专利名称：光学系统的信号传输中的改进或者与之相关的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种借助传输设备、经由某一长度的光传输电缆进行信号传输的方法，其中所述传输设备能够发送多个信号并占用传输频带中的连续信道，而所述光传输电缆展现出使能量从该传输频带一端的较短波长信号向该传输频带另一端的较长波长信号转移的拉曼效应(Ramaneffect)。
在以很高光强、通过多个长度的光纤传输电缆来传输波分复用(WDM)信号时会遇到拉曼效应。
波分复用系统是以多个波长的光来工作的，该多个波长的光能够一个一个单独地用数据进行调制、通过复用来进行组合，以及通过某一长度的光纤传输电缆来进行传输。该组合的信号则在目的地进行解复用(也就是将其分离成组成波长)并借助一个光电二极管来检测各个波长。
本发明提供了一种借助传输设备、通过某一长度的光传输电缆来进行传输的方法，其中所述传输设备能够传送多个信号并占用传输频带中的连续信道，而所述光传输电缆则展现出使能量从该传输频带一端的较短波长信号向该传输频带另一端的较长波长信号进行传递的拉曼效应，所述方法包括如下步骤以大于最小信道间隔的信道间隔、和以比使用所有可用信道时发送信号的功率电平，即正常功率电平更高的功率电平在多个可用信道上发送信号。
在一个方案中，信号首先以较高功率电平在该可用信道中的相间信道(alternate channel)上发送。
在另一个方案中，可以增加所发送信号的数量，直到信号在所有可用信道的相间信道上以较高功率电平进行发送。
优选地，所述较高功率电平是正常功率电平的两倍。
优选地，信号是以正常功率电平、用最小频率间隔来发送的，其中在功率上将对于后续发送信号的两个相邻信道降低至正常功率电平。
后续信号可以在首先发送信号的信道之间的相间信道中以正常功率电平发送，对于后续发送信号的相邻信道则从较高功率电平降低到正常功率电平。优选地，本方法包括在信号行进通过某一长度的传输电缆之后不均匀地将其放大的步骤，对该传输频带较长波长端的信号的放大要低于对该传输频带较短波长端的信号的放大。
在一个方案中，本方法包括在掺饵光纤放大器(EDFA)中非均匀地放大信号的步骤。
该传输频带可以是电磁频谱的C-波段，或者也可以是电磁频谱的L-波段。
在一个方案中，正常功率电平是1毫瓦。
本方法的一种形式包括如下步骤(a)传送在均匀间隔开的频率网格(2XHz)上的数目为最大数量一半的信道，从而以一种连续方式填充所关心的传输频带，这些信道是以两倍的正常操作功率(2Pnom)来发射的，这种情况由于有宽的2XHz的信道间隔，所以是可忍受的。
(b)因此在一个相对上文(a)的、经过偏移的频率网格上发送后续信道，使新信道和旧信道之间的频率间隔是XHz，新信道的功率是Pnom，且两个相邻信道的功率从2Pnom减少至Pnom，以便使所发送的总功率保持恒定。
这个方案确保了从信号以Pnom发送的点开始即保持拉曼效应不变。
在信号行进通过某一长度的传输电缆之后非均匀地放大信号的步骤允许局部地消除拉曼效应所导致的增益倾斜，其中该传输频带较长波长端的信号的放大要低于该传输频带较短波长端的信号的放大。
现在将参考附图仅举例来描述根据本发明的传输方法，其中
图1是可以在C-波段或L-波段中运行、并适于本发明的执行的WDM光传输设备的一个链路的图解表示，图2A是在图1的连续8个可用信道上以正常功率电平进行传输的图示，图2B是图2A中所用的8个信道上的接收信号功率电平的图示，图3A是在基本上图1的所有可用信道上以正常功率电平进行传输的图示，图3B是对于图3A中所使用的信道的接收信号功率电平的图示，图4是对于图1设备在C-波段中的20、40、60个以及所有(80个)可用C-波段信道上的传输的、C-波段中的信道间拉曼倾斜的图示，图5是当C-波段图1的设备根据本发明运行时，对于20、40、60个和所有(80个)可用C-波段信道上的传输的、C-波段中的信道间拉曼倾斜的图示，图6A是一个显示了根据本发明、以2倍的最小频率间隔和2倍的正常功率电平来传输的80个可用信道中8个信道的情况的图，图6B是一个显示了根据本发明、以2倍的最小频率间隔和2倍的正常功率来传输的80个可用信道中40个信道的情况的图，图6C是一个显示了根据本发明传送的80个可用信道中41个信道的情况的图，其中的3个信道是以正常功率、以最小频率间隔被传输，而剩余信道则以两倍的正常功率和两倍的最小频率间隔被传输，图6D是一个显示了根据本发明传输的可用信道中60个信道的情况的图，其中的40个信道是以正常功率、以最小频率间隔来传输，而剩余信道则以两倍的正常功率和两倍的最小频率间隔来传输，图7是在根据本发明的方法中使用非线性放大时、C-波段中的信道间拉曼倾斜的图示。
