CN1326338C - 光传输系统和光通信的方法 - Google Patents

Abstract

在一个包括发送器，接收器，和传输线的光传输系统中，传输线连接发送器与接收器，色散补偿器放置在接收器内。发送器包括E/O(电光信号转换器)和后置放大器。将经RZ编码的光信号提供给E/O。发送器对光信号进行预线性调频。预线性调频是通过红线性调频实现的。红线性调频的线性调频参量α值是正值。当实现预线性调频时，可以抵消传输线上光信号的非线性效应。另外，采用RZ编码信号，可以减轻符号间干扰。

Description

光传输系统和光通信的方法

本申请是中国专利申请号97120418.7一案的分案申请。

技术领域

本发明涉及采用光纤光缆作为传输线的光传输系统。

背景技术

光传输系统已经发展成用于大传输容量和长跨距传输。为了达到大传输容量，已经研究了增加比特率和波分多路复用系统。为了实现长跨距传输，采用了光学放大器，光学放大器被分类为，如提高传输功率的后置放大器，提高接收功率灵敏度的前置放大器，和起转发器作用的在线放大器。已经将这些光学放大器开发成产品。有了这些光学放大器，可以增大接收信号与发射信号之间功率差值以及增大光纤光缆的允许损耗。

另一方面，有了这些光学放大器，输入到光纤光缆的光功率增高了。因此，产生了称之为非线性效应的新问题。例如，当输入到光纤光缆的光信号功率很大时(例如，对色散位移光纤光缆为+8dBm，对单模光纤光缆为+10dBm或更大)，由于光学克尔(Ke rr)效应(折射率随光强而变化)，在该光信号脉冲的前沿和后沿处发生频率(波长)移动(此现象称之为相位自调制)。在此情况下，即使光信号的谱宽在传输之前是窄的，通过传输谱宽增大。此外，由于传输线上光信号色散的影响，接收到的信号波形发生畸变。换句话说，光信号的传输功率上限取决于这一影响。

另外，由于光在光纤光缆中传播的速度与其波长有关，具有特定波长的光脉冲在通过光纤光缆之后，此脉冲的宽度可能扩展或变窄。这个现象称之为光纤光缆中的色散。因此，光信号在通过光传输系统的光纤光缆之后，接收到的光信号波形因色散而发生变化。发生的传输误差取决于色散程度。因此，传输距离因色散而受到限制。

到目前为止，防止光纤光缆中因色散引起的传输质量下降是采用波长宽度窄的光源。然而，近年来由于光纤光缆中10Gb/s的高比特率和非线性效应，不能靠使用波长宽度窄的的光源防止传输质量下降。

为了解决这个问题，使用了带色散补偿的光传输系统。然而，由于色散补偿器的成本高以及色散补偿量随传输距离而变，就需要有各种产品。因此，使用带色散补偿器的光传输系统是困难的。

在这种普通技术中，发送器的预线性调频(pre-chirping)采用蓝线性调频(线性调频参量α＜0)。此外，色散补偿器放置在接收器一侧(在前置放大器与光电信号转换器(O/E)之间)(即，实现后补偿)。然而，在此系统中，由于实现固定的补偿，色散补偿器的损耗大。当传输距离很长时，这种损耗不能忽略。另外，由于光信号的输入功率变低，接收灵敏度就下降。而且，对固有传输特性的色散补偿量的容许偏差狭小，色散补偿器应当按照传输距离来制备。因此，应当制备多种类型的产品。为了解决这一问题，设想这样一个系统，其中在发送器一侧采用红线性调频(线性调频参量α＞0)作为预线性调频，色散补偿器放在发送器和接收器各一侧。图1画出这种系统的基本结构。

图1是普通光传输系统结构概要的框图。

图1所示的光传输系统包括发送器160，传输线164(由光纤光缆构成)，和接收器165。发送器160包括E/O(电光信号转换器)161，色散补偿器162，和后置放大器163。E/O 161将电信号转换成NRZ(不归零)编码光信号。后置放大器163放大此光信号，并将放大的信号送到传输线164。接收器165包括前置放大器166，色散补偿器167，和O/E(光电信号转换器)168。前置放大器166放大已经通过传输线164的减弱光。色散补偿器167补偿已经通过传输线164的光信号色散。O/E 168将光信号转换成电信号。

在普通的光传输系统中，发送器160将光信号红线性调频作为预线性调频。另外，发送器160采用NRZ编码信号作为光信号。发送器160中的色散补偿器162对光信号补偿一个预定的色散量，使它抵消在传输线164上传播的光信号色散。后置放大器163放大光信号的强度，使得光信号能传送一段长距离。

