专利名称：提高光纤传输系统中发送激光器色散受限距离的方法
技术领域：
本发明涉及光纤传输领域，具体地说，涉及一种利用自相位调制效应提高光纤传输系统中发送激光器色散受限距离的方法。
1、SDHSynchronous Digital Hierarchy，光同步数字传送系统。
2、色散Dispersion，指光源光谱中不同波长在光纤中的群时延差所引起的光脉冲展宽现象。
3、SPMSelf-Phase Modulation，自相位调制。
4、ITUInternational Telecommunication Union，国际电信联盟(联合国)。
5、G.652光纤标准单模光纤，也称非零色散位移光纤，见ITU-T G.652建议。
6、色散容限简称DA，即Dispersion Accommodation，对于发送激光器而言，指的是无需色散补偿的传输能力，以ps/nm为单位，如800ps/nm或1600ps/nm；为了方便，又以多少公里(对应G.652光纤的最大色散系数时)为单位，如40公里(800ps/nm)，80公里(1600ps/nm)。
7、OAOptical Amplifier，光放大器。
8、ATTAttenuator，衰减器。
目前敷设使用的传输光纤大部分为G.652光纤，其色散系数比较大，约为20ps/nm，色散效应严重。在10G SDH长距离通信系统中，色散受限成为决定系统传输距离的一个主要因素。为此，必须通过一定的技术手段，减少或消除色散的影响，延长传输距离。常用的方法有调节光源啁啾参数。调节光源的啁啾参数可以有效延长传输距离，目前常用的有800ps/nm和1600ps/nm两种。对于40～80公里的传输距离，需要使用1600ps/nm的激光器，但是1600ps/nm激光器的生产厂家少、价格昂贵、质量也不稳定，而且其光模块的调节难度也比较大。而800ps/nm激光器的色散受限距离只有40公里，不适用于40～80公里的传输距离。
目前进行G.652光纤40～80公里的传输时候，一般采用1600ps/nm的激光器，其系统的配置如
图1所示，在发送端Tx11与接收端Rx15之间，依次是光纤放大器12、40～80公里G.652光纤13、以及衰减器14。从目前业界水平来看，1600ps/nm的激光器的器件工艺技术现在还是有一定问题，器件质量的一致性不好。如图2所示是其典型的输出光眼图。由于1600ps/nm激光器的预啁啾比较杂散，因此色散受限距离实际上比较难以达到80公里。在正常情况下，传输介质的折射率与光强无关。如果光强密度增加到一定程度，传输介质的折射率就不再是常数，而是与光强的大小有关，称为克尔效应。如果光强变化，那么折射率也随之变化，光强对折射率产生了调制作用，折射率的改变引起相位的变化。在SDH系统中，克尔引起的非线性效应主要是自相位调制(SPM)。
SPM效应引起的相位变化可以用下式表示，δω(T)=2mT0ZeffLNL(TT0)2m-1exp[-(TT0)2m]]]>公式1在该公式中非线性长度LNL＝(γP0)-1，其中γ为非线性折射率系数，P0为输入光功率；作用距离Zeff＝[1-exp(-αZ)]/α，其中α为光纤的衰减系数；关于参数m对于高斯型脉冲，m＝1；对于超高斯型脉冲，m＝3。
SPM效应引起相位和变化，而相位的改变会引起频率的变化(啁啾)，因此，SPM效应在光脉冲上升沿产生负啁啾、在下降沿产生正啁啾，如图3所示，其中m＝1所指为高斯型脉冲信号，m＝3所指为超高斯型脉冲信号。
在G.652光纤中，色散系数为正值，光波的群速度与频率成正比，于是SPM效应与色散的共同作用，光脉冲的上升沿由于频率低而传输速度较慢，光脉冲的下降沿由于频率高而传输速度较快，造成脉冲压缩的现象，从而在很大程度上实现了色散补偿的效果，延长了色散受限距离。
从公式1中可以看出，相位的变化δω与光功率P0、光纤衰减系数α有关。输入光功率越高、传输光纤的衰减系数越小，SPM效应就越明显。如果入纤光功率降低到一定程度，比如+5dBm以下，几乎观察不到SPM效应。
本发明可通过以下技术方案实现，一种提高光纤传输系统中发送激光器色散受限距离的方法，其特征在于，包括以下步骤a、使用发送激光器进行发送；b、通过光纤放大器提高信号光的入纤功率，使之超过+13dBm，产生自相位调制效应，以实现色散补偿的效果；c、调节所述发送激光器的参数，使传输系统的色散受限距离达到相关标准的要求。
根据权利本发明所述的方法，所述发送激光器可以是色散容限为800ps/nm或1600ps/nm的发送激光器，一般采用色散容限为800ps/nm的发送激光器。
根据权利本发明所述的方法，在所述步骤b中，可以将信号光的入纤功率提高到+14dBm，使发送激光器的色散受限距离达到40公里，降低对发送激光器的调节要求。
根据权利本发明所述的方法，可以将信号光的入纤功率提高到+17dBm，使发送激光器的色散受限距离达到80公里。此时需要调节的发送激光器的参数包括光信号的眼图模板和消光比，使光眼图模板符合ITU-TG.691建议中眼图模板所规定的参数，并使所述消光比等于或大于10dB。
