CN1417968A - 一种用于高速传输系统的光信号调节方法及光传输系统 - Google Patents

一种用于高速传输系统的光信号调节方法及光传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有相位调制的光传输系统及其实现方法，其主要是在光传输系统的光发射模块中增加相位调制器，其实现方法是将经过强度调制后的光强度脉冲信号及高速数据流信号同步输入到相位调制器中，通过高速数据流信号的控制对光强度脉冲信号进行相位调制得到带有啁啾的高速光信号。本发明由于在光传输系统的光发射模块中增加相位调制器对已进行强度调制的光信号再进行相位调制，通过合理地对脉冲进行啁啾调制，可以有效地利用色散和非线性的相互作用，抑制光脉冲传输过程中的非线性效应。从而有效提高单信道的入纤功率，延长系统的无电中继再生距离，达到本发明的目的。

Description

一种用于高速传输系统的光信号调节方法 及光传输系统
技术领域
本发明涉及时分复用(TDM--Time Division Multiplexina)或密集波分复用(DWDM--Dense Wavelength DivisiomMultiplexing)等高速传输系统中的光信号调节方法及光传输系统。
背景技术
掺铒光纤放大器(EDFA-Erbium-doped Fiber Amplifier)的光放大器技术的引入克服了TDM/DWDM系统在传输过程中的光功率损耗问题，使传输距离大大增加，但由于EDFA固有的噪声降低了系统的信噪比，限制了无电中继传输距离的进一步延长，提高单信道的入纤功率可以提高光信号的信噪比，但大的入纤功率会加强非线性效应，并通过色散作用使光信号产生脉冲形状畸变，严重影响光信号的传输质量。对于DWDM系统而言，由于在同一根光纤中传播由不同波长承载的多路信息，其中的非线性效应、色散效应更为严重地影响光信号的传输。
为了克服EDFA带来的放大自发辐射(ASE-AmplifiedStimulated Emitting)噪声、大入纤功率引起的非线性效应等问题，延长无电中继传输距离，FEC(Forward Error Correction：前向纠错)、RAMAN(喇曼)放大等技术被用于DWDM等光传输系统中，已经实现了无电中继4000km以上的商用系统，但RAMAN放大技术对相关环境和技术的要求高，系统实现成本高，一般用于海底系统，难以应用到普通的光传输系统中。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效抑制光信号在传输过程中的非线性效应的光信号调制方法，提高光传输系统的无电中继传输距离，从而实现低成本的无电中继长距离光纤传输系统，该光信号调节方法包括以下步骤：
a、由连续波激光器产生光信号，并由高速数据信号驱动器产生高速数据流信号；
b、将光信号及高速数据流信号同步输入到强度调制器中通过高速数据流信号的控制对光信号进行强度调制得到光强度脉冲信号；
c、将经过强度调制后的光强度脉冲信号及高速数据流信号同步输入到相位调制器中，通过高速数据流信号的控制对光强度脉冲信号进行相位调制得到带有啁啾的高速光信号；
d、将高速光信号输入到传输光纤中进行传输。
本发明的再一目的是提供一种实现上述光信号调节方法的光传输系统，该光传输系统包括：
光发射模块；
光纤链路，用于放大及传输高速光信号；
光接收模块；
其特征在于光发射模块包括：
连续波激光器，用于产生光信号；
强度调制器，用于对光信号进行强度调制，得到光强度脉冲信号；
相位调制器，用于对光强度脉冲信号进行相位的调制得到带有啁啾的高速光信号；
高速数据信号驱动器，用于产生控制强度调制和相位调制的高速数据流信号。
其中上述光纤链路包括：
传输光纤，用于传送高速光信号；
两个光纤放大器，用于对高速光信号进行放大，完成光功率的完全补偿；
色散补偿模块，用于对高速光信号进行色散补偿；
其中色散补偿模块串接在两个光纤放大器之间，两个光纤放大器的另一端分别连接传输光纤及光接收模块。
本发明由于在光传输系统的光发射模块中增加相位调制器对已进行强度调制的光信号再进行相位调制，实现对光强度脉冲信号进行适当的啁啾调制，不会改变光脉冲的时域波形，却会改变其光谱分布，从而改变光脉冲在传输过程中的色散表现、非线性反应、以及色散与非线性效应的相互作用过程。因此通过合理地对脉冲进行啁啾调制，可以有效地利用色散和非线性的相互作用，抑制光脉冲传输过程中的非线性效应。从而有效提高单信道的入纤功率，延长系统的无电中继再生距离，达到本发明的目的。
以下结合附图详细说明本发明的组成及其实现方法：
附图说明
图1是本发明所述光传输系统的组成示意图；
图2是图1所述光发射模块的组成结构示意图；
图3是单信号脉冲经过相位调制后的啁啾示意图；
图4是经过相位调制器前的光谱分布图；
图5是经过相位调制器后的光谱分布图；
图6是相位调节前后的光传输距离比较示意图。
具体实施方式
本发明所述具有相位调制的光传输系统如图1所示，包括：光发射模块；其中，该光发射模块如图2所示，包括：连续波激光器，用于产生光信号；强度调制器，用于对光信号进行强度调制，得到光强度脉冲信号；相位调制器，用于对光强度脉冲信号进行相位的调制得到带有啁啾的高速光信号；高速数据信号驱动器，用于产生控制强度调制和相位调制的高速数据流信号。
光纤链路，该光纤链路包括：传输光纤，用于传送高速光信号；两个光纤放大器，本实施例中光纤放大器采用掺饵光纤放大器EDFA，用于对高速光信号进行放大，完成光功率的完全补偿；色散补偿模块，用于对高速光信号进行色散补偿，色散补偿模块串接在两个光纤放大器之间，两个光纤放大器的另一端分别连接传输光纤及光接收模块；
用于放大及传输高速光信号；
光接收模块。
用如图1所示光传输系统实现的光信号调节方法包括以下步骤：
a、由连续波激光器产生光信号，并由高速数据信号驱动器产生高速数据流信号；
b、将光信号及高速数据流信号同步输入到强度调制器中通过高速数据流信号的控制对光信号进行强度调制得到光强度脉冲信号；其中本实施例中为了实现强度调制后的光脉冲信号零啁啾，便于后面的相位调制的进行，选用马赫曾德(M-Z)干涉型外调制器对连续(CW)激光源输出的连续光信号实现强度调制。其实现的过程是：
1、将连续激光器输出的边疆光输入到外调制器的光输入端口，光分成两束分别在调制器的两个波导臂上传播，在光输出端口会聚，发生相干后输出。
2、将数据驱动电路产生的调制电压输入到外调制器的电输入端口，通过电光效应改变调制电压以改变波导的折射率，从而改变两个臂的输出光的相位和两光束之间的相位差，其中当数字数据信号为1时，调制电压使得两波导臂输出的两束光的相位差为2π的整数倍，两束光相干加强输出光脉冲；当数字数据信号为0时，调制电压使得两波导臂输出的两束光的相位差为π的整数倍，两束光相干相消，则没有光脉冲输出。
c、将经过强度调制后的光强度脉冲信号及高速数据流信号同步输入到相位调制器中，通过高速数据流信号的控制对光强度脉冲信号进行相位调制得到带有啁啾的高速光信号；其中利用相位调制器的电光效应对光脉冲信号进行相位调制的过程包括以下步骤：
1、将强度调制后的光脉冲信号输入到相位调制器的光输入端口；
2、将驱动电路产生的与数据光脉冲同步的调制电压输入到相位调制器的电输入端口，通过电光效应，改变调制电压以改变波导臂的折射率，从而改变输出光的相位，从图4和图5可明显反映光信号经过相位调制前与后的光谱变化的关系；其中如图3所示，在光脉冲的上升沿，电脉冲也处于上升沿，输出光的相位变化导致光脉冲前沿的频率上啁啾，即蓝移(频率增大)；在光脉冲的下降沿，电脉冲也处于下降沿，输出光的相位变化导致光脉冲后沿的频率下啁啾，即红移(频率减小)。
d、将经过相位调制后的高速光信号输入到传输光纤中进行光信号的长距离传输，从图6可明显反映出经过相位调制的光信号传输距离比未经过相位调制的光信号传输距离增加了不少。

