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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen die optische Telekommunikation.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Optimierung der Lichtwellenleiterfaserdispersionsabbildung
unter Verwendung steigungskompensierender Lichtwellenleiterfasern.
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Sich
innerhalb einer Lichtwellenleiterfaser fortpflanzendes Licht unterliegt
chromatischer Dispersion, die das Licht innerhalb der optischen
Lichtwellenleiterfaser veranlasst, verzögert zu sein. Die genaue Größe der Dispersion,
der Licht unterliegt, variiert in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts.
Die Art und Weise, in der Lichtwellenleiterfasern veranlassen, Licht
chromatischer Dispersion zu unterliegen, ist typischer Weise durch
zwei Parameter charakterisiert: (1) Die Dispersion bei einer spezifischen
Wellenlänge
und (2) der Dispersionssteigung, die die Größe anzeigt, bei der die Dispersion als
eine Funktion der Lichtwellenlänge
variiert.
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Die
Dispersionssteigung einer optischen Lichtwellenleiterfaser kann
signifikant die nutzbare Bandbreite für ein Wellenlängenmultiplex
(WDM) System begrenzen, das eine Mehrzahl von Informationskanälen aufweist, wobei
jeder seine eigene Lichtwellenlänge
aufweist. Jeder Informationskanal kann seinen eigenen Dispersionswert über die Übertragungsverbindungslänge akkumulieren.
Zum Beispiel können
in einem WDM System mit Informationskanälen mit einer 10 Gb/s Datenrate,
die Informationskanäle
einen großen
Dispersionswert (z. B. mehr als ±3000 ps/nm) über lange Übertragungsdistanzen
akkumulieren, wie z. B. bei transozeanischen Übertragungsdistanzen (z. B.
7.000–10.000
km). Wenn die akkumulierte Dispersion zu groß ist, ist die Systemleistungsfähigkeit
wegen Zwischensymbolbeeinflussungen reduziert, die wiederum die
Systembandbreite begrenzen.
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Bekannte
Dispersionsabbildungen kompensieren die akkumulierte Dispersion.
In einem derartigen Beispiel können
optische Lichtwellenleiterfasersegmente mit Dispersionen mit gegengesetzten
Vorzeichen alternierend verbunden werden, um eine optische Verbindung
zu definieren. In einer derartigen Dispersionsabbildung verbleibt
die durchschnittliche End-zu-End Pfad Dispersion niedrig und Lichtwellenleiterfaser-Nichtlinearitäten sind
unterdrückt.
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Ein
mit dieser Art von Dispersionsabbildung verbundener Nachteil jedoch
ist, daß die
durchschnittliche End-zu-End Pfad Dispersion signifikant von Wellenlänge zu Wellenlänge über lange Übertragungsdistanzen
wegen der unangepassten Dispersionssteigung von zwei alternierenden
Lichtwellenleiterfasern variiert, die die gesamte optische Verbindung
definieren. Diese Variation der durchschnittlichen End-zu-End Pfad
Dispersion (als eine Funktion der Wellenlänge) begrenzt die Bandbreite
eines derartigen Übertragungssystems.
Anders gesagt, kann die Bandbreite eines Übertragungssystems nur soweit
vergrößert werden,
bis die Wellenlängen-basierende
durchschnittliche End-zu-End Pfad Dispersion die mögli che Bandbreite
begrenzt. Auf diese Weise existiert eine Notwendigkeit, die durchschnittliche End-zu-End
Pfad Dispersion unterhalb eines Toleranzschwellwertes in einem großen Wellenlängenbereich
zu reduzieren. Diese Notwendigkeit ist insbesondere wünschenswert
mit der Vorwertigkeit von Hochkanälen-zählenden WDM Systemen.
