CN1447137A

CN1447137A - 一种用于长距传输的光纤连接方法

Info

Publication number: CN1447137A
Application number: CN02107652A
Authority: CN
Inventors: 李从奇; 李长春
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-08
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: CN1200295C

Abstract

本发明涉及光纤传输领域，具体涉及一种用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，所述光纤拓扑由正色散系数光纤与负色散系数光纤分段交替组成，所述正、负色散系数光纤段的色散量的绝对值相等而符号相反。其中，每一光纤段的色散量小于系统的色散容限范围；所述光纤可分别采用正、负色散系数的G655光纤，光纤段的交替间距可设为5－40公里，或进一步设为10－30公里。本发明通过正、负色散系数G655光纤交替组成新的光纤拓扑，不仅使得任意点的色散累积量不超越系统色散容限，同时能有效地抑制非线性效应，避免采用色散补偿装置，提高系统的功率利用效率，延长系统传输距离。

Description

一种用于长距传输的光纤连接方法

技术领域

本发明涉及光纤传输领域，更具体地说，涉及一种用于长距传输的光纤连接方法。

背景技术

在传统的光纤通信系统中，光纤的损耗和色散是影响系统传输性能的主要因素。随着EDFA(掺铒光纤放大器)的商用化，损耗已经不是影响系统性能的关键。超长距离的光纤通信可以在光路中采用多个级联的EDFA来实现。EDFA级联使得ASE(放大自发发射)噪声累积，故噪声成为影响系统性能的一个主要因素。此外，因光纤中存在群速度色散(GVD)，色散使得脉冲展宽，造成码间干扰，而且色散随传输距离增长而累积，这样色散就成为影响系统传输性能的另外一个主要因素。而且光纤传输系统速率越高，色散问题就越突出。在波分复用系统中，在色散因素影响之外，随着信道数的增加和EDFA的使用，使得进入光纤的光能量大大增加，光纤的非线性对系统性能的影响日益突出，而且级联的EDFA，其光纤的非线性也是积累的。因此，在波分复用系统中，光纤的色散和非线性效应成为在噪声之外影响系统性能的两个主要因素。

光纤色散是一种线性效应，它的影响可以通过色散补偿元件(光纤光栅、色散补偿光纤等)进行补偿。光纤的非线性效应，是光纤的高输入功率和光纤共同作用所产生的一种物理光学现象。非线性效应有很多种，一般包括自相位调制(SPM，self-phase modulation)、交叉相位调制(XPM，cross-phase modulation)、四波混频(FWM，four-wave mixing)、受激拉曼散射效应(SRS，stimulated Raman scattering)和受激布里渊散射(SBS，stimulated brillium scattering)。在WDM(波分复用)系统中，由四波混频(FWM)引起的非线性效应影响比较重要。四波混频(FWM)是多个波长之间由于光纤材料的三阶非线性效应而产生新的频谱的物理现象。当波分复用的信道间距小且光纤的色散接近零时，各波长群速度接近相等，即各波长信号接近同步传输，满足四波混频的相位匹配条件时，FWM影响最大。FWM的特征是产生新的频率，因为WDM系统中信道频率间隔均匀，FWM混频所产生的新频率正好落在其它信道内，引起严重的信道间串扰，甚至导致系统不能工作。因而四波混频(FWM)就成为波分复用系统中需要解决的一个难题。此外，SPM、XPM效应对系统性能的影响与色散累积量直接相关，只有在光纤累积的色散量小时，它们对系统造成的功率代价才小。因此，在波分复用系统中，要想实现长距离大容量传输，要求光纤有较小的色散累积量。

虽然色散系数小(如G653光纤)可以保证光纤中的色散累积量小，可以抑制SPM等非线性效应，但FWM会成为主要的非线性效应，严重影响DWDM(密集波分复用)系统的传输质量。因为光纤FWM非线性效应的原因，用于长距离、超长距离传输的光纤要求有足够大的色散系数，以抑制FWM效应的影响。即长距离、超长距离传输光纤链路要求满足两个条件：1、大的色散系数；2、小的色散累积量。