参考附图中的图1，WDM光传输设备的一条链路包括与复用器2的相应输入端口相连的多个第一发射机1a，1b，1c，1d，…1n。复用器2的输出端口与某一长度的光纤传输电缆3的一端相连，而所述某一长度的光纤传输电缆3的另一端则与光放大器4的输入端口相连。光纤放大器4的输出端口与解复用器5的输入端口连接。解复用器5的输出端口与相应的光接收机6a，6b，6c，6d…6n相连。
图1所示的WDM设备的链路具有例如以50GHz间隔开的、电磁频谱C-波段(1530nm～1563nm)中80个信道(1a，1b，1c，1d，…1n)的最大容量。光纤传输电缆3的长度(链路长度)约为100公里。
在图1所示设备的操作中，传输可以在C-波段中所有80个信道上发生，信号则在复用器2中组合并且被传递到某一长度的光纤传输电缆3。信号从所述某一长度的光纤传输电缆3经由EDF放大器4而传到解复用器5。该解复用器5分离这80个C-波段信道。经过分离的信道则在接收机6a，6b，6c，6d…6n中得到检测。
参考附图中的图2A，图中实际上显示了以每信道1毫瓦(0dBm)的同一功率电平在C-波段中心的8个信道上进行的传输。
参考附图中的图2B，图中实际上显示了图2A所示的、以每信道1毫瓦传送的8个信道是以一致的功率电平接收的。
参考附图中的图3A，图中显示以1毫瓦的同一功率电平传送的所有80个C-波段信道的情况。
参考附图中的图3B，图中显示了所接收信号的功率电平是相关于发送信号的功率电平来改变的，处于C-波段较短波长端的信号是在比C-波段中较长波长端信号更低的功率电平上接收的。所接收信号的功率电平中总的差别大约是1dB，而这种效应被称为信道间的拉曼倾斜。
参考附图中的图4，图中显示了当在所有80个C-波段信道上存在传输时，C-波段中总的信道间拉曼倾斜大约是1dB。
参考附图中的图5，图中显示了根据本发明的传输对所接收信号的影响，其中包括如下步骤(a)以一种连续的方式、在整个C-波段上以2mW(3dBm)、100GHz的间隔而不是正常的1mW、50GHz间隔来传送信道1到80中的相间信道，即奇数编号的信道1到79，一直到传送了所有40个信道为止。这种方案是针对图6(a)中的8个信道以及图6(b)中的40个信道来描述的。由于频率信道间隔较宽，因此并未出现与高发射功率有关的非线性问题。
(b)通过如下安排来以正常的1mW(0dBm)和50GHz间隔来发送后续的偶数编号的信道2到80，即对于偶数编号的信道2到80中增加的每一个来说，从信道1到79的相邻的奇数编号的信道(高50GHz和低50GHz)的功率被从2mW(3dBm)减少到1mW(0dBm)在图6(c)中对正在发送的41个信道显示了那种情况，并且在图6(d)中针对正在发送的大约60个信道而显示了那种情况。对于在40与80个信道之间的传输，光纤中总的发送功率被保持恒定。
参考图5，其中显示了对于在C-波段内、以2mW和发送信道之间的100GHz的间隔而在信道1到79中奇数编号的20个信道上的传输的信道间拉曼倾斜，如图中用W标记的点所示，在最高和最低发送信道之间大约存在0.25dB的拉曼倾斜。在有100GHz间隔的、另外20个信道上的附加传输导致产生大小约为1dB的最高和最低发送信道间的拉曼倾斜，正如图中用X标记的点所示的。以1mW和50GHz间隔的、来自C-波段中偶数编号信道2到80的额外20个信道(邻近的奇数编号的信道减少到1mW)的传输实际上并不导致拉曼倾斜中的改变，正如图中用Y标记的点所示的。而以1mW和50GHz间隔、在剩余的偶数编号信道上(所有的奇数编号的信道减为1mW)另外添加传送则导致图中Z所示的没有附加的拉曼倾斜的情况。
从图5中可以明显看出，对根据本发明的传输而言，当使用了40到80个之间的信道时，拉曼倾斜相对地保持恒定在1dB，正如从曲线部分X～Z所看到的那样。