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Ein
Beispiel einer dispersionskompensierten optischen Übertragungsleitung
und Systems ist auch in der europäischen Patentanmeldung 1035671
offenbart. Diese dispersionskompensierende optische Übertragungsleitung
umfasst einen ersten Dispersionskompensator an einem ersten Ende
eines ersten Dispersionskompensationskreises zum Kompensieren einer
akkumulierten chromatischen Dispersion des Signallichts.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, umfassend
eine Mehrzahl von gekoppelten optischen Lichtwellenleiterfasersegmenten,
die eine optische Unterverbindung definieren, wobei die optische
Unterverbindung eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten aufweist, mit
wenigstens einem ersten Verbindungsabstand und einem zweiten Verbindungsabstand,
wobei der erste Verbindungsabstand eine Durchschnittsdispersion
mit einer Größe größer als
Null aufweist, wobei die optische Unterverbindung eine End-zu-End
Dispersion aufweist, die geringer ist als eine End-zu-End Dispersionstoleranzgrenze,
wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß:
die
Mehrzahl der Verbindungsabstände
weiter einen ersten Untersatz von Verbindungsabständen umfasst,
einen zweiten Untersatz von Verbindungsabständen und einen Korrekturverbindungsabstand, wobei
der erste Untersatz der Verbindungsabstände den ersten Verbindungabstand
umfasst, wobei der zweite Untersatz von Verbin dungsabschnitten den zweiten
Verbindungsabstand umfasst,
wobei jeder Verbindungsabstand
von dem ersten Untersatz der Verbindungsabstände eine erste optische Lichtwellenleiterfaser
hat und eine zweite optische Lichtwellenfaser aufweist, wobei der
Korrekturverbindungsabstand den ersten optischen Lichtwellenleiterfasertyp
aufweist, und
der Korrekturverbindungsabstand zwischen dem
ersten Untersatz der Verbindungsabschnitte und dem zweiten Untersatz
der Verbindungsabschnitte angeordnet ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
einen Abschnitt einer optischen Verbindung dar, gebildet aus Lichtwellenleitern
mit gleicher Größenordnung,
entgegengesetzter Vorzeichendispersion und entgegengesetzer Vorzeichendispersionssteigung
gemäß einem
Ein-Level Dispersionsmanagementschema (OLDM).
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2 zeigt
die akkumulierte Dispersion als eine Funktion der Übertragungsdistanz
für den
Abschnitt der optischen Verbindung in 1.
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3 zeigt
den Q-Faktor in dB als eine Funktion der durchschnittlichen Verbindungsabstandsdispersion
in ps/nm-km für
den Abschnitt der optischen Verbindung in 1.
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4 zeigt
einen Abschnitt einer optischen Unterverbindung mit einer End-Unterverbindungskompensation
(ESLC), die, während
sie nicht eine Ausführungsform
der Erfindung ist, sinnvollerweise erläutert wird.
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5 zeigt
eine Dispersionsabbildung zusammenhängend mit der optischen Unterverbindung in 4.
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6 zeigt
eine optische Unterverbindung mit einer mittleren Unterverbindungskompensation (MSLC),
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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7 zeigt
eine Dispersionsabbildung zusammenhängend mit der optischen Unterverbindung in 6,
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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8 ist
eine graphische Darstellung, zeigend die Q-Faktorsystemleistungsfähikeit gegen
die durchschnittliche Leistung pro Kanal für eine Ein-Level Dispersionsabbildung
und zwei Arten von Zwei-Level Dispersionsabbildungen, ESLC und MSLC.
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9 zeigt
die Q-Faktorsystemleistungsfähigkeit
als eine Funktion der durchschnittlichen Verbindungsabstandsdispersion
für eine
MSLC Dispersionsabbildung.
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10 zeigt
eine graphische Darstellung der Q-Faktorsystemleistungsfähigkeit
als eine Funktion der durchschnittlichen Verbindungsabstandsdispersion.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
Vorrichtung umfasst wirksam gekoppelte optische Lichtwellenleiterfasersegmente,
die eine optische Unterverbindung definieren. Die optische Unterverbindung
weist Verbindungsabstände
auf, umfassend einen ersten Verbindungsabstand und einen zweiten
Verbindungsabstand. Der erste Verbindungsabstand hat eine durchschnittliche
Dispersion mit einer Größenordnung
größer als
Null. Der zweite Verbindungsabstand hat eine durchschnittliche Dispersion
mit einer Größenordnung
größer als
Null. Die optische Unterverbindung weist eine End-zu-End Dispersion
kleiner als eine End-zu-End Dispersionstoleranzgrenze auf.
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Die
Bezeichnung "optisches
Lichtwellenleiterfasersegment" wird
hier verwendet, um Abschnitte optischer Lichtleiterfasern zu umfassen,
bei denen jeder optische Lichtwellenleiterfaserabschnitt seine eigene
optische und/oder physikalische Charakteristik, wie Dispersion,
Dispersionssteigung, effektiver Querschnittsbereich und/oder Länge aufweist.