目前，在工程中实际应用的光纤有G652、G653和G655三种光纤。G652光纤由于在1550nm波长附近具有较高的色散系数，光纤中的FWM效应较小，可以忽略FWM对系统性能的影响，一般主要只考虑色散对系统性能的影响。对于10Gbit/s系统，由于系统速率较高，即使采用外调制技术，G652的色散受限距离在理论上也只有60km。虽然通过色散补偿可以抑制色散的影响，目前比较成熟的色散调节技术是在光纤中加一段色散补偿光纤(DCF)，但DCF色散补偿光纤的使用是以功率损失为代价的。为增加传输距离必须增加EDFA，这样势必增加系统成本；而且在超长距离的光纤通信系统中，由于级联的EDFA很多，一方面使EDFA的放大自发发射(ASE)带宽减少，引起“自滤波”效应，从而限制EDFA链系的增益带宽，进而限制WDM系统的带宽，另一方面还会使得EDFA级联的噪声影响更大，限制系统传输距离。因此G652在用于超长距离时，具有一定的局限性。

G653光纤是色散位移光纤，它通过控制光纤的折射率分布，加大波导色散，使单模光纤的零色散点位移至1550nm波长附近，使其在1550nm波长具有零色散点和损耗最低点。虽然这种光纤在单信道系统中能增加色散受限距离，但因为其色散系数过小，正好满足FWM的相位匹配条件，产生严重的FWM干扰。鉴于G653光纤在WDM中的非线性效应较大，不适于应用到波分复用系统中。

G655光纤是一种在应用波长范围内其色散系数绝对值大于非零的(色散位移)单模光纤。在这一应用波长范围内，其色散可以为正、亦可以为负。G655光纤由于在其应用波长范围内色散不为零，从而有效抑制了FWM的产生，而且在这一应用波长范围内色散足够小，使色散受限距离增长。在10Gbit/s速率下，G655光纤可以传输300～400km而无需色散补偿。但G655光纤在传输更远距离时仍然需要进行色散补偿，这带来的负面效应雷同于G652光纤。而且因为色散补偿间距比功率补偿间距相对要大，SPM、XPM影响比G652光纤要严重一些，其入纤功率相对要求更严格。

可见，无论采用G652、G653、G655光纤，长距离传输都存在这样或那样的受限，没有完全发挥出系统的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有光纤在长距离传输时存在的上述缺陷，提出的一种新的光纤连接方法，可以用于长距离、超长距离传输，而无需任何的色散补偿，对功率补偿点也无任何特殊要求，能充分发挥系统性能。

本发明的技术方案在于，一种用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，所述光纤拓扑由正色散系数光纤与负色散系数光纤分段交替组成，所述正、负色散系数光纤段的色散量的绝对值相等而符号相反。

在本发明所述的方法中，所述正、负色散系数光纤段的色散量小于系统的色散容限范围。

在本发明所述的方法中，所述光纤可采用正色散系数的G655光纤和负色散系数的G655光纤，所述正、负色散系数G655光纤段的交替间距可设为5-40公里，或进一步设为10-30公里。

本发明通过正、负色散系数光纤交替组成新的光纤拓扑，不仅使得任意点的色散累积量不超越色散容限，同时能有效地抑制非线性效应，避免采用色散补偿装置，提高系统的功率利用效率。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明中由正负色散系数G655光纤交替构成光纤拓扑的结构示意图；