接收器165中的前置放大器166放大在传输线164传播后变弱了的光信号，使得该光信号能够被检测到。色散补偿器167调节其色散补偿量，以补偿接收器165检测到的对应于传输线164的色散量，使接收器165能够正确地检测该光信号。因此，接收器165中的色散补偿器167能够调节色散补偿量。O/E 168将光信号转换成电信号。O/E168将接收到的信号送到在其后放置的电信号处理单元(未画出)，为的是把电信号解调，从光信号中提取数据。

因此，在图1所示的系统中，发送器160将光信号作红线性调频。另外，发送器160和接收器165都有各自的色散补偿器。

在这个补偿系统中，发送器一侧的色散补偿是有作用的。发送器按照线性调频和色散补偿器特性压缩脉冲。因此，减轻了由于传输线上脉宽增加带来的码间干扰。此外，由于采用了红线性调频，抵消了传输线上非线性效应(SPM)的影响。于是，传输信号波形畸变小于蓝线性调频的情况。因此，由于补偿量的允许偏差大，可以减少色散补偿器种类的数目。

然而，由于色散补偿量大，应当使用许多昂贵的色散补偿光纤光缆，这是该系统存在的问题。于是，系统的成本提高了。另外，由于发送器和接收器需要各自的色散补偿器，该系统的尺寸变得很大。

所以，本发明的目的是提供这样一种设备的技术，该设备能补偿由于非线性效应引起光信号的光纤光缆色散和传输质量下降，具有胜任高功率和长距离光传输系统应有的传输特性，以及比以往设备有较低成本和较小尺寸的结构。

发明内容

按照本发明的一个光传输系统，它包括：发射光信号的发送器，传送光信号的传输线，和接收通过传输线传送的光信号的接收器。在一高输出功率和高传输速率的光传输系统中，传输线上传播的光信号由于非线性效应而色散，发送器产生一个RZ编码(RZ code)光信号，并发送生成的信号。

通常，这种高输出功率和高传输速率的光传输系统采用NRZ编码信号。然而，由于这种信号易受码间干扰，色散补偿量是很大的。补偿光信号色散的色散补偿器是昂贵的。此外，该色散补偿器需要有一个放置的空间。因此，这种色散补偿器不能减少设备的成本和尺寸。

与之相反，按照本发明，由于采用RZ编码信号，可以抑制码间干扰。因此，可以减小色散补偿量。或者，按照本发明，光信号在相同的色散补偿量下可以传送较长的距离。因此，可以减少设备的成本和尺寸。

另外，虽然接收器有一色散补偿器，补偿通过传输线的光信号色散，但发送器不需要色散补偿器。因此，本发明有助于减小发送器的尺寸。

而且，由于发送器对RZ编码光信号预线性调频，并发送生成的信号，该光信号可以避免受传输线上非线性效应(它正比于光信号的输出功率)的影响。因此，光信号可以在小的色散补偿量下传送很长的距离。

在按照本发明的光传输系统中，放置在接收器一侧的色散补偿器是由多个色散补偿单元构成，每个色散补偿单元有一预定的或标准的色散补偿量。

因此，当用多个色散补偿单元的组合在接收器一侧调节色散补偿量时，就不需要制备一个相应于所需色散补偿量的色散补偿器。所以，按照本发明的光传输系统能够简单的和廉价的补偿光信号色散。

附图说明

本发明的这些和其他目的，特征，和优点，借助以下本发明最佳模式实施例的详细描述，结合附图中的说明，会变得显而易见。

图1是普通光传输系统结构概要的框图；

图2是本发明第一个实施例结构概要的框图；

图3A和图3B是解释NRZ码和RZ码的示意图；

图4A和图4B是模拟结果表，分别说明NRZ码和RZ码色散补偿量的允许偏差；

图5A和图5B是比较表，分别说明光输出功率高的情况下普通技术和本发明的传输范围；

图6说明传输距离随线性调频参量α而变化的表；

图7A和图7B是模拟结果表，分别说明采用外EA调制器情况下NRZ码和RZ码的色散补偿量允许偏差；

图8是模拟结果表，说明光传输输出功率在外LN调制器中减小情况下的传输范围；

图9A和图9B是模拟结果表，说明输出功率在外LN调制器中减小的情况；

图10说明光传输系统结构中有外LN调制器的结构表，

图11A和图11B说明按照本发明光传输系统的另一种结构表；

图12说明光输出在+16dBm至+17dBm范围的情况下光传输系统结构和传输范围表；

图13A至图13D是解释色散补偿器中一个色散补偿单元的示意图；

图14A和图14B是说明色散补偿器一个色散补偿单元中光开关的结构示意图；和

图15A至图15C是说明不同于色散补偿光纤光缆的色散补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

图2画出本发明第一个实施例的基本结构。

本发明是一个光传输系统，其发送器采用红线性调频(其线性调频参量α为正值)作为预线性调频，利用RZ码而不是NRZ码。

按照本发明的光传输系统，发送器1与接收器3之间用传输线2连接。发送器1包括E/O 4和后置放大器5。接收器3包括前置放大器6，色散补偿器7，和O/E 8。

当发送器1将数据转换成光信号时，采用RZ信号而不是普通的NRZ信号。在RZ码电信号被E/O 4转换成光信号之后，对该光信号作红线性调频，然后送入后置放大器5。线性调频是指在激光等技术中的现象，其中光脉冲的波长随着时间而变化。一般说来，都认为激光等技术应该抑制线性调频。与此相反，按照本发明，有意使光脉冲作线性调频，为的是抵消光信号通过传输线产生的非线性效应。

