專利名稱：一種非歸零碼光纖傳輸系統及其色散補償方法
技術領域：
本發明涉及光纖傳輸領域，更具體地說，涉及一種可以應用于海底通信和陸地通信的超長距離非歸零碼(NRZ)光纖傳輸系統及其色散補償方法。
傳統的非歸零碼光纖傳輸系統如

圖1所示，單縱模的連續波(CW)激光器1輸出光信號到強度調制器2，待傳輸的數據信號通過調制器2附加在光載波上，帶有數據信號的光載波是標準的NRZ光信號，該信號直接輸入到傳輸鏈路4，再傳送到達接收機5，數據信號由接收機5恢復，達到信號傳輸的目的。其中傳輸鏈路4的結構如圖3所示，由依次連接的光纖41、光放大器42和鏈路色散補償器件43組成，色散被近似完全補償，達到傳輸信號的色散容限范圍內。但由于噪聲和非線性效應對傳輸光信號質量的影響，這種結構的無電中繼傳輸距離被限制在500-600km。
由于存在上述限制，為了保證誤碼特性滿足要求，每傳輸500-600km必須進行電的再生，縮小光放大器中繼間距可以減緩系統信噪比的劣化，使無電中繼的傳輸距離延長，但頻繁的光放中繼會使得系統的建設、維護成本過高而不被接受。電的再生不僅增加了系統的成本、影響了業務提供的速度，而且影響了業務的透明性、可升級性。隨著全光網絡的發展和降低成本、提高業務靈活性的需求增加，超長距離傳輸技術成為研究重點。
超長距離無電中繼傳輸的關鍵是降低噪聲和非線性效應的影響，提高傳輸光信號的信噪比和誤碼率，采用RAMAN光放大器，不僅可以降低系統的入纖功率，從而降低非線性效應的影響，而且可以降低光放大器的噪聲，提高光信噪比，此技術目前已成功應用于海底傳輸市場，在陸地的一些特殊場合也有部分應用。RAMAN光放大器技術的不足起源于它的放大原理，它利用光纖中的非線性效應受激RAMAN散射，一方面放大的效率很低，成本高，另一方面放大性能與應用環境有關，因而不同系統的配置不同，造成建設和維護復雜，影響了它的大規模應用。
提高光纖中傳輸光信噪比和誤碼率的另一個有效方法是提高光波功率，但功率的提高會引起非線性效應的累積，限制了傳輸距離的延長。為了克服非線性效應的影響，編碼技術(歸零碼等)成為實驗室研究的熱點，一些公司也推出了商用化的系統，這種技術與NRZ碼技術相比，調制技術復雜，成本較高。
為了降低系統成本，人們研究了色散與非線性效應的關系，提出了色散管理技術，利用不同的光纖(色散系數、色散斜率和光纖有效面積等)的組合，有效地降低了系統的非線性效應累積，這種技術對鋪設光纖提出了較高的要求，而且不適用于已經鋪設完成的光纖系統。
本發明的技術方案在于，在傳統非歸零碼光纖傳輸系統的傳輸鏈路的前面和后面分別增設前置色散補償器件和后置色散補償器件，其中所述前置色散補償器件對所述調制器所輸出的NRZ光信號的波形進行調節，并將其展寬成類連續光，以實現對非線性效應的抑制；而所述后置色散補償器件對所述傳輸鏈路輸出的類連續光進行對稱壓縮，以實現對NRZ光信號的恢復，使其在色散容限范圍內被接收機所接收。
在本發明所述的非歸零碼光纖傳輸系統中，所述前置色散補償器件與后置色散補償器件的色散量的絕對值相等而符號相反、色散斜率也是絕對值相等而符號相反。
在本發明所述的非歸零碼光纖傳輸系統中，所述傳輸鏈路由光纖、光放大器和鏈路色散補償器件組成，包括四種組合方式由光纖、鏈路色散補償器件以及光放大器依次連接；由鏈路色散補償器件、光纖以及光放大器依次連接；由光纖、第一光放大器、鏈路色散補償器件及第二光放大器依次連接；由鏈路色散補償器件、第一光放大器、光纖以及第二光放大器依次連接。
