一種光弧子光傳輸系統的製作方法
2023-06-21 15:45:16 2
一種光弧子光傳輸系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種光弧子光傳輸系統，隨著電網業務的不斷拓展，電力通信傳輸系統的傳輸速率越來越高、距離越來越長，而隨著光纖製作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限,因此光纖色散便成為實現超大容量光纖通信函待解決的問題。由於光弧子通信能採用光時分、光偏分及光波分等多種復用技術，其傳輸碼率有極大的提高潛力，光弧子是光波能量的特定傳輸方式。理想光纖中的一階光弧子傳輸可保持光纖脈衝形狀不變，是高速長距離光通信的理想方式。本發明利用光孤子進行通信可以很好地解決光傳輸中色散的問題。
【專利說明】一種光弧子光傳輸系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信領域，特別涉及一種光弧子光傳輸系統。
【背景技術】
[0002] 隨著電網業務的不斷拓展，電力通信傳輸系統的傳輸速率越來越高、距離越來越 長。
[0003] 如何在高速率長距離的情況下，保證傳輸信號的質量已經成為當務之急。在光傳 輸系統中，限制光纖通信高速率、長距離傳輸的主要因素是光纖的衰耗和色散，對於常規的 線性光纖通信系統而言，限制其傳輸容量和距離的主要因素是光纖的損耗和色散。
[0004] 隨著光纖製作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限，因此光纖色散便成為實 現超大容量光纖通信函待解決的問題。光纖的色散，使得光脈衝中不同波長的光傳播速度 不一致，結果導致光脈衝展寬，限制了傳輸容量和傳輸距離，由光纖的非線性所產生的光 孤子可抵消光纖色散的作用。
[0005] 對於色度色散，目前主要是通過色散補償光纖（DCF)或光纖布喇格光柵（FBG)實 現的。利用DCF進行色散補償是目前應用最多的補償方案，由於色散補償光纖具有負色散 係數，可以抵消由常規光纖造成的色散。DCF結構簡單、技術成熟，但缺點是降低了光纖的有 效截面積，增加了傳輸損耗，並影響了非線性效應，需要利用光放大器的多餘增益來補償。 利用FBG進行色散補償是使不同波長的光經歷不同的傳輸路徑，傳輸速度快的波長在光柵 中通過較長的距離，而速度慢的波長則經歷較短的距離。FBG具有插入損耗低、無非線性效 應等特點，可以作為DCF的替代方案。
[0006] 當信號速率較低時，採用固定色散補償即可，而隨著信號速率的提高、系統信道 數目的增多，系統對一些時變參數的微小變化都會比較敏感，如器件的老化、路由的變化 等，因此需要對系統進行可調的色散補償.此外，由於光纖的色散隨波長的不同而不同， 色散補償時還需注意殘留色散問題，需要採用色散斜率補償，這就增加了補償的難度。
【發明內容】
[0007] 高速、長距離光纖通信的發展遇到的根本困難是光纖色散引起的光脈衝信號展寬 導致鄰碼串擾。理論及實驗證明，對超長距離傳輸的強度調製直接探測光纖通訊系統，傳輸 速度難以超過l〇Gbit/S。實際上，由於光弧子通信能採用光時分、光偏分及光波分等多種復 用技術，其傳輸碼率有極大的提高潛力，光弧子是光波能量的特定傳輸方式。理想光纖中的 一階光弧子傳輸可保持光纖脈衝形狀不變，是高速長距離光通信的理想方式。由於高階光 弧子的波形在傳輸過程中周期性變化，選取適當的光纖長度，可實現光脈衝壓縮，這是得到 皮秒及飛秒光脈衝的有效手段。因此，利用光孤子進行通信可以很好地解決這個問題。
[0008] 光脈衝在光纖中傳播，當光強密度足夠大時會引起光脈衝變窄，脈衝寬度不到1 個Ps，這是非線性光學中的一種現象，稱為光孤子現象。若使用光孤子進行通信可使光纖 的帶寬增加10 - 100倍，使通信距離與速度大幅度地提高。
[0009] 對於常規的線性光纖通信系統而言，限制其傳輸容量和距離的主要因素是光纖的 損耗和色散。隨著光纖製作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限，因此光纖色散便成 為實現超大容量光纖通信函待解決的問題。光纖的色散，使得光脈衝中不同波長的光傳播 速度不一致，結果導致光脈衝展寬，限制了傳輸容量和傳輸距離。由光纖的非線性所產生的 光孤子可抵消光纖色散的作用。
[0010] 光弧子傳輸的原理，光弧子的形成歸因於光纖的非線性自相位調製與色散效應對 光脈衝的平衡作用。具有一定光譜寬度的光脈衝在色散光纖中傳輸時，其不同頻率成份具 有不同傳輸速度，因此光脈衝寬度不斷展寬。若光脈衝功率較強，在光纖中傳輸時有明顯的 非線性效應（Kerr效應）時，傳輸特性有顯著的變化。由於克爾效應，光纖的折射率可表 示為：
[0011] n = n〇+n2I (1)
[0012] 式中％為常數，第二項表明光纖的折射率與傳輸的光強I有關，n:為非線性折射 率係數，對於石英光纖，n2= 3Xl(T2°m2/W。當光脈衝在光纖中傳輸距離z後，產生與光強有 關的相位移動
[0013]
【權利要求】
1. 一種光弧子光傳輸系統，其特徵在於：由電源（八(3、0〇、光弧子源、光譜窗（--）、控制 器、耦合器、光放大器（EDFAJP EDFA 2)、色散位移光纖、功率計和自相關儀組成，光弧子源是 增益開關半導體雷射器（DFB)，以2. 5GHz正弦電流調製，並通過FP光譜窗消啁啾，得到波長 1. 553 ym、脈寬為18ps、時間帶寬積為0. 324的近變換極限光脈衝； 光脈衝經兩個光纖放器EDFAJP EDFA 2放大以後注入21km色散位移光纖（DSF)，EDFA : 和EDFA2分別由1480nm和980nmLD泵浦，泵浦光經波分復用藕合器注入摻餌光纖，在泵浦光 的作用下，Er+3離子的4115/2和41 13/2能級間形成粒子數反轉，對1550nm信號光有放大作用， DSF由三段反常色散（D>0)光纖熔接組成，平均色散D = 2. 4ps/km ? nm，總損耗為7dB ; 入射光脈衝及經光纖傳輸後輸出光脈衝的寬度均由二次諧波強度自相關儀（SHG)測 量，判斷是否是實現光弧子傳輸的基本方法是比較光纖輸入與輸出光脈衝的寬度，若輸出 光脈衝寬度簇輸入光脈衝的寬度T in，則實現了光弧子傳輸。
2. 根據權利要求1所述的一種光弧子光傳輸系統，其特徵在於：所述色散位移光纖中 存在損耗，在傳輸中光脈衝振幅指數衰減、脈衝寬度指數增加，脈衝面積不變，對光脈衝補 充能量就可以恢復形狀，從而實現長距離傳輸，可採用集總式摻餌光纖光放大器（EDFA)周 期性地補充能量，在光纖鏈路中每隔距離La設置一個光纖放大器，其增益恰好補充光纖損 耗。
3. 根據權利要求1所述的一種光弧子光傳輸系統，其特徵在於：所述光放大器由一段 摻鉺光纖（長約10?30m)和泵浦光源組成。
【文檔編號】H04B10/25GK104506237SQ201410504706
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】戴睿, 徐澤暉, 張穎, 楊鴻昌, 徐亮, 張瑞強, 杜書, 陳昶 申請人:國網四川省電力公司信息通信公司, 國家電網公司