Claims (4)

1、一种用于高速传输系统的光信号调节方法，其特征在于包括以下步骤：
a、由连续波激光器产生光信号，并由高速数据信号驱动器产生高速数据流信号；
b、将光信号及高速数据流信号同步输入到强度调制器中通过高速数据流信号的控制对光信号进行强度调制得到光强度脉冲信号；
c、将经过强度调制后的光强度脉冲信号及高速数据流信号同步输入到相位调制器中，通过高速数据流信号的控制对光强度脉冲信号进行相位调制得到带有啁啾的高速光信号；
d、将高速光信号输入到传输光纤中进行传输。
2、一种实现如权利要求1所述光信号调节方法的光传输系统，包括：
光发射模块；
光纤链路，用于放大及传输高速光信号；
光接收模块；
其特征在于光发射模块包括：
连续波激光器，用于产生光信号；
强度调制器，用于对光信号进行强度调制，得到光强度脉冲信号；
相位调制器，用于对光强度脉冲信号进行相位的调制得到带有啁啾的高速光信号；
高速数据信号驱动器，用于产生控制强度调制和相位调制的高速数据流信号。
3、根据权利要求2所述的光传输系统，其特征在于上述光纤链路包括：
传输光纤，用于传送高速光信号；
两个光纤放大器，用于对高速光信号进行放大，完成光功率的完全补偿；
色散补偿模块，用于对高速光信号进行色散补偿；
其中色散补偿模块串接在两个光纤放大器之间，两个光纤放大器的另一端分别连接传输光纤及光接收模块。
4、根据权利要求3所述的光传输系统，其特征在于上述光纤放大器为掺铒光纤放大器。
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Addressee: Cheng Xuxin

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