在本發明所述的非歸零碼光纖傳輸系統中，所述前置色散補償器件和后置色散補償器件可以是色散補償光纖、色散補償光柵、正色散器件或通過調制方式實現的預啁啾。
本發明用于非歸零碼光纖傳輸系統中的色散補償方法包括以下步驟由調制器將待傳輸數據附加到由激光器所輸出光載波信號上，形成非歸零碼光信號；通過前置色散補償器件對所述調制器所輸出的非歸零碼光信號的波形進行調節，并將其展寬成類連續光，然后輸入傳輸鏈路；通過后置色散補償器件對所述傳輸鏈路輸出的類連續光進行對稱壓縮，恢復成非歸零碼光信號后輸入接收機。
本發明在不改變現有系統網絡拓撲結構的情況下，通過在傳輸鏈路之前和之后附加前置、后置色散補償器件，可以使現有基于NRZ碼的傳輸系統實現超過2000km以上的傳輸。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
其中調制器2可以是電吸收的、也可以是MZ型LiNO3調制器或其他類型的強度調制器；接收機5可以是PIN型或APD型。這里的前、后置色散補償器件31、32可以是色散補償光纖、色散補償光柵、正色散器件或通過調制方式實現的預啁啾。
本發明中，在傳輸鏈路4前加入前置色散補償器件31的目的是對NRZ光信號的波形進行調節，使光脈沖中啁啾重新分布，同時將NRZ光信號展寬成類連續光，以實現對非線性效應的抑制。所述類連續光由功放(未在圖中畫出)放大到滿足傳輸鏈路4的輸入要求，然后輸入傳輸鏈路4。因前置色散補償器件31可實現對非線性效應的抑制，入纖功率可以大大提高，從而使無電中繼傳輸距離得到延長。
這種經過波形調節的NRZ光信號在光纖中以接近線性規律的方式傳輸，其色散和功率沿著傳輸鏈路的變化可以看成是如圖4中所示的周期性變化。本發明的傳輸鏈路中包括多個重復連接的拓撲單元，以圖3中的拓撲單元結構為例，每個拓撲單元由依次連接的光纖41、鏈路色散補償器件43和光放大器42所組成。光纖NRZ光信號在經前置色散補償器件31展寬形成類連續光后，進入SMF/G655光纖41中傳輸，通過減小脈沖功率波動抑制非線性效應。雖然SMF/G655光纖的色散會進一步壓縮類連續光，還原成原來的NRZ光信號波形，但此時光信號已經傳輸一段長度，光纖損耗已導致光信號功率衰減，此時可以忽略光纖非線性效應的影響，NRZ光信號輸入鏈路中的鏈路色散補償器件43后，再次被展寬成類連續光，經光放大器42放大后進入下一個拓撲單元中傳輸，重復上一周期。可見，本發明通過前置色散補償器件31展寬NRZ波形，使得原有的NRZ系統具有很強的非線性抑制能力，減小非線性效應在傳輸鏈路中的累積，因而能容許更大的光信號功率在光纖內傳輸，達到提升系統信噪比的目的。
本發明中，在傳輸鏈路4增設放置色散補償器件32的作用是對類連續光進行對稱壓縮，恢復原有的NRZ光信號，使其在色散容限范圍內被接收機接收。
本發明在不改變現有系統網絡拓撲結構的情況下，通過在傳輸鏈路之前和之后增加前、后置色散補償器件31、32，可以使現有基于NRZ碼的傳輸系統實現超過2000km以上的傳輸。可在2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s以及更高或更低速率的NRZ碼光傳輸系統中使用該項技術；上述實施例中，傳輸鏈路4中的每個拓撲單元是由圖3中所示光纖41、鏈路色散補償器件43以及光放大器42依次連接組成，實際上本發明還可適用于由以下拓撲單元組成的傳輸鏈路(1)如圖6所示，由鏈路色散補償器件43、光纖41和光放大器42依次連接組成；(2)、如圖7所示，由光纖41、第一光放大器42、鏈路色散補償器件43及第二光放大器42依次連接組成；(3)、如圖8所示，由鏈路色散補償器件43、第一光放大器42、光纖41和第二光放大器42依次連接組成。