Die optischen Lichtwellenleiterfasersegmente können wirksam gekoppelt sein,
um eine längere "optische Unterverbindung" zu definieren, und
eine Mehrzahl optischer Unterverbindungen kann zusammen gekoppelt
sein, um eine optische Verbindung zu definieren. Zum Beispiel können zwei
Arten optischer Lichtwellenleiterfasersegmente alternierend gekoppelt sein,
um eine optische Unterverbindung zu definieren. Eine optische Unterverbindung
kann optische Einrichtungen (z. B. optische Verstärker) oder
optische Komponenten (z. B. Koppler) zwischen zwei optischen Lichtwellenleiterfasersegmenten
umfassen. Eine optische Unterverbindung kann zum Beispiel einen
Abschnitt eines optischen Kommunikationssystems zwischen einem Sender
und einem Empfänger sein.
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Die
Bezeichnung "Verbindungsabstand" wird hier verwendet,
um Untersätze
optischer Verbindungen zu umfassen. Zum Beispiel können Verbindungsabstände Abschnitte
der optischen Verbindungen zwischen zwei optischen Verstärkern sein.
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Optische
Lichtwellenleiterfasern mit entgegengesetzter Vorzeichendispersion
und entgegengesetzter Vorzeichendispersionssteigung sind kommerziell
erhältlich.
Diese optischen Lichtwellenleiterfasern haben geeignete Längen, die
alternierend gekoppelt werden können,
um Verbindungsabstände einer
optischen Unterverbindung zu bilden. 1 zeigt
einen Abschnitt einer optischen Verbindung (z. B. einer optischen
Unterverbindung), gebildet aus optischen Lichtwellenleiterfasern
mit entgegengesetzter Vorzeichendispersion und entgegengesetzter Vorzeichendispersionssteigung
gemäß einem Ein-Level
Dispersionsmanagementschema (OLDM). In diesem Beispiel weisen die
Längen
der optischen Lichtwellenleiterfasern gleiche Längen auf (obwohl in anderen
optischen Verbin dungen die optischen Lichtwellenleiterfasern verschiedenen
Längen
aufweisen können,
aber gleiche relative Dispersionssteigung, wie unten stehend diskutiert).
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Lichtwellenleiterfaser 100 Verstärker 110, 120, 130 und
Lichtwellenleiterfasersegmente 140, 150, 160 und 170.
Die Lichtwellenleiterfasersegmente 140 und 160 können gleicher
Art sein mit einer Dispersions D1 und mit
einer Länge
L1. Die Lichtwellenleiterfasersegmente 150 und 170 können gleicher zweiter
Art mit einer Dispersion D2 und einer Länge L2 sein. In diesem Beispiel kann ein Verbindungsabstand
als ein Lichtwellenleiterfasersegment definiert sein mit einer ersten
und zweiten Art Lichtwellenleiterfasern (z. B. Lichtwellenleiterfasersegmente 140 und 150).
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Der
erste Lichtwellenleiterfasertyp kann zum Beispiel eine Dispersion
D1 von 19,9 ps/nm-km; eine Dispersionssteigung
D1' von
0.06 s/nm2-km; und eine effektive Fläche von
75 μm2 auf weisen. Eine derartige Art von optischen
Lichtwellenleiterfasern ist kommerziell als Single-Modus-Lichtwellenleiterfaser (SMF)
erhältlich.
Die SMF Lichtwellenleiterfaser wird von verschiedenen Lichtwellenleiterfaserherstellern wie
Corning und Lucent hergestellt. Die relative Dispersionssteigerung
der Lichtwellenleiterfasern erster Art gleicht dem Verhältnis der
ersten Lichtwellenleiterfaserdispersionssteigung und Dispersion,
D'1/D1.
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Die
Lichtwellenleiterfaser zweiter Art kann zum Beispiel eine Dispersion
D2 von –17,0
ps/nm-km; eine Dispersionssteigung D2' von –0,06 ps/nm2-km; und eine effektiven Fläche von
35 μm2 aufweisen. Eine derartige Art von optischen
Lichtwellenleiterfasern wird kommerziell als "1 × Inversionsdispersionslichtwellenleiterfaser
(1×-IDF)" bezeichnet. Ein
anderes Beispiel einer optischen Lichtwellenleiterfaser mit einer
negativen Dispersion und einer negativen Dispersionssteigung ist
eine optische Lichtwellenleiterfaser, die kommerziell als "2×-IDF" bezeichnet wird und eine Dispersion
von –34,0
ps/nm-km und eine Dispersionssteigung von –0,12 ps/nm2-km
und eine effektive Fläche
von 34 μm2 aufweist. Sowohl die 1×-IDF und die 2×-IDF Lichtwellenleiterfasern
werden von Lucent produziert.