图2是本发明正负色散系数G655光纤交替构成的光纤色散拓扑示意图；

图3是本发明光纤拓扑中任意点上下的光信道的色散累积量与传输长度的对应关系示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的光纤拓扑由正、负色散系数的G655交替构成，其中实线部分为正色散系数光纤1、虚线部分为负色散系数光纤2，每段G655光纤积累的色散量在一定范围内，理论情形是不超出系统色散容限范围，由于G655色散容限长度在200公里以上，早就超越了系统的功率补偿间距，因此实际交替间距没有那么大。交替间距主要考虑单段G655的累积色散量越小越好，但每段G655长度过小会引起制造成本增加，因此一般控制在5-40公里以内。由正负G655光纤构造的上述传输链路，使得链路上任意一点累积的色散量不会超出单段G655累积的色散量，保证了链路上任意一点的光信号都不会因为色散累积量超越了色散容限范围之外而导致信号出现严重的劣化。如图2所示，图中实线和虚线分别表示上述光纤链路在两种最差情况下的色散积累量，即完全负G655光纤开始或完全正G655光纤开始。在其它任何一种情况下，上述光纤链路的色散累积量都比这两种极端情况下小。这样的光纤拓扑刚好具备满足光纤传输链路长距离、超长距离传输的两个条件：小的色散累积量和足够大的色散系数。色散系数足够大，可以充分抑制光纤中的FWM效应；色散累积量小，则可以抑制SPM、XPM效应产生的啁啾通过色散转变成脉冲强度变化，这样的色散拓扑比单纯的正色散系数G655或负色散系数G655更能有效地抑制非线性效应，使得系统能容忍更大的入纤功率，达到增长传输距离的目的。通过本专利提供的光纤色散拓扑，可以达到增大入纤功率的目的，使得传输跨距更长、系统无电中继传输距离更长。

因为无需色散补偿，上述光纤拓扑不会因为额外的色散补偿装置而使用更多的放大器，链路中的放大器噪声级联也降低，相对于单纯的G655、G652加DCM(色散补偿模块)色散补偿装置构造的光纤传输链路，上述光纤拓扑既提升了系统中的功率利用率，又延长了系统的传输距离。而且避免了色散补偿装置带来的负面影响(如DCF中的非线性效应等不会对该系统造成功率代价)，进一步延长了系统的无电中继传输距离。

通过使用上述光纤拓扑，可以使得OADM(光分插复用)站点可以在任意地点设置，只需要考虑功率补偿问题，而无需考虑更改物理传输链路的色散拓扑设计。任意点上和任意点下的信道所累积的色散量随长度变化的情况如图3所示，它不会超越图2所示的两种极端情形。当两条不同传输链路之间存在光交叉连接的情况下，因为两条链路上发生交叉连接的光信道所累积的色散量也不会超越两条链路的最大色散累积量之和，即信道累积的色散量不会超过两段G655光纤段积累的色散量(最差情形)，在正负G655交替间距小于40公里时，可以保证发生交叉连接的光信道业务不受色散因素影响。当更多的传输链路发生交叉连接时，分析同上，不过此时发生交叉连接的信道所累积的色散量不会超过它所经过的每个链路的单段G655色散量绝对值之和，因此通过控制正负色散系数的G655光纤交替间距就可以实现对信道最大累积色散量的控制。如采用足够小的交替间距，上述光纤拓扑可以保证光纤物理链路层对光层完全透明，无需考虑色散补偿，可以充分适应未来全光网建设的需要。

实验证明，通过使用本发明的光纤拓扑，控制正负G655交替间距为10-30公里，系统无电中继传输距离可以延伸至4000公里以上。

本发明光纤连接方法中的提供的光纤拓扑支持在任意点提供OADM业务，保证OADM、OXC对链路透明。由于具有上述特点，本发明还可使用在2.5Gbit/s、10Gbit/s和40Gbit/s以及更高或更低速率的NRZ、RZ码光传输系统中。

Claims

1、一种用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，采用正色散系数光纤和负色散系数光纤分段交替连接，组成光纤拓扑，所述正、负色散系数光纤段的色散量的绝对值相等而符号相反。

2、根据权利要求1所述的用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，所述正、负色散系数光纤段的色散量小于系统的色散容限范围。

3、根据权利要求1所述的用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，所述光纤采用正色散系数的G655光纤和负色散系数的G655光纤。

4、根据权利要求3所述的用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，所述正、负色散系数G655光纤段的交替间距为5-40公里。

5、根据权利要求3所述的用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，所述正、负色散系数G655光纤段的交替间距为10-30公里。

6、根据权利要求2所述的用于长距传输的光纤连接方法，其特征在于，光分插复用站点可在所述光纤拓扑的任意点设置。