利用本发明的方法，通过将发送光功率提高使其大于行业标准L64.2b中所规定的+13dBm的上限，达到+17dBm以产生自相位调制效应，可使用色散容限为800ps/nm或1600ps/nm的发送激光器，进行长达80公里的无色散补偿传输。下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
为了解决40～80公里的传输问题，本实施例中可使用色散容限为800ps/nm的发送激光器，其系统配置如图4所示，在发送端Tx41与接收端Rx45之间，依次是光纤放大器42、0～80公里G.652光纤43、以及衰减器44。
其中采用光纤放大器42提高入纤光功率，利用SPM效应延长色散受限距离；再通过合理地调节激光器的参数，包括消光比、眼图模板等，使得其光眼图符合ITU-T G.691中的建议的模板要求，并使其最小消光比≥10dB，如图5所示为本发明中激光器的发送端光眼图。
如果没有SPM效应，即入纤光功率低于+5dBm的时候，如果没有对800ps/mn的激光器进行仔细的调节，大多数的激光器实际上满足不了40公里的传输要求，其典型输出光眼图如图6所示。
如图7所示，通过光纤放大器62将入纤光功率提高到+14dBm时，SPM效应比较明显，光眼图的质量有明显改进。在这时，通道代价小于2dB，满足传输的要求，色散受限距离延长到40公里。也就是说，利用本发明的方法，可使得800ps/nm激光器的色散受限距离非常容易达到40公里，降低了对光模块的调节要求。
为了达到更远的距离，例如对于长距离10G SDH传输系统，可继续将入纤光功率提高到+17dBm，此时其色散受限距离由原来的40公里增加到80公里。其输出光眼图如图8所示，符合中华人民共和国通信行业标准YD/T1167-2001《STM-64分插复用(ADM)设备技术要求》所规定的STM-64光接口参数的L64.2b的要求。此时，通道代价为2dB，并且可通过长期误码测试。也就是说，色散容限为800ps/nm的发送激光器，利用本发明中的SPM效应，其色散受限距离可增加到80公里(G.652光纤)。
上述几种情况下的消光比和接收光功率如表1所示。
表1-800ps/nm激光器在30、40和80公里传输时的参数对比
本发明的方案还可适用于色散容限为1600ps/nm的发送激光器，具体实施方式
与上述800ps/nm激光器的实施例基本相同，此处不再赘述。
可见，本发明充分利用自相位调制效应，拓展了800ps/nm或1600ps/nm激光器的色散受限距离，由原来的40公里扩展到80公里。经过长期误码测试和光眼图测试，在40公里以下及40～80公里传输时，运行可靠、性能良好。
权利要求
1.一种提高光纤传输系统中发送激光器色散受限距离的方法，其特征在于，包括以下步骤a、使用发送激光器进行发送；b、通过光纤放大器提高信号光的入纤功率，使之超过+13dBm，产生自相位调制效应，以实现色散补偿的效果；c、调节所述发送激光器的参数，使传输系统的色散受限距离达到相关标准的要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中的发送激光器可以是色散容限为800ps/nm或1600ps/nm的发送激光器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中，可以将信号光的入纤功率提高到+14dBm，使发送激光器的色散受限距离达到40公里，降低对发送激光器的调节要求。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤b中，可以将信号光的入纤功率提高到+17dBm，使发送激光器的色散受限距离达到80公里。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤c中，需要调节的发送激光器参数包括光信号的眼图模板和消光比。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤c中，调节所述发送激光器的参数，使其消光比等于或大于10dB，并使光眼图模板符合ITU-T G.691建议中眼图模板所规定的参数。
全文摘要
本发明涉及光纤传输领域中一种提高光纤传输系统中发送激光器色散受限距离的方法，其特征在于，包括以下步骤使用色散容限为800ps/nm或1600ps/nm的发送激光器进行发送；通过光纤放大器提高信号光的入纤功率，使之超过+13dBm，产生自相位调制效应，以实现延长色散受限距离；调节所述发送激光器的参数，使传输系统的色散受限距离达到相关标准的要求。本发明通过自相位调制效应，可使用目前成熟应用的色散容限为800ps/nm或1600ps/nm的发送激光器，进行长达80公里的10G SDH系统无色散补偿传输。充分挖掘了成熟激光器的应用潜力，从而降低了对发送激光器的色散容限的要求。
文档编号H04B10/12GK1459934SQ0212051
公开日2003年12月3日 申请日期2002年5月21日 优先权日2002年5月21日
发明者申安乐, 李青松, 施可彬 申请人:华为技术有限公司