参考附图中的图7，其中显示了令附图1中所示的放大器4作为具有增益特性的非线性放大器的效果，该增益特性是随着所关注的波段，即C-波段上的波长而降低。如图7所示，当包括一个非线性放大器时，对大约17个信道来说(图中的W’)，信道间的拉曼倾斜初始地从0dB正向上升到约0.16dB，并且对于以2mW和100GHz间隔的多达约40个信道来说(图中的X’)，所述倾斜逐渐降低至大约-0.20dB。当以正常的1mW和50GHz间隔增加另外的信道时，信道间的拉曼倾斜保持在大约-0.20dB(图中的Y’和Z’)。放大器的增益特性是使它有一个-0.8dB的倾斜(增益随波长降低)。
比较图4和图7可以明显看出，对于根据本发明向传输添加非线性放大来说，当使用所有的可用C-波段信道时，C-波段中的末端残留倾斜从代表常规传输的图4所示的1dB减少到图7所示的-0.2dB，也就是减少0.8dB。
图4和7所示的末端残留倾斜适用于包括单一长度的光纤信号传输电缆的链路。超长距离方案可以包括超过30个长度(也称为跨距)的光纤传输电缆，来连接相关的发射机和接收机。如果长距离方案具有30个跨距，那么当应用图4和7所表示的对于单个跨距的结果时，最终得到的末端剩余倾斜中的总减少量是24dB。
导致产生图7所示结果的本传输方法的主要特征包括(i)对从奇数编号的信道中选出的开始的40个信道来说，引入有两倍的正常功率电平和两倍的正常频率间距的信道，也就是说，其结果是在将40个信道投入操作时，该光纤中的总功率等价于80个常规信道。由于并未改变该光纤中的功率，因此从40到80个的任何附加信道(现在包括偶数编号的信道)不对系统倾斜具有任何另外的影响。
(ii)以连续方式添加该开始的40个信道，也就是说，所添加的下一个信道必须偏移两倍的信道频率间隔，例如对所述的50GHz(80信道)系统来说就是偏移100GHz。
(iii)通过用于偏移该系统拉曼倾斜的掺饵光纤放大器(EDFA)来添加一个固定的增益倾斜，由此而减少在40个信道和80个信道中出现的末端残留倾斜。
本方法已经相对于C-波段传输来进行描述，但是本方法同样适用于L-波段传输。
权利要求
1.一种借助传输设备、通过一长度的光传输电缆进行传输的方法，其中所述传输设备能够发送多个信号，并且占用传输频带中的连续信道，所述光传输信道展现出使能量从该传输频带一端的较短波长信号向该传输频带另一端的较长波长信号转移的拉曼效应，所述方法包括如下步骤以大于最小信道间隔的信道间隔、和以高于使用所述可用信道时发送信号的功率电平，即正常功率电平的功率电平，而在多个可用信道中发送信号。
2.根据权利要求1的方法，其中首先以较高功率电平在可用信道中的多个相间信道上发送信号。
3.根据权利要求1或2的方法，其中是以较高功率电平在所有可用信道中的相间信道上发送信号。
4.根据权利要求1到3中任何一个权利要求的方法，其中较高功率电平是正常功率电平的两倍。
5.根据权利要求3或4中任何一个权利要求的方法，其中后续信号是以正常功率电平、在被首先发送的信号的信道之间的相间信道中发送的，对于后续被发送信号的相邻信道被从较高功率电平降低到正常功率电平。
6.根据权利要求1到5中任何一个权利要求的方法，包括如下步骤在信号行进通过一长度的传输光纤之后非均匀地放大该信号，其中该传输频带较长波长端的信号的放大要低于该传输频带较短波长端的信号的放大。
7.根据权利要求6的方法，包括在掺饵光纤放大器(EDFA)中非均匀地放大该信号的步骤。
8.根据权利要求1的方法，其中传输频带是电磁频谱的C-波段。
9.根据权利要求1的方法，其中传输频带是电磁频谱的L-波段。
10.根据权利要求1到9中任何一个权利要求的方法，其中正常功率电平是1毫瓦。
全文摘要
一种减少传输设备中的拉曼倾斜的方法，所述传输设备能够通过某一长度的光传输电缆来发送多个信号，并占用传输频带中的连续信道，所述光传输电缆展现出使能量从该传输频带一段的较短波长信号向该传输频带另一端的较长波长信号转移的拉曼效应，所述方法包括以高于正常的功率电平、以两倍的信道频率间隔来发送最大数量信号中的一半的信号，并且在少于全部可用信道的选定信道中以正常信道间隔、以正常频率电平来发送信号。随着以较低频率信道间隔来添加新信道，这两个相邻信道的功率都被降低到正常功率电平。
文档编号H04B10/291GK1557060SQ02818337
公开日2004年12月22日 申请日期2002年9月17日 优先权日2001年9月19日
发明者M·F·C·斯蒂芬斯, M F C 斯蒂芬斯, N·J·多兰, 多兰, S·阿勒斯顿, 账苟 申请人:马科尼英国知识产权有限公司