专利名称：管理光分插模块内的色散的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及光纤传输系统领域，尤其是涉及光分插复用器(OADM)内的色散的管理。
背景技术：
在光通信系统比如波分复用(WDM)或者密集WDM(DWDM)系统中，沿着光纤路径在一个或者多个中间位置，使用光分插复用器(OADM)插入(添加，add)、移除(分出，drop)或者通过(passthrough)各光信道或者信道组(信道群，channel group)。在远距WDM系统中，传输的光信号受到非线性效应比如相位自调制(self-phase modulation)或者相位交叉调制(cross-phase modulation)的影响，这些效应减损传输性能和光信号质量。其它效应，比如由于色散造成的脉冲展宽，也降低传输的光信号的质量。
为了对付由于光传输介质的各种特性造成的非线性效应和色散效应对光信号的影响，已知的方法是在传输之前对光信号施加互补的预矫(pre-distortion)。还可以利用传输后光学处理来进一步减轻非线性和色散效应的影响。在OADM上，例如利用阻挡滤光器(opticalblocking filter)使要路过的光信道绕过传输前和传输后色散补偿，所述阻挡滤光器只将路过信道(through-channel)直接从光分用器的输出传送到OADM的光复用器的输入。
尽管上述OADM能够执行所需的功能，但实现这样的OADM的成本很高。
发明内容
本发明包括用于以成本上更有效率的方式实现光分插复用器(OADM)功能的设备和方法。具体地，本发明的一个实施例的OADM在WDM或者DWDM信号内对每一个光信道施加第一色散补偿，提取那些要分出的光信道，将路过的光信道(pass-through opticalchannel)和要插入的光信道组合起来，对所得到的组合WDM或者DWDM信号执行第二色散补偿。所述第二和第一色散补偿功能受如下约束所述第二补偿功能选择为对要插入的信道是合适的(即，等于在特定系统中通常使用的“预补偿”)，第一色散补偿被选择为第一和第二色散补偿的和基本等于零。在各种实施例中，第二色散补偿是负的，而第一色散补偿是正的。有益的是，可以用不贵的标准单模光纤(SSMF)实现正色散。
结合附图阅读下面的详细说明将更容易理解本发明。附图中图1是本发明的一个实施例的光分插复用器的高级框图；图2是本发明的一个实施例的流程图；图3是本发明的一个实施例的系统的高级框图。
为便于理解，在可能的地方，用相同的附图标记表示对于各图都通用的相同部件。
具体实施例方式
下面主要在波分复用(WDM)系统比如Lucent Technologies Inc.of Murray Hill，New Jersey生产的Lambda Extreme系统的环境中描述本发明的光分插复用器(OADM)。但是，本领域的普通技术人员理解，本发明的主题可以有益地应用于任何包含分插功能的光系统中。
图1图解了本发明的一种光分插复用器的实施例的高级框图。具体地，图1中的OADM 100接收WDM或者DWDM输入信号IN，并作为响应产生相应的WDM或者DWDM输出信号OUT。对于由输入信号IN提供的光信道个体或者信道组，图1中的OADM 100的运行执行波长插入(ADD)、分出(DROP)或者路过功能(passthroughfunction)。图1中的OADM 100接收一个WDM或者DWDM输入信号IN，并作为响应产生一个相应的WDM或者DWDM输出信号OUT。尽管图中只示出了四个，但是输入信号IN中可以有更多或者更少的光信道或者说波长信道可以由OADM 100分出或者说终止。类似地，尽管只图示了四个，OADM 100可以向输出信号OUT中添加(插入)更多或者更少的光信道或者说波长信道。另外，图1所示结构可以重复，从而构成多个波长组处理模块，进而构成一个OADM。
图1的OADM 100包括一个第一带通滤波器110、一个可选的第一光放大器(OA)120、一个第一色散模块130、一个光分用器140、一个光复用器150、一个第二OA 160、一个第二色散模块170以及一个第二带通滤波器180。
