环路调谐色散补偿方法及装置与流程

本发明涉及的是一种光纤通信领域的技术，具体是一种环路调谐色散补偿方法及装置。

背景技术：

光纤通信中，色散和非线性效应对信号的影响越来越突出。传输速率越高，色散的影响越大。色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF)作为一种无源色散补偿元件，能够对一阶色散和二阶色散同时补偿。然而，由于DCF本身结构特点，光纤损耗较大，体积大，且无法改变其产生的负色散量。

技术实现要素：

本发明针对现有技术只能实现2倍的色散补偿能力提高，并且是固定的色散补偿能力等缺陷，提出一种环路调谐色散补偿方法及装置，不但可以通过多次的循环将色散补偿能力提高多倍，还能够通过开关控制循环次数，从而可以灵活地补偿不同链路长度的色散。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种环路调谐色散补偿方法，将光信号由DCF组成的环路的输入端输入环路中并在其中循环，经过若干次色散补偿后的光信号由环路的输出端输出。

所述的环路中的光信号的循环圈数其中：D_ch为标准单模光纤的色散系数，L_SMF为光信号传输长度，D_DCF为环路的色散系数，L_DCF为环路的DCF长度。

所述的环路中设有作为输出端和输入端的光开关。

本发明涉及一种实现上述方法的环路调谐色散补偿装置，包括：DCF和作为输入端、输出端的光开关，其中：DCF两端分别与光开关相连组成环路。

所述的环路中设有用于光信号放大的参铒光纤放大器(EDFA)。

所述的光开关连有方波发生器并由其发出的控制信号控制。

所述的方波发生器发出的方波的周期为DCF长度映射时间的整数倍，其中：长度映射时间L为DCF的长度，n为折射率，c为光速。

所述的方波发生器为单片机开发板或波形发生器(WG)。

所述的光开关为2×2光开关。

所述的2×2光开关连有二端口光开关。

技术效果

与现有技术相比，本发明利用DCF环路来等效DCF长链路，减少了DCF的使用量，产生较大的补偿量，同时可以通过改变光开关的控制信号实现色散补偿量的可调节，与现有光纤网络能够实现无缝兼容。

附图说明

图1为环路调谐色散补偿装置结构示意图；

图2为实验系统结构图；

图3为10Gbits/s信号经过环路色散补偿前后波形结果对比图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的环路调谐色散补偿装置包括：DCF和作为输入端、输出端的光开关，其中：DCF两端分别与光开关相连组成环路，光开关为2×2光开关。该2×2光开关由外部方波发生器发出的电信号控制。

本实施例中的环路调谐色散补偿方法包括首先将DCF组成环路，而后光信号由环路输入端输入环路中并在其中循环，最后，经过若干次色散补偿后的光信号由环路的输出端输出。

所述的方波发生器为单片机开发板，如：现场可编程门阵列(FPGA)，或者采用任意波形发生器。在环路的输出端，环路中的光信号与直通光信号会呈现交替输出，所以在2×2光开关(OFS)前端或后端设一个用来抑制直通信号的二端口光开关。

所述的2×2光开关有四个端口，端口编号分别为1、2、3和4。DCF分别与端口2和4相连。WG发出的控制信号处于高电平时，2×2光开关处于交叉状态，即端口处于1‐4、2‐3相连状态，外部光信号输入，内部光信号输出。WG发出的控制信号处于低电平时，2×2光开关处于直通状态，即端口处于1‐3、2‐4相连状态，环路关闭，环路内的光信号在环路中循环。

所述的环路的单次循环所产生的色散补偿即负色散，可以通过长度映射时间来确定环路中所能承载的光信号长度，L为DCF的长度，n为折射率。长度映射时间t即为光信号在环路中循环一圈的时间。因此，t必须大于2×2光开关的响应时间，以保证输出能够得到完整的信号，也要大于2×2光开关的复写时间的一半，以保证2×2光开关能够有效的控制环路状态。

所述的方波发生器通过改变方波的周期及占功比来改变环路的循环状态。利用长度映射时间来控制环路状态。方波的周期必须是DCF长度映射时间的整数倍，倍数等同于环路循环圈数。高电平控制进入环路的光信号长度，光信号长度不超过DCF长度。环路循环次数与光信号传输距离、光纤长度有如下关系：循环圈数其中：D_ch为标准单模光纤的色度色散系数，L_SMF为光信号传输长度，D_DCF为环路的色散系数，L_DCF为环路的DCF长度。

如图2所示，色散补偿实验中，传输速率为10Gbits/s，包括：60km的单模光纤、5km的DCF、纳秒级的2×2光开关和波型发生器。图中的laser为激光器，PC为偏振控制器；DC Bias为电流源，MZM为调制器，SMF为单模光纤，FS为光纤开关，PD为探测器，OSC为示波器，Attenuator为衰减器，PPG为码型发生器。

所述的单模光纤由两卷25km和一卷10km光纤级联而成，损耗约为0.2dB/km，色散系数约为16ps/(ns·km)。DCF的损耗为0.55dB/km，色散系数为-107ps/(ns·km)，理论上能够补偿33.5km的单模光纤。

所述的2×2光开关的驱动电源为12V，作为控制信号的电信号的高电平不超过5V，低电平为0V，驱动复写速度为100kHz，响应时间不超过300ns，插入损耗最大为1.3dB。WG发出的方波幅度3V，周期50us，占功比为50％。

如图3所示，通过调节实验电路中的EDFA的增益使得环路中的光信号与直通信号在示波器中分开，从而可以区分出经过环路获得色散补偿的光信号即图3中上部眼图与未获得色散补偿的直通信号即图3中下部眼图，对比发现循环回路的使用使得信号的色散得到补偿。

与现有技术相比，本发明利用DCF环路来等效DCF长链路，减少了DCF的使用量，产生较大的补偿量，同时可以通过改变光开关的控制信号实现色散补偿量的可调谐，与现有光纤网络能够实现无缝兼容。作为接受端时，在环路补偿后，将剩余色散控制在一定范围内。做发射端时，能够产生负色散，从而可以用于预补偿。