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Die
relative Dispersionssteigung der Lichtwellenleiterfaser zweiter
Art gleicht dem Verhältnis der
zweiten Lichtwellenleiterfaserartdispersionssteigung und Dispersion,
D'2/D2. Durch geeignetes Auswählen der Dispersionen und Dispersionssteigung der
Lichtwellenleiterfaser erster Art und der Lichtwellenleiterfaser
zweiter Art kann die relative Dispersionssteigung der Lichtwellenleiterfaser
erster Art und der Lichtwellenleiterfaser zweiter Art näherungsweise
gleich ausgewählt
werden.
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Für eine derartige
Konfiguration, kann die durchschnittliche Dispersion Davg durch
das Folgende bestimmt werden:
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Die
durchschnittliche Dispersionssteigung D'avg kann durch
das Folgende bestimmt werden:
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2 zeigt
die akkumulierte Dispersion als eine Funktion der Übertragungsdistanz
für die
optische Unterverbindung in 1. Wie 2 zeigt
akkumuliert für
einen gegebenen Verbindungsabstand die Dispersion entlang eines
Lichtwellenleiterfasersegments an einem besonderen Punkt und reduziert dann
die Dispersion entlang des nächsten
Lichtwellenleiterfasersegments die akkumulierte Dispersion zurück auf Null.
Da die Dispersionssteigungen der beiden Lichtwellenleiterfasersegmente
die gleiche Größe, aber
entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen, sind die akkummulierten Dispersionen
für alle Wellenlängen auf
nahezu Null an einem Ende eines Verbindungsabstandes reduziert.
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Es
wurde jedoch erkannt, daß eine
derartige Konfiguration eine geringere als eine optimale Leistungsfähigkeit
aufweist. 3 zeigt den Q-Faktor (in dB)
als eine Funktion der durchschnittlichen Verbindungsabstandsdispersion
(in ps/nm-km) für
den Abschnitt der optischen Verbindung in 1. Der Q-Faktor
(dB) ist ein Meßwert
der Qualität
der Datenübertragung.
Zum Beispiel korrespondiert Q = 18,06 dB mit einer Bit-Fehlerrate
(BER) = 6 × 10–16,
und Q = 15,1 korrespondiert mit BER = 6 × 10–9.
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Wie 3 zeigt,
ist, wenn die Größe der durchschnittlichen
Verbindungsabstandsdispersion um Null liegt, der Q-Faktor (und auf
diese Weise die Systemleistungsfähigkeit)
schlechter als für
eine durchschnittliche ungleich Null Verbindungsabstandsdispersion
wegen Querphasenmodulation. Wenn die Größe der durchschnittlichen Verbindungsabstandsdispersion
von Null zunimmt, steigt der Q-Faktor bis zu einem Maximum, bevor
er wegen der Zwischensymbolbeeinflussung von zu hoher akkumulierten
Dispersion wieder abnimmt. Konsequenterweise haben die Erfinder
erkannt, daß Dispersionsabbildungen unter
Verwendung dispersionssteigungkompensierender optischer Lichtwellenleiterfasern
derart ausgebildet sein sollen, daß die Größe der durchschnittlichen Verbindungsabstandsdispersion
größer als
Null (z. B. größer als
0,1 ps/nm-km für das
Beispiel in 3) sein soll, während die
gesamte optische Unterverbindung eine akkumulierte Dispersion weniger
als eine Dispersionstoleranzgrenze aufweisen soll. Die Größe der durchschnittlichen
Dispersion, die über
einen Verbindungsabstand akkumuliert ist, sollte größer als
Null sein, so daß die
Querphasenmodulation auf ein akzeptables Niveau reduziert ist.
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4 zeigt
einen Abschnitt einer optischen Unterverbindung mit einer End-Unterverbindungskompensation
(ESLC), wobei die optische Unterverbindung 200 optische
Verstärker 210, 211, 212, 213 und 214 umfasst.
Die optische Unterverbindung 200 umfasst auch Lichtwellenleiterfasersegmente 220, 230, 240, 250 und 260.