所述第一带通滤波器110用来从输入信号IN中提取一组波长信道，其中，一个组至少包括一个波长信道。作为说明的目的，所述第一带通滤波器110从输入信号IN中提取一组八个波长复用信道。输入信号IN中的未被第一带通滤波器110提取的波长信道被耦合到第二带通滤波器180，作为剩余或者直通(即，直接从输入到输出)信道EXPRESS。可选的第一光放大器120用来放大提取的波长复用信道组，这些放大的波长信道然后被提供给所述第一色散补偿模块130。第一色散补偿模块130对放大的(如果使用了OA 120的话)或者未放大的由第一带通滤波器110提取的波长复用信道施加一个色散补偿函数D1。然后将经过色散补偿的波长复用信道提供给所述光分用器140。
所述光分用器140将从所述第一色散补偿模块30接收到的波长复用信道组分用，提供多个单独的波长信道。那些要分出的波长信道耦合到一个附加处理部件(未示出)以进行进一步的处理。那些要直接路过的波长信道耦合到光复用器150的相应输入。另外，光复用器150接收要插入的任何波长信道。
在图1的实施例100中，要注意到，第一带通滤波器110提取一组八个波长信道形成输入信号IN，光分用器140分出四个信道(DROP)并将四个信道(THRU1到THRU4)传递到光复用器150。光复用器150将四个路过波长信道(THRU1到THRU4)和四个插入的信道(ADD)复用而产生一组复用的八个波长信道，该复用组由所述第二光放大器160放大，并提供给所述第二色散模块170。根据本发明，可以处理更多或者更少的被提取的、直通的、插入的、分出的和/或路过的信道。
所述第二色散模块170对从所述第二OA160接收到的所述一组复用的八个波长信道施加一个色散函数D2。所述第二色散补偿模块170产生的输出信号被提供给所述第二带通滤波器180。该第二带通滤波器180插入所述所述一组受第二色散补偿的、复用的八个波长信道或者将它们与从所述第一带通滤波器110接收到的剩下的或者说直通信道EXPRESS组合，产生WDM或者DWDM输出信号OUT。
这样，所述第一带通滤波器110选择了一个信道“带”来由OADM100的剩余部分加以处理。这样，与第一和第二带通滤波器110、180相关的波长区域内的波长信道可以从光通信系统传输的WDM光信号中分出或者向其插入。
在图1的OADM 100中，输入光信号IN有与之相关的残余色散(residual dispersion)DRES。残余色散DRES包括由光纤或者光信号或者光信号的一部分从中通过的任何现有网络部件施加给输入信号IN的实际色散加上或者减去在传输点(如果有的话)施加给输入信号IN中的每一个波长信道的预色散。该色散可以这样计算用在一个发射器施加给光信号的初始或者预矫(DPRE)色散加上光传输段(opticalspan)数(N)乘以每传输段的残余色散(DSPAN)，也就是加上网络部件之间的每段(span)光纤产生的色散乘以穿过的光纤段数。这样，可以如下计算残余色散DRESDRES＝DPRE+N×DSPAN公式1这样，对于信道分出，到达OADM的输入信号IN的被提取的(或者直通的)波长信道组的残余色散DRES等于N×DSPAN。具体来说，N×DSPAN是信道从OADM分出时携带的净色散，因为，如下所述，D1＝DPRE＝D2。
根据本发明，将第二色散补偿函数D2选择为对于那些要被插入(ADD)的信道来说合适的色散补偿函数。这意味着，色散函数D2类似于在OADM所工作的光传输系统的输入端所使用的“预补偿”。接下来，第一色散补偿D1选择为D1＝-D2。这样，施加给路过信道(即THRU1到THRU4)的第二色散补偿D2的效应基本上被抵消。这样，路过信道的行为就更象直通信道，因为它们在OADM100内只有效地经历很小的或者完全没有的色散补偿(也就是说，在合并到输出信号OUT中后施加给路过信道和直通信道的色散补偿有效地保持在初始输入信号残余色散DRES)。在一个实施例中，将第二色散补偿D2设置为等于约-300ps/nm。第二色散补偿D2所需的负色散可以利用色散补偿模块(DCM)实现。
