专利名称：高速率光传输的设备和方法,以及所述设备和方法的使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过光数据传输网络传输信号的设备。本发明还涉及相应的传输方法以及所述设备和方法的使用。
更具体而言，本发明涉及通过光数据传输网络传输的设备，该设备是这种类型的设备，包含脉冲发射器和至少一条线路光纤以在所述线路光纤中传送至少一个脉冲。
这种传输设备是已知的并用于非常高数据速率的传输，例如，每秒40吉比特(Gbit/s)或更快。最近，已经尝试着使用这种类型设备以高达160Gbit/s或更快的速度传输。
以这样的速度，会出现信号的非线性失真。该失真大大地增加了传输差错。尤其是，由于自相位调制(SPMself-phase modulation)类型、信道内交叉相位调制(ICXPMintra-channel corss-phasemodulation)类型、信道内四波混频(ICFWMintra-channel four-wavemixing)类型、信道内受激拉曼散射(ICSRSintra-channel stimulatedRaman scattering)类型的已知的信道内非线性效应，会对传输质量造成非常严重的后果。
减少非线性失真累积的一个解决方案在于把位于两个放大器设备之间的线路光纤替换成一连串的光纤部分，包括，交替的正和负的色散，并具有短的时间段。该解决方案是复杂的并且在使用中并不非常可行。在线缆中交替不同类型的光纤在技术上是复杂的。不仅如此，带来的缺点就是使得在两个放大器设备之间线缆折断的情况下采取行动更加困难，因为不再容易知道要替换哪种类型的线缆。
本发明的目的是通过提供一种传输设备来消除这些缺点，该传输设备成本低廉、甚至能够以非常高的数据速率传输信号而没有非线性失真。
因此，本发明提供上述类型的传输设备，其特征在于该设备包括一个用于线性扩展脉冲的扩展器模块，所述扩展器模块包括弥散的和线性的传播介质，所述传播介质呈现出累积的色散，该色散高得足以把脉冲的峰值功率降低到低于预定阈值，其中高于所述阈值的信号在线路光纤中易受到非线性失真，所述扩展器模块被放置在所述发射器和所述线路光纤之间。
尤其当信号的瞬时功率超过某一阈值时，信号在线路光纤中受到非线性失真。
因此，本发明的传输设备在允许在光纤中传送脉冲之前强制所述脉冲通过弥散的和线性的介质传播。这样，当所述脉冲进入线路光纤时，脉冲的峰值功率被充分地降低以位于所述阈值之下，从而保证线路光纤中信号的所有随后失真是线性的。
本发明的传输设备还可以包括一个或更多以下特征-扩展器模块包含高阶模(HOM)类型的光纤、超大有效面积(SLA)类型的光纤、或者具有光子晶体的光纤；-所述设备包括多个沿着所述线路光纤规则放置的放大器模块，每个放大器模块包括弥散补偿模块，该弥散补偿模块包括一个弥散的和线性的传播介质；和-所述弥散补偿模块包括HOM类型的光纤、SLA类型光纤，或具有光子晶体的光纤。
本发明还提供了上述传输设备的使用以用于具有不小于160Gbit/s的数据速率的光网络。
本发明还提供一种通过光数据传输网络传输信号的方法，该方法包括以下步骤发射至少一个脉冲，将所述脉冲通过包括至少一条线路光纤的光数据传输网络传送，该方法的特征在于还包括在将所述脉冲传送到所述线路光纤之前，使所述脉冲由弥散的和线性的传播介质传送的步骤，所述传播介质呈现出累积色散，该色散高得足以将所述脉冲的峰值功率降低到低于预定阈值(S)，其中高于所述阈值的信号在所述线路光纤中易受到非线性失真。
本发明的传输方法还进一步包括特征对于由沿着线路光纤规则放置的放大器模块放大的被传输的脉冲，所述脉冲在弥散的和线性的传播介质中的所述放大器模块中传送，从而补偿脉冲在线路光纤中受到的弥散。
最后，本发明提供上述方法的使用，以用于不小于160Gbit/s的数据速率的光传输。
