专利名称：一种非归零码光纤传输系统及其色散补偿方法
技术领域：
本发明涉及光纤传输领域，更具体地说，涉及一种可以应用于海底通信和陆地通信的超长距离非归零码(NRZ)光纤传输系统及其色散补偿方法。
传统的非归零码光纤传输系统如
图1所示，单纵模的连续波(CW)激光器1输出光信号到强度调制器2，待传输的数据信号通过调制器2附加在光载波上，带有数据信号的光载波是标准的NRZ光信号，该信号直接输入到传输链路4，再传送到达接收机5，数据信号由接收机5恢复，达到信号传输的目的。其中传输链路4的结构如图3所示，由依次连接的光纤41、光放大器42和链路色散补偿器件43组成，色散被近似完全补偿，达到传输信号的色散容限范围内。但由于噪声和非线性效应对传输光信号质量的影响，这种结构的无电中继传输距离被限制在500-600km。
由于存在上述限制，为了保证误码特性满足要求，每传输500-600km必须进行电的再生，缩小光放大器中继间距可以减缓系统信噪比的劣化，使无电中继的传输距离延长，但频繁的光放中继会使得系统的建设、维护成本过高而不被接受。电的再生不仅增加了系统的成本、影响了业务提供的速度，而且影响了业务的透明性、可升级性。随着全光网络的发展和降低成本、提高业务灵活性的需求增加，超长距离传输技术成为研究重点。
超长距离无电中继传输的关键是降低噪声和非线性效应的影响，提高传输光信号的信噪比和误码率，采用RAMAN光放大器，不仅可以降低系统的入纤功率，从而降低非线性效应的影响，而且可以降低光放大器的噪声，提高光信噪比，此技术目前已成功应用于海底传输市场，在陆地的一些特殊场合也有部分应用。RAMAN光放大器技术的不足起源于它的放大原理，它利用光纤中的非线性效应受激RAMAN散射，一方面放大的效率很低，成本高，另一方面放大性能与应用环境有关，因而不同系统的配置不同，造成建设和维护复杂，影响了它的大规模应用。
提高光纤中传输光信噪比和误码率的另一个有效方法是提高光波功率，但功率的提高会引起非线性效应的累积，限制了传输距离的延长。为了克服非线性效应的影响，编码技术(归零码等)成为实验室研究的热点，一些公司也推出了商用化的系统，这种技术与NRZ码技术相比，调制技术复杂，成本较高。
为了降低系统成本，人们研究了色散与非线性效应的关系，提出了色散管理技术，利用不同的光纤(色散系数、色散斜率和光纤有效面积等)的组合，有效地降低了系统的非线性效应累积，这种技术对铺设光纤提出了较高的要求，而且不适用于已经铺设完成的光纤系统。
本发明的技术方案在于，在传统非归零码光纤传输系统的传输链路的前面和后面分别增设前置色散补偿器件和后置色散补偿器件，其中所述前置色散补偿器件对所述调制器所输出的NRZ光信号的波形进行调节，并将其展宽成类连续光，以实现对非线性效应的抑制；而所述后置色散补偿器件对所述传输链路输出的类连续光进行对称压缩，以实现对NRZ光信号的恢复，使其在色散容限范围内被接收机所接收。
在本发明所述的非归零码光纤传输系统中，所述前置色散补偿器件与后置色散补偿器件的色散量的绝对值相等而符号相反、色散斜率也是绝对值相等而符号相反。
在本发明所述的非归零码光纤传输系统中，所述传输链路由光纤、光放大器和链路色散补偿器件组成，包括四种组合方式由光纤、链路色散补偿器件以及光放大器依次连接；由链路色散补偿器件、光纤以及光放大器依次连接；由光纤、第一光放大器、链路色散补偿器件及第二光放大器依次连接；由链路色散补偿器件、第一光放大器、光纤以及第二光放大器依次连接。
在本发明所述的非归零码光纤传输系统中，所述前置色散补偿器件和后置色散补偿器件可以是色散补偿光纤、色散补偿光栅、正色散器件或通过调制方式实现的预啁啾。
本发明用于非归零码光纤传输系统中的色散补偿方法包括以下步骤由调制器将待传输数据附加到由激光器所输出光载波信号上，形成非归零码光信号；通过前置色散补偿器件对所述调制器所输出的非归零码光信号的波形进行调节，并将其展宽成类连续光，然后输入传输链路；通过后置色散补偿器件对所述传输链路输出的类连续光进行对称压缩，恢复成非归零码光信号后输入接收机。
本发明在不改变现有系统网络拓扑结构的情况下，通过在传输链路之前和之后附加前置、后置色散补偿器件，可以使现有基于NRZ码的传输系统实现超过2000km以上的传输。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
其中调制器2可以是电吸收的、也可以是MZ型LiNO3调制器或其他类型的强度调制器；接收机5可以是PIN型或APD型。这里的前、后置色散补偿器件31、32可以是色散补偿光纤、色散补偿光栅、正色散器件或通过调制方式实现的预啁啾。
本发明中，在传输链路4前加入前置色散补偿器件31的目的是对NRZ光信号的波形进行调节，使光脉冲中啁啾重新分布，同时将NRZ光信号展宽成类连续光，以实现对非线性效应的抑制。所述类连续光由功放(未在图中画出)放大到满足传输链路4的输入要求，然后输入传输链路4。因前置色散补偿器件31可实现对非线性效应的抑制，入纤功率可以大大提高，从而使无电中继传输距离得到延长。