例如，在一个Gb/s超长距离通信系统(ultra-long-haul system)中，预补偿的量一般取决于系统预计运行的总距离和光纤类型。如果传输光纤是标准单模光纤(即具有较高的色散)，则作为举例，预补偿可以选择在约-800ps/nm。如果光纤是Lucent Technoogies(MurrayHill，NJ)制造的TruewaveTM光纤或者Corning(Corning，NY)制造的LEAFTM，则作为举例，预补偿可以选择为-300ps/nm。一般，预补偿要适应特定系统的特性。但是，所提出的在OADM中管理色散的规则基本上以同样的方式适用。
有益的是，由于第二色散补偿D2被选择为负值，相应的第一色散补偿D1因此是正值。这意味着可以用不贵的标准单模光纤(SSMF)实现第一色散补偿D1。例如，在下面的文章中(这些文章全文引为参考)，找到了对作为后补偿(post-compensation)的函数的系统性能的研究，可作为有益的参考“Demonstration of All-RamanUltra-Wide-Band Transmission of 1.28 Tb/s(128×10Gb/s)over4000km of NZ-DSF wit Large BER Margins，”D.F.Grosz et al.，European Conference on Optical Communication，ECOC’01，paperP.D.B.1.3，pages 72-73，Amsterdam，NL(2001).
图2图示了本发明的一个实施例的方法的流程图。具体地，图2的方法200在步骤210进入，其中确定对“ADD”信道合适的色散补偿。在步骤220，将第二色散补偿D2设定为等于在步骤210计算的“ADD”色散。在步骤230，将第一色散补偿D1设定为约等于第二色散补偿D2的负。
上面描述的本发明主要是在在10GB/s每信道工作、具有超过1000km的超长光通信距离的系统的环境中进行描述的。发明人预期在这样的系统中，在约10ps/nm到40ps/nm的范围内，分出信道时的色散量DRES＝N×DSPAN。注意，10Gb/s的信道的容限约到DRES＝600ps/nm，脉冲质量没有太多的损失。应当注意，所公开的针对OADM的色散管理规则能够适应更大数量范围的传输段(例如，从15段到60段，一般提供1500到6000km的通信距离，如果假设一般的光纤传输段的长度是100km的话)。另外，这里所公开的色散管理规则可以用于具有每信道更高比特率的系统，比如40Gb/s。对于这些系统，需要单独的色散补偿，但是只需要针对N×DSPAN补偿，因为D1倾向于抵消DPRE/D2，从而消除来自“每信道可调色散补偿器”的设计的限制。最后，D1/D2的选择与特定OADM沿着通信系统路径设置在何处无关。
图3图解了本发明的一个实施例的系统的高级框图。具体地，图3的系统300包括一个光通信系统，该系统包括一个光源305、多个(例如3个)光分插复用器3101、3102和3103，以及目的地315。尽管没有示出，一般还有一个反向路径，从而构成双向光通信路径。
第一OADM3101用多个根据上面结合图1所作的说明形成的组处理器构成。具体地，多个波长组处理器1001、1002等直到100N(总称为组处理器100)中的每一个对波分复用(WDM)信号IN中的相应的(和/或重叠的)波长信道组进行操作。例如，如果每一个组处理器100对八个相应的光信道进行操作，八个组处理器用来在64信道WDM信号的环境中提供完全的分插能力。取决于信道数量，可以使用更多或者更少的组处理器。另外，在WDM系统中的某些部分的光信道对于特定的OADM310来说总是直通的情况下，可以使用较少的组处理器(也就是，可以取决于特定的应用，将组处理器100的数量增加或者减少)。源305和目的地315部件可以包括任何传统的光网络起点设备(initiation point)和终点设备(termination point)。注意，相对于输入信号IN和输出信号OUT，组处理器100可以串联、并联或者串联并联混合布置。
这样，可以用多个组处理器实现一个光分插复用器(OADM)，其中每一个组处理器基本上按照图1的设备构成。具体地，每一个组处理器用来处理WDM信号内相应的光信道组。注意，形成每一个组的光信道可以是该组独有的或者可以映射到多个组。另外，注意，用于组处理器的带通滤波器(110，180)用来从WDM信号提取多信道组或者向其插入多信道组。最后，注意，在一个光通信系统300中可以使用一个或者多个这样的OADM310。