Die optische Unterverbindung 200 ist derart ausgebildet,
daß die
folgenden Komponenten in Reihe verbunden sind: Verstärker 210, Lichtwellenleiterfasersegment 220,
Lichtwellenleiterfasersegment 230, Verstärker 211,
Lichtwellenleiterfasersegment 240, Lichtwellenleiterfasersegment 250 und
Verstärker 212.
Der Verstärker 213 ist
mit dem Lichtwellenleiterfasersegment 260 verbunden, das
wiederum mit dem Verstärker 214 verbunden
ist. Wie oben diskutiert, wirkt das Lichtwellenleiterfasersegment 260,
um die mit den anderen Verbindungsabständen verbundene Dispersion
zu korrigieren, und wird hier als ein "Korrektur-Abstand" bezeichnet. Beachtenswert ist, daß die optische
Unterverbindung 200, der Verstärker 212 und der Verstärker 213 zusammen
verbunden sind durch eine Serie von Verbindungsabständen, die
Lichtwellenleiterfasersegmente und Verstärker umfassen, die nicht in 4 dargestellt
sind.
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Die
Lichtwellenleiterfasersegmente 220 und 240 können Lichtwellenleiterfasern
erster Art (wie z. B. SMF Lichtwellenleiterfasern, wie oben diskutiert) sein.
Die Lichtwellenleiterfasersegmente 230 und 250 können Lichtwellenleiterfasern
zweiter Art (wie z. B. IDF Lichtwellenleiterfasern, wie oben stehend
diskutiert) sein. Das Lichtwellenleiterfasersegment (Korrekturabstand) 260 kann,
wenn notwendig, sowohl eine Lichtwellenleiterfaser erster Art als
auch eine Lichtwellenleiterfaser zweiter Art sein, um die geeignete
Korrektur des Dispersionswertes zu erreichen, der vor dem Verstärker 213 akkumuliert.
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5 zeigt
eine Dispersionsabbildung, die zusammenhängt mit der optischen Unterverbindung in 4.
Die Dispersionsabbildung 300 umfasst Dispersionsabbildungsabschnitte 310 und 320.
Der Dispersionsabbildungsabschnitt 310 korrespondiert zu der
akkumulierten Dispersion für
den Verbindungsabstand zwischen dem Verstärker 210 und dem Verstärker 213.
Der Dispersionsabbildungsabschnitt 320 korrespondiert zu
der akkumulierten Dispersion für das
optische Lichtwellenleiterfasersegment (Korrekturabstand) 260 zwischen
den optischen Verstärkern 213 und 214.
Die Leitung 400 korrespondiert zu der akkumulierte Dispersion
für ein
Ein-Level Dispersionsmanagement
(OLDM), wie zum Beispiel die optische Unterverbindung 100,
gezeigt in 1.
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Beachtenswert
ist, daß die
Dispersionsabbildung 300 als eine Zwei-Level Dispersionsabbildung bezeichnet
werden kann, da die beiden Abschnitte 310 und 320 unterschiedlichen
Charakteristiken aufweisen. Dieses Beispiel einer Zwei-Level Dispersionsabbildung
unterscheidet sich von der Leitung 400, die beispielsweise
zu der akkumulierten Dispersion eines Ein-Level Dispersionsma nagements (OLDM)
korrespondiert. Die akkumulierte Dispersion, die mit der Leitung 400 assoziiert
ist, gleicht der Dispersion der Unterverbindung Dsublink,
multipliziert mit der Länge
der beachteten Unterverbindung Lsublink.
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Wie 5 zeigt,
ist die Dispersionsabbildung 300 derart ausgebildet, daß die akkumulierte Dispersion
mit der Fortpflanzungsdistanz um einen Wert größer zunimmt als die akkumuliert
Dispersion assoziiert mit der Leitung 400. In anderen Worten
ist die akkumulierte Dispersion für die verschiedenen Verbindungsabstände zwischen
dem Verstärker 210 und
dem Verstärker 213 im
wesentlichen größer als Null.
Anders gesagt, ist die akkumulierte Dispersion assoziiert mit dem
Dispersionsabschnitt 310 im wesentlichen größer als
Null, wie auch im wesentlichen größer als die akkumulierte Dispersion,
assoziiert mit OLDM (z. B. wie Leitung 400 in 5).