线性调频的强度用一个称之为线性调频参量α来表示。通常，线性调频的强度用α＝2·(dφ/dt)/((ds/dt)/s)来定义，其中中是光相位，s是光强。特别是，在蓝线性调频的情况下，光波长是朝着波长更长的一侧变化，线性调频参量α的值是负的。在红线性调频的情况下，光波长是朝着波长更短的一侧变化，线性调频参量α的值是正的。当光纤光缆对光信号为正色散时，将此光信号作蓝线性调频(线性调频参量α的值是负的)，就改进了传输特性。与之相反，当光纤光缆对光信号为负色散时，将此光信号作红线性调频(线性调频参量α的值是正的)，就改进了传输特性。这是因为正色散与蓝缄性调频结合或负色散与红线性调频结合，光脉冲的后沿在光纤光缆中的传播速度要比光脉冲的前沿快。因此，该光脉冲被压缩了。

在此光传输系统中，光信号作红线性调频。另外，重要的一点是，光信号采用RZ编码。由于传输线上脉冲宽度增大，RZ编码信号受码间干扰的影响比NRZ编码信号要小。因此，可以得到与发送器一侧放置色散补偿器使光信号脉冲压缩的相同效果。所以，在按照本发明的系统中，可以省去发送器一侧的色散补偿器。

另一个重要之点是，按照本发明的系统比采用NRZ码的普通光传输系统有更高的输出功率。一般地说，当输出功率增加时，SPM(非线性效应)的影响增强，因而波形变化很大。因此，变化了的光信号不能被补偿。在NRZ码情况下，由于脉冲宽度取决于信号的形式，SPM的影响是不同的。当输出功率增大时，波形的畸变就变大。与之相反，在采用RZ码的情况下，由于单个脉冲宽度不取决于信号的形式，即使SPM的影响是强的，所有脉冲同样地变化。因此，在此情况下，波形的畸变是小的。所以，采用RZ码比采用NRZ码可以得到更高的输出功率。这意味着，系统的增益增大了，传输距离可以增大。

按照本发明，采用RZ编码信号可以省去发送器一侧的色散补偿器。另外，能够获得高功率。

图3A和图3B是解释NRZ码和RZ码的示意图。

图3A所示的上部信号和下部信号分别是NRZ码和RZ码。一般地说，编码系统分为NRZ编码和RZ编码。如图3A所示，NRZ码的逻辑电平“1”的时隙周期不同于RZ码的时隙周期。在NRZ码情况下，逻辑电平“1”占有一个完整时隙(脉冲宽度为100％)。与此相反，在RZ码的情况下，逻辑电平“1”占有一个时隙的一部分(脉冲宽度为30％至80％，主要是50％)。

因此，由于RZ码的脉冲宽度小于NRZ码的脉冲宽度，当脉冲为限带脉冲因而波形变宽时，用RZ码生成的脉冲对相邻时隙的影响比NRZ码要小。

图3B表示这一情况。如图3A所示，在采用NRZ码的情况下，当逻辑电平“1’的脉冲相继产生时，脉冲宽度随脉冲个数而增大。与此相反，在采用RZ码的情况下，脉冲宽度总是恒定的。图3B表示一个时隙，其中有一个NRZ码脉冲和一个RZ码脉冲。NRZ编码脉冲形成在一个完整的时隙内。另一方面，RZ码脉冲形成在一个时隙内的一部分(例如一个时隙的50％)。因此，如图3B所示，NRZ码脉冲比RZ码脉冲宽。因此，NRZ码容易受符号间干扰。所以，NRZ编码信号的色散应该比RZ编码信号有更多的补偿。与之相反，RZ码受色散或类似的影响而展宽较小，所以码间干扰也小。因此，当光信号传递一预定距离后，RZ码的色散补偿量小于NRZ码的色散补偿量。所以，能够省去发送器一侧的色散补偿器。

