤和色散补偿光纤的独立单元；
b、确定每个单元中的增益平坦滤波器(GFF)所覆盖的区域中含有的掺铒光纤放大器(EDFA)、传输光纤、色散补偿光纤的数量；
c、测量和计算出每个单元中的掺铒光纤放大器(EDFA)的增益谱特性曲线及传输光纤、色散补偿光纤的损耗谱特性曲线；
d、将掺铒光纤放大器的增益谱特性曲线及传输光纤、色散补偿光纤的损耗谱特性曲线叠加组合后的组合特性曲线的互补曲线作为该增益平坦滤波器的损耗特性曲线；
e、选择合乎所述损耗特性曲线要求的增益平坦滤波器并将其置于相应的掺铒光纤放大器模块中。
本发明由于巧妙地将整个密集波分复用(DWDM)系统划分为若干个独立单元并将各单元中每一组成部分的增益谱特性曲线和损耗谱特性曲线综合考虑来分别确定各单元的增益平坦滤波器(GFF)的损耗特性曲线，既考虑了掺铒光纤放大器(EDFA)增益谱的不平坦性，又考虑了传输光纤及色散补偿光纤损耗谱的不平坦性，使增益平坦滤波器(GFF)的损耗特性曲线与各单元的组合增益损耗谱特性曲线形成互补，有效保证各单元中各通道光功率的平坦性，从而保证整个系统的传输线路的平坦性，进一步改善系统的信道光功率均衡性能。
以下结合附图和实施例详细描述本发明的实现：
附图说明
图1为普通密集波分复用(DWDM)系统的组成方框图；
图2为实测的25kmG.652单模光纤的损耗谱曲线图；
图3为实测的用于补偿60kmG.652光纤色散的色散补偿光纤(约10m)的损耗谱(以Leaf光纤为例)曲线图；
图4为PA、BA输出光功率的曲线示意图；
其中曲线4-1为PA输出光功率平坦度，曲线4-2为无GFF的BA输出光功率平坦度，曲线4-3为有GFF的BA输出光功率平坦度；
图5为本实施例的密集波分复用系统的组成方框图；
图6为130kmG.652光纤插损值曲线图；
图7为补偿80km单模光纤色散的色散补偿光纤插损值曲线图；
图8为考虑光纤的影响和不考虑两种情况下设计的增益平坦滤波器曲线图；
其中曲线8-1为不考虑光纤影响的GFF损耗谱曲线，曲线8-2为考虑光纤影响的GFF损耗谱曲线；
图9为增益平坦滤波器曲线的设计在考虑和不考虑传输光纤影响下系统各信道功率均衡特性曲线的比较示意图；
其中曲线9-1为考虑到光纤影响的各信道功率均衡特性曲线，曲线9-2为未考虑光纤影响时的各信道功率均衡特性曲线。
具体实施方案：
如图5所示，本实施例为一传输130kmG.652光纤的无线路放大单元的密集波分复用(DWDM)系统，其主要包括光复用器、色散补偿单元(20km)、光功率放大(BA)、传输光纤、光前置放大单元、光解复用器、其中光前置放大单元主要包括光前置放大(PA)、色散补偿单元(80km)、光功率放大(BA)，由于无线路放大单元，因此可先将整个系统分为两部分(即发送端和接收端)来确定各自的增益平坦滤波器(GFF)的损耗特性曲线。
对于10Gb/s或以上速率的系统，考虑到需留有一定的色散余度，因此只需在系统中加入补偿100km单模光纤色散的色散补偿光纤。在此采用的是将补偿20km单模光纤色散的色散补偿模块放在发送端，而将补偿80km单模光纤色散补偿模块放在接收端，如图5中虚线框所示。
在发送端，多路信号经光复用器合波之后的信号经过补偿20km单模光纤色散的色散补偿模块(本实施例中，由于此段色散补偿模块长度较短，其损耗谱可以忽略不计)，然后进入光功率放大单元(BA)，此功率放大单元(BA)放大模块中的增益平坦滤波器(GFF)可以只考虑其本身的平坦，而将其后传输光纤的影响放到后面来考虑。因此传输光纤和接收端部分中增益平坦滤波器(GFF)的损耗特性曲线的确定就可以通过考虑前一部分光纤功率放大单元(BA)最终的平坦情况以及该光功率放大单元(BA)后面的130km传输光纤、未平坦的光前置放大(PA)、补偿80km单模光纤色散的色散补偿模块和未平坦的光功率放大(BA)模块等综合情况。为此本实施例中先计算确定130km传输光纤的损耗谱、未平坦的光前置放大(PA)的损耗谱、补偿80km单模光纤色散的色散补偿模块的插损、未平坦的光功率放大(BA)的损耗谱等情况。
其中，通过计算和测量可以得到130kmG.652传输光纤在1530～1560nm的波长范围内损耗谱(不平坦度约为0.8dB)如图6所示，补偿80km光纤的色散补偿模块引入的信道间插损差异(不平坦度约为0.32dB)如图7所示，未平坦的PA、BA及平坦后的BA输出功率差异值如图4所示，然后通过计算，本单元部分中将传输光纤的插损值、PA的输出光功率、BA的输出光功率、补偿80km光解的色散补偿光纤插损值等所有的损耗谱都考虑到，并将各损耗谱曲线相叠加，形成组合特性谱曲线，即平坦后的BA输出光功率＝130kmG.652光纤插损值+平坦前的PA输出光功率+平坦前的BA输出光功率-补偿80km光纤的色散补偿光纤插损值，从而给出了整个系统中各个波长光功率的相对平坦度情况，此时再将组合增益特性谱曲线的互补偿曲线作为该单元系统中的增益平坦滤波器(GFF)的损耗谱曲线，如图8所示，其中该图中还同时给出了未考虑传输光纤和色散补偿光纤的损耗谱情况下要求的增益平坦滤波器(GFF)曲线以作比较，由图8可以看到两条曲线在短波长处差异较大。此时再将确定的增益平坦滤波器(GFF)损耗谱曲线交给增益平坦滤波器(GFF)制造商定制合乎要求的增益平坦滤波器(GFF)，并将定制好的增益平坦滤波器(GFF)置入到光功率放大(BA)单元即掺铒光纤放大器(EDFA)中，此时通过测量可以看到采用了所述增益平坦滤波器(GFF)后的各信道的光功率输出曲线，其中，图9为系统采用优化后的增益平坦滤波器(GFF)和优化前的增益平坦滤波器(GFF)各信道功率均衡特性曲线的比较，很明显地由图9可明显看到，在考虑光纤链路损耗谱的情况下优化增益平坦滤波器的损耗特性曲线会对信道光功率均衡性能进一步改善，即本发明是可行的。

Claims (1)

1、一种密集波分复用系统功率均衡的实现方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将整个密集波分复用系统划分为若干个包含掺铒光纤放大器、传输光纤和色散补偿光纤的独立单元；
b、确定每个单元中的增益平坦滤波器所覆盖的区域中含有的掺铒光纤放大器、传输光纤、色散补偿光纤的数量；
c、测量和计算出每个单元中的掺铒光纤放大器的增益谱特性曲线及传输光纤、色散补偿光纤的损耗谱特性曲线；
d、将掺铒光纤放大器的增益谱特性曲线及传输光纤、色散补偿光纤的损耗谱特性曲线叠加组合后的组合特性曲线的互补曲线作为该增益平坦滤波器的损耗特性曲线；
e、选择合乎所述损耗特性曲线要求的增益平坦滤波器并将其置于相应的掺铒光纤放大器中。
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