一種克服光纖pdl引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統的製作方法

2023-04-29 15:47:56 2

專利名稱：一種克服光纖pdl引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及偏振復用系統，具體的說是一種克服光纖PDL引起兩 偏振信道串擾的偏振復用系統。
背景技術：
在偏振復用系統的工作方式中， 一個波長在光纖中傳輸時攜帶了 兩個正交偏振的光信號，使一個波長條件下的光所承載的信息量加 倍。這種偏振復用技術能夠在現有波分復用(WDM)系統基礎上擴大 系統通信容量，降低擴容成本。
由於光纖易受外界環境影響產生雙折射效應，且光纖的雙折射軸 會隨時間變化而隨機變化，偏振復用端入射的兩個正交偏振信號經過 光纖傳輸後，兩個偏振信號的正交性會受到光纖偏振相關損耗(PDL) 的影響而在偏振解復用端不再保持正交，引起兩個偏振信號間的串 擾，加大了偏振解復用的難度。

發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種克服光 纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統，克服解復用端偏振信號 由於傳輸光纖鏈路中PDL效應的影響而不再正交的問題，通過反饋控 制系統使解復用端接收到的偏振信號正交，消除傳輸光纖鏈路中PDL 的影響。
為達到以上目的，本發明採取的技術方案是 一種克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統，包括偏 振復用端100和偏振解復用端200，其特徵在於
在偏振復用端100，分布反饋雷射器DFB-LD 101出射的連續光波經保偏耦合器102後分為兩束光，第一束光通過可調法拉第旋轉片 103，第二束光通過由保偏光纖PMF 104構成的光纖延時線使第一束 光和第二束光之間去相干；
第一束光通過第一調製器1後承載第一路光信道，
第二束光通過第二調製器2後承載第二路光信道，
承載光信道的兩束光經復用端耦合器105完成復用，然後將復用 信號經過傳輸鏈路到達偏振解復用端200。
在上述技術方案的基礎上，在偏振解復用端200，復用信號經過 偏振控制器201後到達偏振分束器PBS 202的輸入端；
偏振分束器PBS 202的兩個輸出臂分別連接到第一耦合器203和 第二耦合器204的輸入端；
第一耦合器203的輸出信號一分為二， 一路經過一個光探測器 PD形成通道1，另一路經過另一個光探測器PD獲得其在光探測器PD 中產生的光電壓V1後，將光電壓V1送入控制電路205中；
第二耦合器204的輸出信號一分為二， 一路經過一個光探測器 PD形成通道2,另一路經過另一個光探測器PD獲得其在光探測器PD 中產生的光電壓V2後，將光電壓V2送入控制電路205中；
控制電路205產生差分信號Ar-^-K，作為反饋控制信號調整 可調法拉第旋轉片103和偏振控制器201。
在上述技術方案的基礎上，所述連接偏振復用端100和偏振解復 用端200的傳輸鏈路為普通單模光纖SMF。
本發明所述的克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復用系 統，克服解復用端偏振信號由於傳輸光纖鏈路中PDL效應的影響而不 再正交的問題，通過反饋控制系統使解復用端接收到的偏振信號正 交，消除傳輸光纖鏈路中PDL的影響。


本發明有如下附圖圖l本發明的一個具體實例
圖2偏振解復用端偏振分束器輸入端處光信號的光學偏振矢量 示意圖
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明所述的克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復 用系統，包括偏振復用端100和偏振解復用端200，
在偏振復用端100，分布反饋雷射器DFB-LD 101出射的連續光 波經保偏耦合器102後分為兩束光，第一束光通過可調法拉第旋轉片 103，第二束光通過由保偏光纖PMF 104構成的光纖延時線使第一束 光和第二束光之間去相干；
第一束光通過第一調製器1後承載第一路光信道，
第二束光通過第二調製器2後承載第二路光信道，
承載光信道的兩束光經復用端耦合器105完成復用，然後將復用 信號經過傳輸鏈路到達偏振解復用端200。