图4A和图4B分别表示采用NRZ码和RZ码下色散补偿的允许偏差模拟结果。

模拟结果是在10Gb/sec的高传输速率的假定下得到的。

图4A表示利用外LN调制器(马赫-曾德耳型调制器)对光信号作NRZ调制的模拟结果。在此情况下，由于使用NRZ信号，故假定光信号占空比为100％，并假定线性调频参量α为+1。此外，假定光信号的输出功率为14dBm，并假定发送器一侧的色散补偿量为-600ps/nm(恒定)。在接收器一侧，色散补偿量从0变化到-1200ps/nm。其增量为-600ps/nm。对每一个色散补偿量，用模拟方法得到光信号的传输距离。

在此实例中，传输距离的定义是幅度下降10％或更少和脉冲宽度的畸变为70％或更小的情况下可传输的范围。

参照图4A，在接收器一侧的色散补偿量为0的情况下，当总的色散补偿量，即发送器一侧的色散补偿量为-600ps/nm时，传输距离可以长达80km。在接收器一侧的色散补偿量为-600ps/nm时，总的色散补偿量为-1200ps/nm。此时，传输距离的范围是从40km到120km。当发送器一侧的补偿量为-1200ps/nm时，总的色散补偿量为-1800ps/nm。此时，传输距离的范围是从80km至140km。当总的色散补偿量为-1200ps/nm或-1800ps/nm时，光信号不能在相对短的距离内传送。这是因为过大的色散补偿造成光信号波形产生巨大畸变，从而不能正确地接收数据。

与此相反，图4B表示按照本发明光传输系统的模拟结果。这个光传输系统采用RZ码。在此情况下，发送器一侧的色散补偿量为0。其他的条件与图4A表示的条件相同。然而，由于本发明的光传输系统中采用RZ码，其占空比为50％。在此情况下，虽然RZ码的占空比为50％。但采用RZ码可以获得本发明的效果。一般地说，占空比的范围是从30％至80％。

由于色散补偿不是在发送器一侧进行的，总的色散补偿量等于接收器一侧的色散补偿量。然而，如图4B所示，即使总的色散补偿量为0ps/nm(即，完全没有色散补偿)，传输距离可长达30km。当接收器一侧的色散补偿量为-600ps/nm时，传输距离变为70km。当发送器一侧的色散补偿量为-1200ps/nm时，传输距离的范围是从40km至100km。当接收器一侧的色散补偿量为-1800ps/nm时，传输距离的范围是从70km至140km。

虽然图4B所示的系统省去了发送器一侧的色散补偿器，该系统能达到与图4A所示普通NRZ系统相同的传输范围，从而简化本发明光传输系统的配置。

图5A和图5B表示在输出功率增大的情况下普通系统的可传输范围与本发明系统的可传输范围比较结果。

除了光信号的输出功率为17dBm以外，图5A和图5B的条件与图4A和图4B的条件相同。

当图5A所示的普通系统中光输出功率增大时，传输线上的非线性效应就增大。因此，由于光信号是大大地改变了，调节色散量是很困难的。

从图5A可以清楚地看出，假定色散补偿量与图4A和图4B所示的色散补偿量相等，在采用NRZ信号情况下，当总的色散补偿量为-600ps/nm时，传输距离可长达30km。当总的色散补偿量为-1200ps/nm时，传输距离的范围是从50km至70km。当总的色散补偿量为-1800ps/nm时，传输距离的范围是从90km至100km。因此，在此情况下，传输特性恶化变得很强。当传输距离不仅在超过110km时，而且，尤其在40km或80km附近，不能正确地传送光信号。

因此，带有预定色散补偿量的各种系统不能按照所需传输距离配置。所以，应当更加精细地调节色散补偿量。尤其是，当光信号要传送110km或更长时，要求的色散补偿量为1800ps/nm或更大。因此，就要求有许多昂贵的色散补偿光缆。

与此相反，图5B表示按照本发明采用RZ码情况下的可传输范围。参照图5B，即使色散补偿量为0，传输距离可长达80km。当色散补偿量为-1200ps/nm时，传输距离可长达140km。当三种类型的色散补偿理为0，-600ps/nm和-1200ps/nm时，光信号可以传送到长达140km，而不出现不可传送的区域。有了这几种色散补偿量，可以实现将光信号传送到长达140km以内的任何光传输系统。

由于图5A和图5B所示结构的光输出功率高于图4A和图4B所示结构的光输出功率，可以将光信号传送到比后者更长的距离。只要采用RZ信号，就可以减小系统的总色散量。因此，可以减少昂贵的色散补偿光纤光缆的数量。所以，按照本发明的系统能降低费用。

图6表示线性调频参量α与传输距离之间的关系。

在图6所示的模拟结果中，利用外LN调制器对光信号进行RZ编码。发送器一侧和接收器一侧的光信号色散没有补偿。在此例中，得到了线性调频参量α与传输距离之间的关系。在此例中，假定传输速率为10Gbit/sec，光输出功率为+17dBm。