Insbesondere gleicht die akkumulierte Dispersion, assoziiert mit dem
Dispersionsabbildungsabschnitt 310 der Dispersion des Verbindungsabstands
Dlink span, multipliziert mit der Länge des
Verbindungsabstands Llink span, multipliziert
mit der Anzahl der Verbindungsabstände assoziiert mit der optischen
Unterverbindung Nspans.
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Die
Lichtwellenleiterfasersegmente (Korrekturabstände) 260 wirken, um
die akkumulierte Dispersion durch die Verbindungsabstände zwischen den
Verstärkern 210 und 213 zu
korrigieren. Wie durch die Dispersionsabbildung 300 gezeigt,
ist die Korrektur assoziiert mit dem Dispersionsabbildungsabschnitt 320.
In anderen Worten ist die Dispersion, die zwischen verschiedenen
Verbindungsabständen zwischen
den Verstärkern 210 und 213 (wird
präsentiert
durch Abschnitt 310) korrigiert durch das letzte Lichtwellenleiterfasersegment
(Korrekturabstand) 260 (wie repräsentiert durch Abschnitt 320 der Dispersionsabbildung).
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Die
akkumulierte Dispersion, assoziiert mit dem Dispersionsabbildungsabschnitt 320 ist
näherungsweise
gleich der Dispersion des Korrekturabstands Dcorrection
span, multipliziert mit der Länge des Korrekturabstands Lcorrection span. Die akkumulierte Dispersion,
assoziiert mit dem Dispersionsabbildungsabschnitt 210,
bestimmt das Ausmaß,
zu dem die durchschnittliche Dispersion für die optische Unterverbindung
versetzt ist von der Null-Dispersion. Auf diese Weise ist die akkumulierte
Dispersion für
die Unterverbindung (z. B. Unterverbindung 200) näherungsweise
gleich zu: (Dlinkspan)(Llinkspan)(Nspan) – (Dcorrection span)(Lcorrection
span).
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Natürlich nimmt
dieser Ausdruck für
die akkumulierte Dispersion für
die Unterverbindung (z. B. der Verbindung 200) an, daß die Länge und
Dispersion der Verbindungsabstände
näherungsweise
gleich sind. In einem Fall, in dem die Längen und Dispersionen der Verbindungsabstände unterschiedlich
sind, gleicht die akkumulierte Dispersion für die Unterverbindung (z. B.
Unterverbindung 200) der Summe der Produkte jeder Verbindungsabstandsdispersion
und Länge,
minus dem Produkt der Korrekturabstandsdispersion und der Korrekturabstandslänge.
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6 zeigt
eine optische Unterverbindung mit einer Mittel-Unterverbindungskompensation (MSLC)
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die optische Unterverbindung 500 umfasst
optische Verstärker 510, 511, 512, 513, 514 und 515. Die
optische Unterverbindung 500 umfasst auch Lichtwellenleiterfasersegmente 520, 530, 540, 550 und 560.
Die optische Unterverbindung 500 ist auf folgende Weise
verbunden. Die optische Unterverbindung 500 ist derart
gebildet, daß der
Verstärker 510,
das Lichtwellenleiterfasersegment 520, das Lichtwellen 1eiterfasersegment 530 und
der Verstärker 511 in
Reihe verbunden sind; der Verstärker 512, das
Lichtwellenleiterfasersegment 540 und der Verstärker 513 sind
in Reihe angeordnet verbunden; und der Verstärker 514, das Lichtwellenleiterfasersegment 550,
das Lichtwellenleiterfasersegment 560 und der Verstärker 515 sind
in Reihe angeordnet verbunden. Wie unten stehend diskutiert, wirkt
das Lichtwellenleiterfasersegment 540, um die Dispersion,
assoziiert mit den anderen Verbindungsabschnitten, zu korrigieren,
und wird hier als ein "Korrekturabstand" bezeichnet. Beachtenswert
ist, daß die
optische Unterverbindung 500, der Verstärker 511 und der Verstärker 512 durch
eine Serie von Verbindungsabschnitten (oder direkt) verbunden sein
können;
genauso können
der Verstärker 513 und
der Verstärker 514 durch
eine andere Serie von Verbindungsabständen verbunden sein (oder direkt
verbunden sein).
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Die
Lichtwellenleiterfasersegmente 520 und 550 können Lichtwellenleiterfasern
erster Art sein (z. B. SMF Lichtwellenleiterfasern, wie oben stehend diskutiert).