这种经过波形调节的NRZ光信号在光纤中以接近线性规律的方式传输，其色散和功率沿着传输链路的变化可以看成是如图4中所示的周期性变化。本发明的传输链路中包括多个重复连接的拓扑单元，以图3中的拓扑单元结构为例，每个拓扑单元由依次连接的光纤41、链路色散补偿器件43和光放大器42所组成。光纤NRZ光信号在经前置色散补偿器件31展宽形成类连续光后，进入SMF/G655光纤41中传输，通过减小脉冲功率波动抑制非线性效应。虽然SMF/G655光纤的色散会进一步压缩类连续光，还原成原来的NRZ光信号波形，但此时光信号已经传输一段长度，光纤损耗已导致光信号功率衰减，此时可以忽略光纤非线性效应的影响，NRZ光信号输入链路中的链路色散补偿器件43后，再次被展宽成类连续光，经光放大器42放大后进入下一个拓扑单元中传输，重复上一周期。可见，本发明通过前置色散补偿器件31展宽NRZ波形，使得原有的NRZ系统具有很强的非线性抑制能力，减小非线性效应在传输链路中的累积，因而能容许更大的光信号功率在光纤内传输，达到提升系统信噪比的目的。
本发明中，在传输链路4增设放置色散补偿器件32的作用是对类连续光进行对称压缩，恢复原有的NRZ光信号，使其在色散容限范围内被接收机接收。
本发明在不改变现有系统网络拓扑结构的情况下，通过在传输链路之前和之后增加前、后置色散补偿器件31、32，可以使现有基于NRZ码的传输系统实现超过2000km以上的传输。可在2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s以及更高或更低速率的NRZ码光传输系统中使用该项技术；上述实施例中，传输链路4中的每个拓扑单元是由图3中所示光纤41、链路色散补偿器件43以及光放大器42依次连接组成，实际上本发明还可适用于由以下拓扑单元组成的传输链路(1)如图6所示，由链路色散补偿器件43、光纤41和光放大器42依次连接组成；(2)、如图7所示，由光纤41、第一光放大器42、链路色散补偿器件43及第二光放大器42依次连接组成；(3)、如图8所示，由链路色散补偿器件43、第一光放大器42、光纤41和第二光放大器42依次连接组成。
对于由不同拓扑单元组成的传输链路，前、后置色散补偿器件31、32的类型、指标将有所调整。
权利要求
1.一种非归零码光纤传输系统，包括输出光载波信号的激光器、将待传输数据附加到所述光载波上形成非归零码光信号的调制器、以及将所述非归零码光信号传送到接收机的传输链路，其特征在于，在所述调制器后面还设有将所述非归零码光信号展宽成类连续光后输入所述传输链路的前置色散补偿器件，在所述传输链路后面还设有将其输出的类连续光压缩恢复成非归零码光信号的后置色散补偿器件。
2.根据权利要求1所述的非归零码光纤传输系统，其特征在于，所述前置色散补偿器件与后置色散补偿器件的色散量绝对值相等而符号相反、色散斜率也是绝对值相等而符号相反。
3.根据权利要求1所述的非归零码光纤传输系统，其特征在于，所述传输链路包括依次连接的光纤、链路色散补偿器件以及光放大器。
4.根据权利要求1所述的非归零码光纤传输系统，其特征在于，所述传输链路包括依次连接的链路色散补偿器件、光纤以及光放大器。
5.根据权利要求1所述的非归零码光纤传输系统，其特征在于，所述传输链路包括依次连接的光纤、第一光放大器、链路色散补偿器件及第二光放大器。
6.根据权利要求1所述的非归零码光纤传输系统，其特征在于，所述传输链路包括依次连接的链路色散补偿器件、第一光放大器、光纤以及第二光放大器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的非归零码光纤传输系统，其特征在于，所述前置色散补偿器件和后置色散补偿器件可以是色散补偿光纤、色散补偿光栅、正色散器件或通过调制方式实现的预啁啾。
8.一种用于非归零码光纤传输系统中的色散补偿方法，其特征在于，包括以下步骤由调制器将待传输数据附加到由激光器所输出光载波信号上，形成非归零码光信号；通过前置色散补偿器件对所述调制器所输出的非归零码光信号的波形进行调节，并将其展宽成类连续光，然后输入传输链路；通过后置色散补偿器件对所述传输链路输出的类连续光进行对称压缩，恢复成非归零码光信号后输入接收机。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述前置色散补偿器件与后置色散补偿器件的色散量绝对值相等而符号相反、色散斜率也是绝对值相等而符号相反。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述色散补偿器件可以是色散补偿光纤、色散补偿光栅、正色散器件或通过调制方式实现的预啁啾。
全文摘要
本发明涉及一种非归零码光纤传输系统及其色散补偿方法，在由依次连接的激光器、调制器、传输链路和接收机所组成的传统非归零码光纤传输系统中，在所述传输链路前、后分别增设前、后置色散补偿器件。其中所述前置色散补偿器件对所述调制器所输出的NRZ光信号的波形进行调节，并将其展宽成类连续光，以实现对非线性效应的抑制；而所述后置色散补偿器件对所述传输链路输出的类连续光进行对称压缩，以实现对NRZ光信号的恢复，使其在色散容限范围内被接收机所接收。本发明适用于不同种类的光纤在海底通信或陆地通信中实现超长距离传输。
文档编号H03M13/00GK1447537SQ0210765
公开日2003年10月8日 申请日期2002年3月22日 优先权日2002年3月22日
发明者余力, 李长春, 李从奇, 刘玥 申请人:华为技术有限公司