波分復用長距離傳輸系統及其多波長功率均衡方法
2023-05-17 23:32:56
專利名稱：波分復用長距離傳輸系統及其多波長功率均衡方法
技術領域：
本發明涉及DWDM(密集波分復用)長距離傳輸技術領域，特別是一種波分復用長距離傳輸系統及其多波長功率均衡方法。
圖1是其一種典型應用示例。從圖1中我們可以看到，32個不同波長的10G信號通過合波器復用到一路光纖中進行傳輸。信號經過EDFA(摻鉺光纖放大器)放大到一定光功率以後輸入至長途光纖中進行傳輸，並且在經過一定長度光纖後進行光中繼放大和色散補償，最後傳輸到接收端進行解復用。當入纖功率較高時，多波長光信號在光纖傳輸過程中會產生SRS(激喇曼散射)效應，此效應與光纖損耗以及其它因素相結合導致各個波長信號功率不均衡，影響系統性能。
圖2和圖3演示了如圖1系統在沒有進行功率均衡時所產生的影響。圖2為系統發端合波信號光譜圖，圖3為系統接收端所測得的信號光譜圖。從圖2中可以看到各個信號波長光功率和OSNR(光信噪比)幾乎相同，而圖3中長波長信號光功率和OSNR均高於短波長。
解決此問題的現有技術主要是降低入纖功率。如圖1所示的長距離傳輸系統，國外許多類似的DWDM產品的單波入纖功率是3dBm，32波信號總功率約18dBm。通過減小入纖功率，抑制SRS效應的影響，最終改善多波長信號功率的平坦度。
降低入纖功率的方式能很好地抑制非線性效應的影響，但也存在如下缺點1.犧牲了部分傳輸距離，或者從另一方面說，在同等傳輸距離情況下提高了對EDFA(摻鉺光纖)放大器性能的要求，增加成本。
2.只能部分消除多波長信號功率的不平坦性，對於光纖固有的損耗不平坦作用不大。
本多波長功率均衡方法，基於含合波器、光纖放大器、多段長途光纖、以及連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站的系統，其特徵在於包括如下步驟光信號經過一定長度光纖傳輸後，送入相應的光中繼站進行功率放大和功率均衡處理。在光中繼站中，通過具有特定增益曲線的光放大器對光信號進行功率均衡和放大處理，該特定增益曲線能夠抵消由SRS和光纖損耗造成的信號功率變化曲線，以改善系統各波長信號光的平坦度；也可通過功率均衡設備(GFF)進行功率均衡處理。在光中繼站中，還可設置一個色散補償模塊(DCM)進行色散補償。
實現上述方法的波分復用長距離傳輸系統，包括合波器、光纖放大器、多段長途光纖以及以連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站；光中繼站含有光纖放大器和衰減器，其特徵在於光中繼站設有功率均衡設備。根據需要有的光中繼站中還設有色散補償模塊(DCM)。
本發明採用合理設計放大器增益曲線和系統中加入增益平坦濾波器(GFF)技術措施，該特定增益曲線綜合考慮了由SRS和光纖損耗等造成的信號功率變化曲線，使其相互抵消，來消除由於SRS和光纖損耗等造成的信號功率不平坦問題，最終改善系統性能。從理論上此方法可以完全消除信號功率不平坦造成的信號OSNR不平坦所帶來的不利影響，而且使用方便靈活，可以針對實際系統靈活配置。
本發明充分利用拓展了傳輸距離，或者說在同等傳輸距離下降低了對放大器NF(噪聲係數)的要求，成本降低。本發明方案經過仿真、模擬，實驗，以及實際DWDM系統試用，可靠可行。
本發明對現有的DWDM長距離傳輸系統進行了一定改進。改進系統見圖4，包括合波器、摻鉺光纖放大器(EDFA)、多段長途光纖以及以連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站；光中繼站含有摻鉺光纖放大器(EDFA)、衰減器以及功率均衡設備，功率均衡設備和一個衰減器接於第一摻鉺光纖放大器輸出端與第二摻鉺光纖放大器輸入端之間。按系統要求有的光中繼站中可增設一個色散補償模塊(DCM)，所述功率均衡設備、一個衰減器以及色散補償模塊(DCM)串接在第一摻鉺光纖放大器輸出端與第二摻鉺光纖放大器輸入端之間，另一個衰減器接於第一摻鉺光纖放大器輸入端。