在上述技術方案的基礎上，在偏振解復用端200，復用信號經過 偏振控制器201後到達偏振分束器PBS 202的輸入端；
偏振分束器PBS 202的兩個輸出臂分別連接到第一耦合器203和 第二耦合器204的輸入端；
第一耦合器203的輸出信號一分為二， 一路經過一個光探測器 PD形成通道1，另一路經過另一個光探測器PD獲得其在光探測器PD 中產生的光電壓V1後，將光電壓V1送入控制電路205中；
第二耦合器204的輸出信號一分為二， 一路經過一個光探測器 PD形成通道2，另一路經過另一個光探測器PD獲得其在光探測器PD 中產生的光電壓V2後，將光電壓V2送入控制電路205中；
控制電路205產生差分信號A7-^-F2，作為反饋控制信號調整 可調法拉第旋轉片103和偏振控制器201。在上述技術方案的基礎上，所述連接偏振復用端100和偏振解復 用端200的傳輸鏈路為普通單模光纖SMF。
如上所述，本發明所述的克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏 振復用系統，在偏振復用端，連續光波信號被分解為同一偏振的第一 和第二束光，第一束光通過一個旋光角度可調的法拉第旋轉片調整第 一和第二束光偏振方向之間的角度；第二束光通過由一定長度的保偏 光纖構成的光纖延時線使第一和第二束光之間去相干；第一和第二束 光通過調製器分別承載第一和第二路光信道，通過偏振復用後經過傳 輸光纖到達偏振解復用端。
在偏振解復用端，第一和第二束光分別被轉換為第一和第二路電 路信號， 一個控制電路用於獲得代表第一束和第二束光強差值的差分 信號，並且此信號是兩個變量的函數，其中第一個變量是偏振分束器 的偏振方向和接收的光信號的偏振方向的相對夾角，該變量通過控制 偏振分束器前面的偏振控制器進行調節；第二個變量是第一和第二束 光偏振方向之間的角度，該變量通過控制位於偏振復用端第一束光支 路上的法拉第旋轉片的旋光角度進行調節。
對兩個變量的反饋控制思路是由於連續光波信號被分解為同一
偏振的第一和第二束光，經過光纖傳輸後在偏振解復用端第一和第二 束光仍然保持同一偏振方向，第二個變量即第一和第二束光之間的角 度為零，此時差分信號僅是第一個變量的函數，通過控制偏振控制器 使差分信號達到正最大或負最大，使第一和第二束光的偏振方向平行 於偏振分束器其中一個輸出臂的偏振方向，此時使得第一個變量為 零，從而使得差分信號僅是第二個變量的函數，通過控制偏振復用端 的法拉第旋轉片使差分信號達到最大，此時第二個變量為90度。通 過這種反饋控制方法使得偏振解復用端偏振分束器輸入端處接收到 的是正交且與偏振分束器輸出兩臂偏振方向平行的兩個偏振信道，克 服了光纖PDL引起的兩個偏振信道的串擾問題。圖2是偏振分束器PBS 202輸入端處光信號的光學偏振矢量示意
圖，圖2中^表示第二束光與偏振分束器輸出臂^軸的夾角；^ + "表
示第一束光與偏振分束器輸出臂x軸的夾角；々表示第一和第二束光
偏振方向之間的正交失諧角，當A = Q時第一和第二束光偏振正交；
圖2所示的光學偏振矢量關係可以表示如下
i = cos(61 + - sin(e)_p, (1)
J) = sin(6> + r + cos(60JV ( 2 )
偏振分束器202處輸入端的電場為
其中，4和^分別是第一和第二束光的振幅且大小不同；^和A 分別是是第一和第二束光隨時間變化的相位且互不相關。偏振分束器 202的兩個輸出臂的光功率為
尺=
忒cos(e+〃y, - a s ,|2
=42 cos2 ( + 〃) sin(6>) cos(^ (/) -九(/》 (4 )
=|4 sin(0 +釣一(+ 4 cos(,*(0|2
=42 sin2 (P + 〃) +cos2 (e) + 244 sin(0 + ") cos(9) C0S(A (0 - A (0) ( 5 ) 由於A和A互不相關，在低速光探測器中eGS(^ - A仰項的值變 化很快且平均值為零，由式(4)和(5)可得
A = 屍,.=
4 cos2 (6 + 〃) + 4 sin2 (P)
=42sin2(<9 + / ) + 4 cos2(P)
(6)
(7)
經過耦合器203和耦合器204後在光探測器(PD)中產生的光電 壓分別為
^ =《=a(42 cos2 (" / ) + V sin2, ( 8 )
^ = = a 2 sin2 ("+ V cos2, ( 9 )