在这些条件下，图6表明线性调频参量α的值为正时，传输距离随线性调频参量α的值而变化。尤其是，在这些条件下，线性调频参量的值α等于+1.0时，光信号可以传送最长的距离。因此，当光输出功率为+17dBm时，线性调频参量α最好设定在+1.0。

线性调频参量α代表在发送器一侧对光信号进行预线性调频的强度。预线性调频使光信号的频率移动，为的是补偿传输线上的非线性效应。然而，非线性效应取决于光输出功率。因此，当光输出功率增加时，非线性效应变强。所以，设想光输出功率变化时，抵消非线性效应的最佳线性调频参量α也随之变化。当传输距离为恒定值时，光源的频率移动量正比于输出的传输功率。因此，线性调频参量α的最佳值正比于输出的传输功率变化。所以，在图5中虽然线性调频参量α的最佳值为+1.0，从输出传输功率的实际范围考虑，线性调频参量α的最佳值范围是从0至+2.0。

从图4A至图6所示的每个例中，使用了外LN调制器。当使用外LN调制器时，由于线性调频参量α是当作一个常数来处理的，线性调频参量α的最佳值可以按光输出功率设定。作为这种外调制器的实例，通常使用外EA(电吸收)调制器(或损耗调制器)。当使用外EA调制器时，EA调制器的线性调频作用机理受所加电压的细微影响。因此，应当认为，线性调频参量α的值是动态可变的。

图7A和图7B分别表示在使用外EA调制器情况下采用NRZ码和采用RZ码的光传输色散补偿量的允许偏差模拟结果。

在此情况下，假定光传输信号的输出功率为+17dBm，且线性调频参量α的值在从-0.7至+2.0范围内动态变化。图7A表示采用NRZ码的情况。参照图7A，使用总色散补偿量为-600ps/nm，-1200ps/nm，-1800ps/nm的三种类型，可以实现长达130km的传输距离。

另一方面，图7B表示采RZ信号的传输距离允许偏差。在此情况中，使用总色散补偿量为0，-600ps/nm，-1200ps/nm三种类型，可以实现长达140km的传输距离。然而，在此情况中，发送器一侧不放置色散补偿器。换句话说，使用-1200ps/nm总的色散补偿量，可以实现长达140km的传输距离。因此，图7B所示总的色散补偿量小于图7A所示总的色散补偿量。

因此，昂贵的色散补偿光纤光缆的数量减少了。此外，藉助外EA调制器，能够达到与外LN调制器相同的效果。尤其是，使用图7B所示-600ps/nm总色散补偿量，能够得到长达130km的传输距离。换句话说，与图7A所示的结构相比较，使用一种类型的色散补偿量，能够灵活地达到更长的传输距离(允许偏差)。

图8表示光信号输出功率在外LN调制器中减小的情况下传输距离的模拟结果。

在图8中采用RZ码。此外，假定线性调频参量α为+1，且输出功率为+13dBm。而且，在发送器一侧没有色散补偿。在此情况下，长距离传输所需的色散补偿量很大。当输出功率减小时，即使采用RZ码，色散补偿量减小和传输距离增大的效果也失去了。因此，为了实现长距离的光传输，应该将输出功率增大一些。此外，应该采用RZ码。然而，已清楚知道，传输距离随线性调频参量α的值而变化，因而图8中的情况可以通过适当调整线性调频参量α值加以解决。

图9A和图9B表示输出功率在外LN调制器中增大的情况下的模拟结果。

在图9A所示的情况中，线性调频参量α的值为+1，输出功率为+19dBm。在此结构中，由于输出功率大，因而非线性效应也大，将光信号传送一长段距离所需的色散补偿量应该是大的。然而，在图9A所示的结构中，补偿非线性效应造成的波形畸变可以通过增加色散补偿量而完成。因此，这个结构可以应用于各种光传输系统。在此结构中，虽然线性调频参量α的值为+1，当适当地调整此值时，可以改进传输距离的允许偏差。

图9B表示输出功率为+20dBm情况下的模拟结果。

从图9清楚地看出，当输出功率为+20dBm时，由于非线性效应的影响，对波形畸变差的色散补偿效果受到限制。使用五种类型的色散补偿量，存在着一个光信号不能传送到的距离。因此，为了使光信号传送的距离长达160km，应该更精细地提供各种色散补偿量。此外，应该更适当地设定线性调频参量α的值。与此相反，设想线性调频参量α的值已适当设定，即使输出功率是+20dBm，色散补偿量的类型数目也可以相对地减少。为了得到采用RZ码的良好效果，据估计，输出功率的上限在+20dBm附近。