仅仅通过以下实例的描述并参考附图，将更好的理解本发明，其中
图1显示了本发明的光传输设备。
图2显示了通过图1的光纤传输设备的脉冲传播的表现；和图3显示了在图1光纤设备中传播的脉冲的时间宽度的变化。
图1所示的设备包括脉冲发射器10，适于以非常高的数据速率发射信号到线路光纤12。
线路光纤12例如由遵守ITU G.652标准的标准单模光纤(SSMF)类型的光纤组成。
在传输设备中的信号被光时分复用(OTDM)或波分复用(WDM)以传统的方式复用。
该设备还包括扩展器模块14用来线性地扩展脉冲，所述模块包括弥散的和线性的传播介质，并且所述模块的特征在于预定的色散系数。
在这种类型介质中，即使在非常高的数据速率，非线性效应也会被相当大地降低。这些效应只有在信号功率大于那些在线路光纤12中发生同样效应的信号功率时才发生。
通过实例的方式，扩展器模块14可以包括更高阶模(HOM)类型的光纤、超大有效面积(SLA)类型、或者是光子晶体光纤。
例如，为了以160Gbit/s传输具有2微微秒的一半高度的时间宽度的脉冲10，根据所需的结果，该扩展器模块14被选来包括呈现具有对扩展因子2的每纳米5.4皮秒(ps/nm)的累积弥散的光纤，对于扩展因子3呈现8.9ps/nm的光纤，对于扩展因子4呈现12.2ps/nm的光纤，对于扩展因子5呈现15.4ps/nm的光纤，或者对于扩展因子10呈现31.2ps/nm的光纤。这些计算对于本领域的技术人员来说是已知的，所以不再详细描述。
用于线性扩展脉冲的模块14被放置在脉冲发射器10和线路光纤12之间。
以常规的方式，例如每100千米(km)一个，线路光纤被中断并且放大器模块16被插入线路光纤12。以传统的方式，所述放大器模块在其输入端和输出端包括两个放大器18，该放大器18已经在它们之间插入了与扩展器模块14相同类型的弥散补偿模块20。
同扩展器模块14相同，弥散补偿模块20包括弥散的和线性的传播介质。因此它可以同样地包括HOM类型光纤、SLA类型的光纤或具有光子晶体的光纤。
信号是否受到时间扩展或者相反地受到在弥散介质中的时间集中，这取决于介质入口处的信号的特性，并取决于信号之前通过的介质的特性，尤其取决于其弥散系数的符号。本领域的技术人员知道如何为每个传播介质选择参数，是在线路光纤12、在线性扩展脉冲的模块14还是在弥散补偿模块20中，以便获得传送脉冲的时间扩展或集中，因此这里不再详细描述。
对于沿着传输设备的各种位置，由发射器10发射的脉冲30的总体表现如图2所示。
也就是说，在位于发射器的出口的A，脉冲30具有高于预定阈值S的峰值功率PC。该阈值S对应于在该值之上信号在线路光纤12中传播时易受到非线性失真的信号功率。同样应当观察到在发射器10的出口处，脉冲30具有窄的中间高度的时间宽度Δτ。
为了避免非线性失真，脉冲30初始地在模块14中传播以线性地扩展脉冲，并在其出口处，点B处，峰值功率Pc已经被降低以低于阈值S。结果，脉冲30已经及时的被扩展，即Δτ的值已经上升到A和B之间。
因为脉冲的功率总是低于S，所以该脉冲可以在线路光纤12中传播，而不会受到非线性失真。
此后，在C，当脉冲30沿着线路光纤12传播时，它已经被衰减，这样它的峰值功率Pc落到了信号需要被放大的值，例如在100km之后。
在放大器模块16中，脉冲30初始经过第一放大器18，从而增加它的峰值Pc。然而，脉冲的宽度Δτ没有改变。
然后，脉冲传播通过弥散补偿模块20，这样在该模块的出口处，即，在点E，其达到更高的峰值功率，但是低于阈值S，并且宽度Δτ已经恢复成与B处相同的值。
此后，脉冲30经过第二放大器18，这样在F点，它有着与B点处同样的波形。
此后，在点G，H，I和J，脉冲30分别再一次具有与在点C，D，E和F相同的波形。
图3的框图显示了脉冲30的时间宽度在通过光传输设备传播时是如何变化的。