7式(8)和(9)中"為考慮相應信道耦合器分光比、光探測器響
應度和電放大器增益時的比例常量。兩個輸出電壓的差值為
△J/ = R — r2 = or[42 c。s(2P + 2/ ) - j22 cos(2S)] ( 10 )
式(10)為^和々的函數，由於經過耦合器105後的復用信號的 第一和第二束光偏振方向相同，在經過單模光纖傳輸鏈路到達偏振分 束器輸入端的兩束光的偏振方向仍然保持一致，所以此時"=^2，由 式(10)可得
formula see original document page 8( n )
輸出電壓差值僅是e的函數，通過調節偏振控制器201使電壓差 值達到最大，此時^ = 0，由式(10)可得
=or[42cos(2々H22] (12)
輸出電壓差值僅是々的函數，通過調節法拉第旋轉片103使電壓 差值達到最大，此時"=。
從圖1可以看出，通過控制電路205輸出反饋控制1和反饋控制 2的電信號來控制偏振控制器201和可調法拉第旋轉片103，就能在 偏振分束器202的輸入端得到兩個偏振正交("=Q)且與偏振分束 器的兩個輸出臂偏振方向匹配(^ = 0)的兩個光信道信號，克服了光 纖PDL效應引起的信道串擾問題。
權利要求
1.一種克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統，包括偏振復用端(100)和偏振解復用端(200)，其特徵在於在偏振復用端(100)，分布反饋雷射器DFB-LD(101)出射的連續光波經保偏耦合器(102)後分為兩束光，第一束光通過可調法拉第旋轉片(103)，第二束光通過由保偏光纖PMF(104)構成的光纖延時線使第一束光和第二束光之間去相干；第一束光通過第一調製器(1)後承載第一路光信道，第二束光通過第二調製器(2)後承載第二路光信道，承載光信道的兩束光經復用端耦合器(105)完成復用，然後將復用信號經過傳輸鏈路到達偏振解復用端(200)。
2. 如權利要求1所述的克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏 振復用系統，其特徵在於在偏振解復用端(200)，復用信號經過偏振控制器(201)後到 達偏振分束器PBS (202)的輸入端；偏振分束器PBS (202)的兩個輸出臂分別連接到第一耦合器 (203)和第二耦合器(204)的輸入端；第一耦合器(203)的輸出信號一分為二， 一路經過一個光探測 器PD形成通道1，另一路經過另一個光探測器PD獲得其在光探測器 PD中產生的光電壓V1後，將光電壓V1送入控制電路(205)中；第二耦合器(204)的輸出信號一分為二， 一路經過一個光探測 器PD形成通道2，另一路經過另一個光探測器PD獲得其在光探測器 PD中產生的光電壓V2後，將光電壓V2送入控制電路(205)中；控制電路(205)產生差分信號AP^K-^，作為反饋控制信號調 整可調法拉第旋轉片(103)和偏振控制器(201)。
3. 如權利要求1所述的克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏 振復用系統，其特徵在於所述連接偏振復用端(100)和偏振解復 用端(200)的傳輸鏈路為普通單模光纖SMF。
全文摘要
一種克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統，涉及偏振復用系統，其特徵在於在偏振復用端，分布反饋雷射器DFB-LD出射的連續光波經保偏耦合器後分為兩束光，第一束光通過可調法拉第旋轉片，第二束光通過由保偏光纖PMF構成的光纖延時線使第一束光和第二束光之間去相干；第一束光通過調製器後承載第一路光信道，第二束光通過調製器後承載第二路光信道，承載光信道的兩束光經耦合器完成復用，然後經過傳輸鏈路到達偏振解復用端。本發明所述的克服光纖PDL引起兩偏振信道串擾的偏振復用系統，克服解復用端偏振信號由於傳輸光纖鏈路中PDL效應的影響而不再正交的問題，通過反饋控制系統使解復用端接收到的偏振信號正交，消除傳輸光纖鏈路中PDL的影響。
文檔編號H04J14/06GK101667880SQ20091018023
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月10日 優先權日2009年10月10日
發明者張新全, 超 楊, 鑄 楊, 謝德權 申請人:武漢郵電科學研究院