32個不同波長的10G信號光經過合波器後合成到一路光纖上進行傳輸，由於光纖有一定的損耗，為了能夠傳輸較長距離，必須首先利用光放大器(本例中為EDFA)進行功率放大，衰減器的作用是調整放大器輸入功率使其滿足放大器要求。光信號經過一定長度光纖後，功率由於光纖損耗而下降，此時需要進行光中繼處理。光中繼處理首先利用放大器重新提高信號光的功率，再次利用色散補償模塊補償由於光纖色散導致的信號脈衝畸變，本改進系統還要進行功率均衡，消除由於SRS效應和光纖損耗譜等造成的信號各個波長功率不平坦。
功率均衡可以在原有系統中額外加入GFF(增益平坦濾波器)作為功率均衡設備，也可以通過一定方法改變放大器(如EDFA等)的增益曲線，使其除功率放大以外，還擔當功率均衡作用。放大器增益曲線與泵譜功率、餌纖長度等眾多因素相關，除此以外，一般放大器內部也有一個增益平坦濾波器(GFF)，最簡單的方法就是根據系統需要，合理設計GFF形狀得到需要的「特定增益曲線」。
從圖3可以看到長波長信號功率明顯高於短波長信號功率，信號各個波長功率傾斜十分嚴重。此結果是由於每段光纖中損耗譜傾斜和SRS效應等造成的功率傾斜累積而成的，如果利用通過調整放大器增益曲線，使短波長信號經過放大器後增益高於長波長，這樣就抵消了這種功率傾斜。或者額外加入GFF，使得長波長信號經過GFF損耗大於短波長，也可以達到同樣目的。在圖4中每一級光中繼站中都加入了功率均衡設備，其實這只是功率均衡的一個例子，我們也可以根據需要在特定光中繼站中進行集中均衡，例如可以每經過三個光中繼站後加入一個功率均衡設備進行功率均衡。
兩種方法針對不同系統進行組合使用，可以方便靈活地解決DWDM長距離傳輸系統的功率均衡問題，改善系統性能。經過多次光中繼處理以後，光信號到達接收端，利用分波器將各個波長的信號重新分開後就可以利用10GSDH電設備進行各種處理。
權利要求
1.波分復用長距離傳輸系統中多波長功率均衡方法，基於含合波器、光纖放大器、多段長途光纖、以及連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站的系統，其特徵在於包括如下步驟光信號經過一定長度光纖傳輸後，送入相應的光中繼站進行功率放大和功率均衡處理。
2.根據權利要求1所述的多波長功率均衡方法，其特徵在於在光中繼站中，通過具有特定增益曲線的光放大器對光信號進行功率均衡和放大處理，該特定增益曲線能夠抵消由SRS和光纖損耗造成的信號功率變化曲線，以改善系統各波長信號光的平坦度。
3.根據權利要求1所述的多波長功率均衡方法，其特徵在於在光中繼站中，通過一個功率均衡設備(GFF)對光信號進行功率均衡處理。
4.根據權利要求1所述的多波長功率均衡方法，其特徵在於在光中繼站中，通過一個色散補償模塊(DCM)進行色散補償。
5.一種波分復用長距離傳輸系統，包括合波器、光纖放大器、多段長途光纖以及以連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站；光中繼站含有光纖放大器和衰減器，其特徵在於光中繼站設有功率均衡設備。
6.根據權利要求5所述波分復用長距離傳輸系統，其特徵在於有的光中繼站中還設有色散補償模塊(DCM)。
全文摘要
本發明多波長功率均衡方法，基於含合波器、光纖放大器、多段長途光纖、以及連接在相鄰兩段長途光纖之間的光中繼站的系統，其包括如下步驟光信號經過一定長度光纖傳輸後，送入相應的光中繼站進行功率放大和功率均衡處理；可通過具有特定增益曲線的光放大器對光信號進行功率均衡和放大處理，或通過功率均衡設備(GFF)對光信號進行功率均衡處理。它能夠消除信號功率不平坦造成的信號OSNR不平坦所帶來的不利影響，使用方便靈活，充分拓展了傳輸距離，經過實際DWDM系統試用可靠可行。
文檔編號H04B10/12GK1463107SQ0212055
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月30日 優先權日2002年5月30日
發明者申安樂, 李青松, 馬力萍, 封君, 馬先 申請人:華為技術有限公司