Die Lichtwellenleiterfasersegmente 530 und 560 können Lichtwellenleiterfasern
zweiter Art (z. B. IDF Lichtwellenleiterfasern, wie oben stehend diskutiert)
sein.
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Das
Lichtwellenleiterfasersegment (Korrekturabstand) 540 kann
sowohl ein Lichtwellenleiterfasersegment erster Art oder eine Lichtwellenleiterfaser
zweiter Art sein, um die benötigte
geeignete Korrektur der Größe der akkumulierten
Dispersion durch die verbleibenden Lichtwellenleiterfasersegmente
(z. B. Lichtwellenleiterfasersegmente 520, 530, 550 und 560)
zu erzeugen.
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7 zeigt
eine Dispersionsabbildung, assoziiert mit der optischen Unterverbindung
in 6, gemäß ei ner
anderen Art der Ausführungsform
der Erfindung. Die Dispersionsabbildung in 7 umfasst
drei Abschnitte 610, 620 und 630. Der
Dispersionsabschnitt 610 ist assoziiert mit dem Abschnitt
der optischen Unterverbindung 500 zwischen dem Verstärkern 510 und
dem Verstärker 512.
Der Dispersionsabbildungsabschnitt 620 ist assoziiert mit
dem Abschnitt der optischen Unterverbindung 500 zwischen
den Verstärkern 512 und 513 (z.
B. Lichtwellenleiterfasersegment 540). Der Dispersionsabbildungsabschnitt 630 ist
assoziiert mit dem Abschnitt der optischen Unterverbindung 500 zwischen
dem Verstärker 513 und
dem Verstärker 515.
Wieder korrespondiert die Leitung 400 mit einer OLDM Dispersionsabbildung,
zum Beispiel die optische Unterverbindung in 1.
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Wie
die Dispersionsabbildung in 7 zeigt, ist
ein Lichtwellenleiterfasersegment (z. B. Lichtwellenleiterfasersegment 540)
in die Mitte der optischen Unterverbindung eingefügt, um dadurch
eine Korrektur-Halb-Strecke
entlang der Fortpflanzungsdistanz der optischen Unterverbindung
bereit zu stellen.
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8 ist
ein graphische Darstellung, der den Systemleistungfähigkeits-Q-Faktor
(dB) gegen die durchschnittliche Leistung pro Kanal für eine OLDM Dispersionsabbildung
und für
die zwei Arten von zwei Level-Dispersionsabbildungen
ESLC und MSLC zeigt. Wie in 8 gezeigt,
verhalten sich die beiden Typen des zwei Level-Dispersionsmanagements besser
als das Ein-Level-Dispersionsmanagement
in Gegenwart von Nichtlinearitäten,
insbesondere ist beachtenswert, daß der Q-Faktor für die beiden
Typen des Zwei-Level-Dispersionsmanagements über das Ein-Level-Dispersionsmanagement
zunimmt, wenn die durchschnittliche Leistung pro Kanal zunimmt. 8 zeigt
auch, daß die
Systemleistungsfähigkeit
für MSLC
besser ist als die Systemleistungsfähigkeit für ESLC, da die maximale akkumulierte Dispersion
für jeden
Verbindungsabstand in der optischen Unterverbindung beinahe die
Hälfte
für MSLC im
Vergleich zu ESLC beträgt;
konsequenterweise ist die Zwischensymbolbeeinflussung geringer für MSLC.
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Die
in 8 gezeigten Resultate sind ein Beispiel, basierend
auf einer optischen Verbindung mit einer Distanz von 10.000 km (z.
B. mit 20 optischen Unterverbindungen, wobei jede eine 500 km – Länge aufweist)
mit einer Datenrate von 12,3 Gb/s für jeden Kanal, mit einem Kanalabstand
von 0,6 nm. Die in 8 gezeigten Resultate basieren
auf einem Wert der durchschnittlichen Dispersion für einen
gegebenen Verbindungsabstand von näherungsweise –2,5 ps/nm-km.
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9 zeigt
die Q-Faktor-Systemleistungsfähigkeit
als eine Funktion der durchschnittlichen Dispersion für einen
gegebenen Verbindungsabstand, basierend auf den in 8 gezeigten
Resultaten. Die in 9 gezeigten Resultate gelten
für eine
MSLC Dispersionsabbildung. Für
diese spezielle Konfiguration zeigt 9 den optimalen
Wert der Durchschnittsdispersion für einen Verbindungsabstand,
der näherungsweise –2,5 ps/nm-km
beträgt.