图10表示按照本发明使用外LN调制器的一个光传输系统结构例子。

在此例中，采用占空比为50％的RZ编码方法作为光信号的编码方法。此外，输出功率为+17dBm。线性调频参量α的值设定为+1，为的是该输出功率可以达到最长的传输距离。光信号的色散补偿不是在发送器一侧实现的。接收器一侧有两种类型的色散补偿量，即0ps/nm和-1200ps/nm。

如图10所示，在接收器一侧有色散补偿量为Ops/nm的这种结构，传输距离长达80km。在接收器一侧的色散补偿量为-1200ps/nm，则传输距离的范围是从80km至150km。色散补偿量为Ops/nm的传输距离与色散补偿量为-1200ps/nm的传输距离有重叠。因此，使用两种类型的色散补偿量，可以有长达150km的任意传输距离。另外，由于色散补偿不是在发送器一侧实现的，可以减少色散补偿光纤光缆的数量。换句话说，接收器一侧的色散补偿量种类数目只有两个。由于一种色散补偿量为0，所以，接收器一侧所需的色散补偿光纤光缆的种类基本上是-1200ps/nm。因此，可以减少昂贵的色散补偿光纤光缆的数量。此外，可以减小色散补偿光纤光缆的空间。

图11A和图11B表示按照本发明光传输系统另外两种结构的实例。

在图11A所示的结构中，采用了占空比为50％的RZ码。线性调频参量α的值为+1。输出功率为+17dBm。色散补偿不在发送器一侧实现。图11A所示的条件与图10所示的条件相同。然而，在图11A所示的结构中，色散补偿量种类的数目多于图10所示的数目，为的是满足各种光传输系统的需要。

例如，在图10所示的系统中，在传输距离为80km处，色散补偿量的种类应该切换。当光传输系统用于范围从60km至100km的距离时，色散补偿量的种类应当在80km传输距离处切换，所以，这是不方便的。

与此相反，在图11A所示的结构中，由于色散补偿量的种类比图10所示结构设置得更加精细，以上的问题可以解决。例如，当光传输系统用于传输距离范围是从60km至100kmk时，使用色散补偿量为-600ps/nm的一种类型，就能够实现这一传输范围。因此，当光传输系统是按这一传输范围配置时，就在接收器一侧放置色散补偿量为-600ps/nm的色散补偿光纤光缆。

图11B所示的结构基本上与图11A所示的结构相同。然而，图11B所示结构的输出功率(+16dBm)略低于图11A所示的那种结构的输出功率。当输出功率减弱时，可以减轻传输线上非线性效应的影响。

虽然图11B所示结构的传输距离比图11A所示结构的传输距离要短。

图12表示光输出功率范围是在+16dBm至+17dBm情况下光传输系统的结构和传输距离。

图12所示光传输系统的条件与图11A和图11B所示的那种条件相同。因此，在图12所示的结构中，采用占空比为50％的RZ码。线性调频参量α的值为+1。色散补偿不在发送器一侧实现。接收器一侧的色散补偿量种类为0，-600ps/nm，-1200ps/nm，和-1500ps/nm。在图12所示的结构中，输出功率的范围在+16dBm至+17dBm。然而，在图12所示结构的接收器一侧有了与图11A和图11B所示结构相同种类的色散补偿量后，传输距离长达150km都能满足。

如图10至图12所示，采用了RZ码，并对传输信号进行预线性调频，其线性调频参量α的值为正的(尤其是+1)，当光信号传送一段相对短的距离时，不需对该信号实行色散补偿。换句话说，在一个将光信号传送一段相对短距离的光传输系统中，能够正确地发送和接收光信号而不需要使用昂贵的色散补偿光纤光缆。因此，可以降低该系统的成本。此外，由于不需要色散补偿光纤光缆占用的空间，可以减小发送器/接收器的尺寸。

另一方面，当在接收器一侧实行色散补偿时，使用少数几种类型的色散补偿量便能够覆盖长的传输距离。因此，不需要使用多种类型色散补偿光纤光缆。所以，能够减少该系统的成本。

特别是，在任何情况下不需要在发送器一侧实行色散补偿。因此，由于省去了发送器一侧的色散补偿，与普通光传输系统比较，按照本发明的系统可以减小成本。另外，可以减少发送器的尺寸。

由于上述各例中接收器一侧的色散补偿量是按-600ps/nm或-300ps/nm增加的，接收器一侧的色散补偿器可以藉助几个色散补偿单元的组合来构成，每个色散补偿单元有相同的色散补偿量。

换句话说，色散补偿量应该随相应的传输距离(传输线上的色散量)而改变。在普通的方法中，色散补偿量是按每条传输线来估量的，色散补偿量设定成剩余的补偿量为恒值。然而，在此方法中需要若干个色散补偿器。因此，这些色散补偿器应该定制，所以从成本的观点考虑是不适用的。或者，传输距离按级别分类，色散补偿量则按每个级别设定。然而，在此情况下，当有多种类型色散补偿量时，就需要大量备用件。因此，这个方法从成本的观点考虑是不实际的。