尽管图示和详细描述了包含本发明的教导的各种实施例，本领域的技术人员知道能够很容易地作出其他的包含这些教导的变化实施例。
权利要求
1.一种设备，包括第一色散补偿器，用于对来自一个波分复用(WDM)信号的一组光信道施加第一色散补偿，产生相应的一组第一受色散补偿的光信道；光复用器，用于将所述一组第一受色散补偿的光信道中的至少一个与任何添加的光信道复用，产生一个输出光信道组；第二色散补偿器，用于对所述输出光信道组施加第二色散补偿，产生相应的一组第二受色散补偿的光信道；所述第二色散补偿被选择为对于加入的光信道合适的色散补偿；所述第一色散补偿被选择为基本上抵消施加给提供给所述复用器的所述一组第一受色散补偿的光信道中的所述至少一个的所述第二色散补偿的效应。
2.如权利要求1所述的设备，还包括第一带通滤波器，用于从所述波分复用(WDM)信号中提取所述光信道组。
3.如权利要求2所述的设备，还包括第二带通滤波器，用于将所述一组第二受色散补偿的光信道插入到所述WDM信号中。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述第二色散补偿包括负色散补偿，所述第一色散补偿包括正色散补偿。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述第二色散补偿包括约-300皮秒每纳米。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述设备用来实现光分插复用器(OADM)中的多个组处理器中的每一个，所述组处理器中的每一个响应所述WDM信号中相应的光信道子集。
7.如权利要求1所述的设备，其中多个所述OADM中的每一个用在光通信系统中。
8.一种方法，包括对来自一个波分复用(WDM)信号的一组光信道施加第一色散补偿，产生相应的一组第一受色散补偿的光信道；将所述一组第一受色散补偿的光信道中的至少一个与任何添加的光信道复用，产生一个输出光信道组；对所述输出光信道组施加第二色散补偿，产生相应的一组第二受色散补偿的光信道；所述第二色散补偿被选择为对于加入的光信道合适的色散补偿；所述第一色散补偿被选择为基本上抵消施加给提供给所述复用器的所述一组第一受色散补偿的光信道中的所述至少一个的所述第二色散补偿的效应。
9.如权利要求8所述的方法，还包括从所述波分复用(WDM)信号中提取所述光信道组。
10.一种光分插复用器(OADM)，包括多个波长信道组处理器，对于相应光信道组中的光信道，每个所述波长信道组处理器选择性地提供光信道分出、路过和插入功能中的至少一种，每个所述波长信道组处理器包括第一色散补偿器，用于对来自一个波分复用(WDM)信号的一个相应光信道组施加第一色散补偿，产生相应的一组第一受色散补偿的光信道；光复用器，用于将所述一组第一受色散补偿的光信道中的至少一个与任何添加的光信道复用，产生一个输出光信道组；第二色散补偿器，用于对所述输出光信道组施加第二色散补偿，产生相应的一组第二受色散补偿的光信道；所述第二色散补偿被选择为对于加入的光信道合适的色散补偿；所述第一色散补偿被选择为基本上抵消施加给提供给所述复用器的所述一组第一受色散补偿的光信道中的所述至少一个的所述第二色散补偿的效应。
全文摘要
本申请涉及管理光分插模块内的色散的方法和设备。具体地，发明包括一种用于实现低成本的分插复用器(OADM)的方法和设备，其中，使用分用前和复用后色散补偿，基本上避免对WDM系统中的路过波长信道施加额外的色散补偿。
文档编号G02B6/34GK1543093SQ20041003869
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月27日 优先权日2003年4月30日
发明者兰詹·杜塔, 迪戈·F·格罗斯, 亚力杭德雷·B·古列维奇, 阿拉因·P·孔, 马加里·斯佩克特, P 孔, 斯佩克特, F 格罗斯, 兰詹 杜塔, 德雷 B 古列维奇 申请人:朗迅科技公司