在A和B之间，在用于线性扩展脉冲的模块14中，该脉冲被扩展以便它的峰值功率被呈现出低于阈值S。此后，在B和C之间，在线路光纤12中，脉冲继续逐渐地扩展，并且也受到了衰减。
在C和F之间，脉冲首先由两个放大器18放大，其次，它由弥散补偿模块20重新整型，由此具有将其恢复成时间宽度Δτ的效果，该宽度即是其在B点的宽度。
此后，在F和G之间，在线路光纤12中所述脉冲受到与B和C之间相同的转换(扩展和衰减)。最后，在G和J之间，所述信号受到与C和F之间相同的重新整型。
因为光传输设备具有规则放置的放大器模块16，例如，每100km一个，代表沿着所述设备的脉冲时间宽度的变化的信号是周期(B，F)的周期性的信号。
可以清楚的发现，本发明的传输设备和相应的传输方法使得能够进行传输而不会使所述脉冲受到非线性失真，甚至以非常高的数据率，尤其是在达到或超过160Gbit/s的速率时。
更具体而言，即使以较低速率，即从40Gbit/s开始，该设备尤其适合于光传输。
权利要求
1.一种通过光数据传输网络传输信号的设备，该设备包括脉冲发射器(10)和至少一条线路光纤(12)，用于在所述线路光纤中传送至少一个脉冲(30)，该设备的特征在于该设备包括一个用于线性扩展脉冲的扩展器模块(14)，所述扩展器模块包括弥散的和线性的传播介质，所述传播介质呈现出累积的色散，该色散高得足以将脉冲的峰值功率(Pc)降低到低于预定阈值(S)，其中高于所述阈值的信号在线路光纤中易受到非线性失真，所述扩展器模块(14)被放置在所述发射器(10)和所述线路光纤之间(12)。
2.如权利要求1所述的传输设备，其特征在于，扩展器模块(14)包括HOM类型的光纤、SLA类型的光纤、或具有光子晶体的光纤。
3.如权利要求1或2所述的传输设备，其特征在于，所述设备包括多个沿着所述线路光纤(12)规则放置的放大器模块(16)，每个放大器模块包括弥散补偿模块(20)，该弥散补偿模块包括弥散的和线性的传播介质。
4.如权利要求3所述的传输设备，其特征在于，所述弥散补偿模块(20)包括HOM类型的光纤、SLA类型光纤，或具有光子晶体的光纤。
5.如权利要求1到4任意一个所述的设备的使用，用于具有不小于160Gbit/s的数据速率的光网络。
6.一种通过光数据传输网络传输信号的方法，该方法包括以下步骤发射至少一个脉冲(30)，将所述脉冲通过包括至少一条线路光纤(12)的光数据传输网络传送，该方法的特征在于还包括在将所述脉冲传送到所述线路光纤之前，使所述脉冲由弥散的和线性的传播介质(14)传送的步骤，所述传播介质呈现出累积色散，该色散高得足以将所述脉冲的峰值功率(Pc)降低到低于预定阈值(S)，其中高于所述阈值的信号在所述线路光纤中易受到非线性失真。
7.如权利要求6所述的传输方法，其特征在于，对于由沿着线路光纤规则放置的放大器模块(16)放大的被传输的脉冲，所述脉冲在弥散的和线性的传播介质中所述放大器模块中传送，以便补偿脉冲在线路光纤中受到的弥散。
8.如权利要求6或7所述的方法的使用，用于在不小于160Gbit/s的数据速率的光传输。
全文摘要
本发明涉及一种通过光数据传输网络传输信号的设备，该设备包括脉冲发射器(10)和至少一条线路光纤(12)，用于在所述光纤线路中传送至少一个脉冲，该设备还包括一个具有弥散和线形的传播装置的线形脉冲扩展器模块(14)，其累积色散足够高能够将脉冲的峰值功率(Pc)降低到低于预定阈值，其中高于所述阈值的信号在线路光纤中易受到非线性失真。所述扩展器模块(14)被安排在所述发射器(10)和所述线路光纤之间(12)。
文档编号H04B10/2537GK1748379SQ200480003782
公开日2006年3月15日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年2月7日
发明者E·潘斯敏 申请人:法国电讯公司