然而，按照本发明，可设置预定补偿量的最小单元(例如，-300ps/nm)。基本上仅使用一种类型的色散补偿量。将多个单元逐个地连接在一起，为的是得到相应于传输距离所需的色散补偿量。有了这种色散补偿器，即使系统移动使传输距离发生变化，也不需要改变色散补偿器。而只要加入所需数目的色散补偿单元或者去掉一些色散补偿单元。此外，由于备用件的种类只有一种，所以按照本发明的系统从成本观点考虑是非常经济的。

然而，与使用的条件(比如，各种光纤的差别和输出功率的不同)有关，采用上述方法可能得不到所要求的传输特性。在此情况下，可以使用附加的色散补偿单元(其色散补偿量为-100ps/nm)，为的是万一出现这种情况时可以精确地调整传输特性。

另外，有这样一种情况，色散补偿器的输入/输出功率是固定的，则色散补偿器的损耗应该在一预定的范围内而与色散补偿量无关。这种情况的例子是，O/E的输出功率和后置放大器的输入功率是固定的。在此情况下，可利用一个附加的光学衰减器。或者，当光纤是拼接的，有意使两个光轴偏离以造成损耗。因此，即使色散补偿量是变化的，色散补偿器的损耗满足所要求的范围，使得该色散补偿器不影响其后的各个单元。

作为一种色散补偿单元之间的连接方法，光纤光缆是拼接的(光纤是熔融的)或利用连接器。或者，这些单元可能有可拆卸的结构。

图13A至图13D是解释色散补偿器的各个色散补偿单元的示意图。

图13A和图13B表示几个色散补偿单元的排列。图13A表示色散补偿单元的竖直或水平排列。图13B表示色散补偿单元的叠层排列。

图13C和图13D表示这些排列的连接方法。在图13C中，输出端或输出端布置在面向另一个色散补偿单元的一侧。另一端布置在那个色散补偿单元相对一侧。在图13D中，输入端和输出端都在色散补偿单元的同一侧。在此情况中，该单元有一个开关电路，当两个端口插入时，该单元检测到两个端口，并打开关闭的部分。

在图11A所示的系统中，当使用单模光纤光缆的传输距离为140km时，接收器一侧需要的色散补偿量为-1200ps/nm。这个色散补偿量可以利用四个色散补偿单元来实现，其中每个色散补偿单元的色散补偿量为-300ps/nm。在系统的传输距离改变为110km的情况下，就去掉两个色散补偿单元。

图14A和图14B表示色散补偿器的色散补偿单元中使用的光开关结构实例。

图14A画出用于检测色散补偿单元是否插入的结构，该色散补偿单元具有图13D所示的结构。当开关132和开关133闭合时，区域A与区域C之间形成一条光路。在此情况下，光从输出口130进入，从输出口131出来。或者，光可以从输出口131进入，从输出口130出来。色散补偿是在该光路的A区域实现的。光路的C区域是一条通常的光路，它设有色散补偿的功能。

当作为下一级的另一个色散补偿单元连接到现有的色散补偿单元上时，下一级的色散补偿单元输出口接到单元插入检测器135和136。单元插入检测器135和136检测到下一级色散补偿单元已插入时，就将信号送到单元插入检测信号处理区137。单元插入检测信号处理区137接收到信号后，送出一个控制信号到开关132和133。因此，开关132和133就改变光路，使光可以在A区域与B区域之间传播。

开关132和133的结构不受任何限制，只要这两个一有接收电信号和改变光路。开关132和133的实际例子是商品化的机械开关。

图14B表示一个真实的单元插入检测器结构例子。

单元插入检测器放置在色散补偿单元连接器138的转接器139上。在图14B所示结构中，有一个作为检测部分141的指甲状突出物。当下一级色散补偿单元输出口上的连接器140插入转接器139时，检测部分141的指甲状突出物被推动，使得与其相连的开关142接通。因此，产生了一个连接检测信号。单元插入检测信号处理区137检测到连接检测信号，就变换色散补偿单元的光路。

在以上描述中，使用了色散补偿光纤光缆。然而，可以使用其他的色散补偿装置。

图15A至图15C表示不同于色散补偿光纤光缆的色散补偿装置的结构实例。

图15A表示光纤光栅型色散均衡器。

光纤的折射率做成栅状(栅的部分用参考数字144表示)。即，光纤的折射率是周期性变化的。折射率的周期逐渐地变化。当光进入光纤中时，此光反射到与其波长对应的不同位置。换句话说，此光按波长产生延迟。延迟的光被循环器145取出并色散。当光纤光栅的光输入方向相反时，可以得到相反符号的色散特性。