Insbesondere ist ein großer
Wertebereich für
die Durchschnittsdispersion für
einen gegebenen Verbindungsabstand (z. B. –2 bis –4 ps/nm-km) gegeben, der die
gleiche Systemleistungsfähigkeit
gewährleistet.
Dieser große
Wertebereich der Durchschnittsdispersion für einen gegebenen Verbindungsabstand
ist vorteilhaft, da es praktisch bei einem großen optischen Verbindungsabstand
mit vielen Verbindungsabständen
schwierig ist, die durchschnittliche Dispersion für einen
gegebenen Verbindungsabstand zu kontrollieren, um einen sehr speziellen
Wert zu erhalten. Konsequenterweise wird, da ein großer Wertebereich
für die
Durchschnittsdispersion für
einen gegebenen Verbindungsabstand eine sehr gleiche optimale Systemleistungsfähigkeit
gewährleistet,
ein korrespondierendes optisches System sehr robust sein und wird
basierend auf den Variationen der durchschnittlichen Dispersionen
für einen
gegebenen Verbindungsabstand gut arbeiten.
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10 zeigt
eine graphische Darstellung der Q-Faktor-Systemleistungsfähigkeit
als eine Funktion der durchschnittlichen Dispersion für eine optische Unterverbindung,
basierend auf den Resultaten in 8 und 9.
Wieder ist 10 basierend auf eine MSLC Dispersionsabbildung,
wo die durchschnittliche Dispersion –0,1 ps/nm-km beträgt und die
durchschnittliche Leistung pro Kanal –2 dBm beträgt.
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Beachtenswert
ist, daß für OLDM ein
Q-Faktor-Wert von 16 dB oder größer für einen
großen
Bereich der Durchschnitts-End-zu-End-Dispersionswerte (z. B. –0,3 bis –0,33 ps/nm-km)
erreicht werden kann. Gleiche Q-Faktor-Werte
können
für MSLC
für einen
größeren Bereich
der Durchschnittsdispersionswerte (z. B. 0 bis –0,4 ps/nm-km) erreicht werden; dieser
Bereich akzeptabler Dispersionswerte für MSLC ist mehr als zwei mal
größer als
der Bereich für den
eines OLDM. Zusätzlich
erwarten die Erfinder, daß der
gleiche Bereich der Q-Faktor-Werte erhalten wird für eine positive
Dispersionsregion für
MSLC, was effektiv den erreichbaren Bereich der Durchschnittsdispersion
verdoppelt. Mit anderen Worten, kann, da die Durchschnittsdispersion
für MSLC
nicht bis auf nahezu Null abfällt,
der Bereich der Durchschnittsdispersion für den akzeptable Q-Faktor-Werte
erreicht werden, wobei die Erfinder als wesentlich –0,4 bis
0,4 ps/nm-km erwarten. Konsequenterweise ist das MSLC Schema nahezu
vier mal mehr toleranter in Bezug zur Restdispersionssteigung im
OLDM Schema. Daher kann eine vier mal größere Wellenlänge wirksam
durch ein MSLC Schema im Vergleich zu dem OLDM Schema verwendet
werden.
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Beachtenswert
ist, daß auch
für das
OLDM Schema der gleiche Bereich von Q-Faktor-Werten in der positiven
Dispersionsregion erreicht wird; und auf diese Weise tritt ein wesentlicher
Durchhang in dem Q-Faktor-Systemleistungsfähigkeitsverhalten
um den Null-Wert der durchschnittlichen Dispersion auf. Auf diese
Weise ist der wirksame Bereich der End-zu-End Durchschnittsdispersion
für das
OLDM Schema beachtenswert kleiner als für das MSLC Schema wegen des
unakzeptablen Abfall der Q-Faktor-Systemleistungsfähigkeit
um eine End-zu-End Null-Durchschnittsdispersion.
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Es
ist natürlich
selbstverständlich,
daß die Erfindung
in Bezug zu besonderen Konfigurationen beschrieben wurde, wobei
andere Konfigurationen mit dem Stand der Technik Vertrauten naheliegend sind.
Zum Beispiel wurden die oben genannten optischen Lichtwellenleiterfaserarten
in Bezug auf kommerzielle steigungskompensierende optische Lichtwellenleiterfasern
beschrieben, jedoch sind andere Arten von steigungskompensierenden
Lichtwellenleiterfasern möglich.