對于由不同拓撲單元組成的傳輸鏈路，前、后置色散補償器件31、32的類型、指標將有所調整。
權利要求
1.一種非歸零碼光纖傳輸系統，包括輸出光載波信號的激光器、將待傳輸數據附加到所述光載波上形成非歸零碼光信號的調制器、以及將所述非歸零碼光信號傳送到接收機的傳輸鏈路，其特征在于，在所述調制器后面還設有將所述非歸零碼光信號展寬成類連續光后輸入所述傳輸鏈路的前置色散補償器件，在所述傳輸鏈路后面還設有將其輸出的類連續光壓縮恢復成非歸零碼光信號的后置色散補償器件。
2.根據權利要求1所述的非歸零碼光纖傳輸系統，其特征在于，所述前置色散補償器件與后置色散補償器件的色散量絕對值相等而符號相反、色散斜率也是絕對值相等而符號相反。
3.根據權利要求1所述的非歸零碼光纖傳輸系統，其特征在于，所述傳輸鏈路包括依次連接的光纖、鏈路色散補償器件以及光放大器。
4.根據權利要求1所述的非歸零碼光纖傳輸系統，其特征在于，所述傳輸鏈路包括依次連接的鏈路色散補償器件、光纖以及光放大器。
5.根據權利要求1所述的非歸零碼光纖傳輸系統，其特征在于，所述傳輸鏈路包括依次連接的光纖、第一光放大器、鏈路色散補償器件及第二光放大器。
6.根據權利要求1所述的非歸零碼光纖傳輸系統，其特征在于，所述傳輸鏈路包括依次連接的鏈路色散補償器件、第一光放大器、光纖以及第二光放大器。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的非歸零碼光纖傳輸系統，其特征在于，所述前置色散補償器件和后置色散補償器件可以是色散補償光纖、色散補償光柵、正色散器件或通過調制方式實現的預啁啾。
8.一種用于非歸零碼光纖傳輸系統中的色散補償方法，其特征在于，包括以下步驟由調制器將待傳輸數據附加到由激光器所輸出光載波信號上，形成非歸零碼光信號；通過前置色散補償器件對所述調制器所輸出的非歸零碼光信號的波形進行調節，并將其展寬成類連續光，然后輸入傳輸鏈路；通過后置色散補償器件對所述傳輸鏈路輸出的類連續光進行對稱壓縮，恢復成非歸零碼光信號后輸入接收機。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述前置色散補償器件與后置色散補償器件的色散量絕對值相等而符號相反、色散斜率也是絕對值相等而符號相反。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述色散補償器件可以是色散補償光纖、色散補償光柵、正色散器件或通過調制方式實現的預啁啾。
全文摘要
本發明涉及一種非歸零碼光纖傳輸系統及其色散補償方法，在由依次連接的激光器、調制器、傳輸鏈路和接收機所組成的傳統非歸零碼光纖傳輸系統中，在所述傳輸鏈路前、后分別增設前、后置色散補償器件。其中所述前置色散補償器件對所述調制器所輸出的NRZ光信號的波形進行調節，并將其展寬成類連續光，以實現對非線性效應的抑制；而所述后置色散補償器件對所述傳輸鏈路輸出的類連續光進行對稱壓縮，以實現對NRZ光信號的恢復，使其在色散容限范圍內被接收機所接收。本發明適用于不同種類的光纖在海底通信或陸地通信中實現超長距離傳輸。
文檔編號H03M13/00GK1447537SQ0210765
公開日2003年10月8日 申請日期2002年3月22日 優先權日2002年3月22日
發明者余力, 李長春, 李從奇, 劉玥 申請人:華為技術有限公司