图15B表示波导型色散均衡器。

例如，波导146是用硅(Si)衬底上的石英(SiO₂)构成的。放置一个相移器149，使得上波导147的相位与下波导148的相位不同。相移器149使输入光信号中长波长分量在下面一侧传播，使输入光信号中短波长分量在上面一侧传播。当光信号在这种波导中传播多次后，可以得到负性色散特性。通过调整相位，也可以得到符号相反的色散特性。一个相移器149的实例可以是薄膜加热片。

图15C表示谐振型色散均衡器。

一个全反反射镜151和一个半透明反射镜150面对面放置。当光从半透明反射镜150进入时，适合于两个反射镜之间距离的波长分量在其间被多次反射。因此，产生了谐振态。在谐振波长附近，那个被反射了与频率成正比预定次数的分量返回了。当这个分量进入循环器时，对应于那个频率(波长)的光被延迟了。因此，光的色散可以均衡。取决于利用的是比谐振频率高还是低的光波段，可以得到相反的色散特性。

因此，按照本发明，发送器并不总是需要色散补偿器，光传输系统可以用低成本制成。

另外，当采用RZ编码光信号且以红线性调频作为发送器一侧的预线性调频时，可以增加光传输距离。因此，按照本发明的光传输系统是非常有效的。

虽然本发明已结合最佳模式的实施例给以展示和描述，那些此专业的技术人员应当明白，在不偏离本发明的精神和范围的条件下，可以在其形式和细节上作以上和各种其他的变动，省略和补充。

Claims (21)

1、一种光传输系统，包括：

发送器，用于产生光信号，用为正值的线性调频参量α值，预线性调频该光信号，并作为RZ编码光信号发送该光信号；

传输线，用于传播RZ编码光信号，该传输线引起RZ编码光信号的色散；接收器，用于接收通过该传输线发送的RZ编码光信号，

其中光信号的色散是归因于非线性效应；以及

设置在所述接收器的色散补偿器，用于补偿通过所述传输线传播的光信号的色散，所述色散补偿器具有的补偿量小于用于NRZ编码光信号的补偿量。

2、按照权利要求1的光传输系统，其中发送器没有色散补偿器。

3、按照权利要求1的光传输系统，其中所述色散补偿器的色散补偿量等于或小于-2400ps/nm。

4、按照权利要求1的光传输系统，其中线性调频参量α值是在0＜α≤2的范围内。

5、按照权利要求1的光传输系统，其中

所述发送器包含外EA调制器，用于按照线性调频参量α值是动态地变化的方式，预线性调频光信号。

6、按照权利要求1的光传输系统，其中所述色散补偿器是由色散补偿光纤光缆构成。

7、按照权利要求1的光传输系统，其中所述色散补偿器是由具有渐变型折射率的光纤构成。

8、按照权利要求1的光传输系统，其中所述色散补偿器是由波导型色散均衡器构成。

9、按照权利要求1的光传输系统，其中所述色散补偿器是由谐振腔型色散均衡器构成。

10、按照权利要求1的光传输系统，其中所述发送器产生的RZ编码光信号的波形占空比是在30％至80％的范围内。

11、按照权利要求1的光传输系统，其中发送器输出的光信号具有的输出功率是在13dBm至20dBm的范围内。

12、一种光通信的方法，包括以下步骤：

产生RZ编码光信号；

预线性调频该光信号，使线性调频参量α值是正值；和

在接收器设置的色散补偿器，补偿通过传输线传播的光信号的色散，所述色散补偿器具有的补偿量小于用于NRZ编码光信号的补偿量。

13、按照权利要求12的方法，还包括以下步骤：

发送该光信号；和

在补偿该光信号中的色散的接收器中接收该光信号。

14、按照权利要求13的方法，其中色散补偿量等于或小于-2400ps/nm。

15、按照权利要求12的方法，其中线性调频参量值α是在0＜α≤2的范围内。

16、按照权利要求12的方法，其中该线性调频参量α值动态地变化。

17、按照权利要求12的方法，其中RZ编码光信号的波形占空比是在30％至80％的范围内。

18、按照权利要求12的方法，其中，产生光信号，其具有的输出功率是在13dBm至20dB的范围内。

19、按照权利要求12的方法，还包括以下步骤：

通过光纤光缆发送光信号，该光信号被这样发送，使该光纤光缆具有关于该光信号的负色散。

20、按照权利要求12的方法，其中外EA调制器动态地改变线性调频参量α值。

21、一种光传输系统，包括：

发送器，用于发送RZ编码光信号；

传输线，用于传播RZ编码光信号，并引起RZ编码光信号的色散；

接收器，用于接收通过传输线发送的光信号；和

色散补偿器，用于补偿传输线的色散，并且具有的补偿量小于用于NRZ编码光信号的补偿量。

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