專利名稱：歸零碼超長距離傳輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種歸零碼(NZ)光信號超長距離傳輸方法及裝置。
然而，NRZ碼光傳輸系統(tǒng)的傳輸距離受到限制，通常傳輸500-600km后由于OSNR(光信噪比)惡化難以正確接收而需要電的再生(包括光電轉(zhuǎn)換、時鐘恢復和整形)，使系統(tǒng)的建設(shè)成本增加。減小光放大器間距或提高每個通道信號功率可以延長傳輸距離，光放大器間距的減小可以提高放大器的入纖功率因而提高了OSNR，但會增加系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護成本；每通道信號功率的提高同樣會增加OSNR，但提高功率引起的非線性效應使傳輸波形發(fā)生畸變，限制了這一技術(shù)在DWDM系統(tǒng)中的應用。
實現(xiàn)超長距離傳輸?shù)囊环N技術(shù)是利用RAMAN(拉曼)放大器代替EDFA(摻餌光纖放大器)，RAMAN放大器利用了光纖中的RAMAN效應，在得到寬譜寬放大的同時，放大器的噪聲指數(shù)也比EDFA小，而且RAMAN放大器還可以利用傳輸光纖(攜帶傳輸信號的光纖)來實現(xiàn)分布式放大，降低了對入纖功率的要求，非線性效應也得到抑制。如

圖1所示是一般超長距離傳輸?shù)耐負浣Y(jié)構(gòu)，連續(xù)波激光器輸出滿足ITU-T規(guī)定波長和功率的光信號，經(jīng)過調(diào)制器把待傳輸信號調(diào)制在光信號上，上述的激光器和調(diào)制器可以集成在一起，調(diào)制器一般是電吸收的(EA)或Mach-Zender型鋰酸鈮調(diào)制器，也可以把待傳輸信號直接調(diào)制在激光器上。攜帶信息的光信號經(jīng)過放大后輸入到傳輸光纖，經(jīng)過通常80-120km的傳輸后，光放大器把衰減后的光信號進行放大，色散補償器件進行色散補償，恢復由于色散引起的波形展寬，恢復其原始波形，再經(jīng)過放大放大恢復其原始功率，再輸入傳輸光纖、光放大器、色散補償器件、光放大器等，這種過程一直進行直到到達信號的接收端，接收器完成光信號到電信號的轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過時鐘和數(shù)據(jù)提取得到傳輸信息，完成信息的超長距離傳輸。為了實現(xiàn)超長距離傳輸，圖1中的放大器可以是RAMAN放大器或RAMAN放大器與EDFA放大器的組合，這種技術(shù)存在如下缺點1、成本高，因為RAMAN放大器利用光纖中的非線性效應，轉(zhuǎn)換效率低，要實現(xiàn)光信號的放大，泵浦功率較大，一般達到1W以上，大功率的泵浦帶來成本的提高。2、安全性差，如1中所述，大功率的泵浦引起安全隱患。3、系統(tǒng)維護困難，同樣由于大泵浦功率對系統(tǒng)維護提出了更高要求，如光纖端面不清潔會損壞端面等。
另一種實現(xiàn)超長距離傳輸?shù)募夹g(shù)是光孤子傳輸，孤子脈沖寬度大約30ps，由于非線性效應與色散補償技術(shù)的綜合作用，在光纖中經(jīng)過數(shù)萬公里的傳輸，脈沖形狀保持不變。如果要實現(xiàn)孤子傳輸，圖1中的激光器和調(diào)制器需要特殊設(shè)計，因而成本增加，而且為了實現(xiàn)孤子傳輸，光放大器必須間隔較小，來保持所需要的光功率，許多級聯(lián)的光放大器噪聲的累積會引起孤子的時間抖動(GORDON-HAUS效應，GH效應)，減小GH效應必須額外的特殊設(shè)計的濾波器，因此系統(tǒng)的復雜性和成本增加。因此經(jīng)過20多年的研究，孤子系統(tǒng)仍然沒有達到實用。
RZ編碼技術(shù)也是實現(xiàn)超長距離傳輸?shù)挠行侄?，在相同平均功率的情況下，RZ碼的脈沖功率提高了3dB，從而提高了接收機的接收靈敏度，而且RZ脈沖之間的間距較大，可以抑制PMD(偏振模色散)的影響。圖1中的激光器部分由RZ脈沖發(fā)生器取代就可以實現(xiàn)RZ碼傳輸，如圖2所示。激光器輸出滿足ITU-T要求的波長和功率的光信號經(jīng)過與時鐘信號調(diào)制器調(diào)制，輸出與數(shù)據(jù)信號同步的RZ脈沖，在經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制器調(diào)制，把待傳輸數(shù)據(jù)調(diào)制在光信號上，實現(xiàn)RZ碼光信號的傳輸。該實現(xiàn)方案具有如下缺點1、在與NRZ碼相同平均功率的情況下，RZ脈沖的功率較高，易引起非線性效應，使波形發(fā)生畸變，影響信號質(zhì)量。2、實現(xiàn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種歸零碼超長距離傳輸方法及裝置，成本低，傳輸距離長。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種歸零碼超長距離傳輸方法及裝置所述歸零碼超長距離傳輸方法包括如下步驟(1)、用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接調(diào)制激光器，用來產(chǎn)生RZ(即歸零碼)光脈沖信號，并且使得輸出的RZ光脈沖信號帶有隨時間變化的頻率，也就是啁啾；該啁啾的符號與RZ光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性自相位調(diào)制(SPM)效應產(chǎn)生的啁啾符號相反；(2)、用數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制器對步驟(1)中產(chǎn)生的RZ光脈沖信號進行調(diào)制，把待傳信息調(diào)制在RZ光脈沖信號上；(3)、將步驟(2)中產(chǎn)生的RZ光脈沖信號在光纖中傳輸，并在光纖的另一端用接收器進行接收，實現(xiàn)信號的傳輸。
所述歸零碼超長距離傳輸裝置包括激光器、數(shù)據(jù)信號調(diào)制器、傳輸光纖和接收器，其特征是還包括激光器直接調(diào)制裝置，用于用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接調(diào)制激光器，以產(chǎn)生RZ光脈沖信號；并且使得輸出的RZ光脈沖信號帶有隨時間變化的頻率，也就是啁啾；該啁啾的符號與RZ光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性自相位調(diào)制效應產(chǎn)生的啁啾符號相反；所述數(shù)據(jù)信號調(diào)制器用于用數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制器對激光器產(chǎn)生的RZ光脈沖信號進行調(diào)制，把待傳信息調(diào)制在RZ光脈沖信號上；所述傳輸光纖用于將傳輸上述經(jīng)數(shù)據(jù)信號調(diào)制器調(diào)制后的RZ光脈沖信號；接收器設(shè)置于光纖的另一端。
由于采用了以上的方案，直接對激光器進行調(diào)制，與現(xiàn)有的RZ碼傳輸方案相比，節(jié)省了RZ脈沖產(chǎn)生調(diào)制器和相應的專用驅(qū)動器；而調(diào)制后激光器輸出的RZ信號中的啁啾的符號與RZ光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性SPM效應產(chǎn)生的啁啾符號相反，二者正好可以相互抵消，從而使得傳輸距離可以更長。
圖1是現(xiàn)有超長距離傳輸?shù)囊话阃負浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)RZ碼信號的產(chǎn)生示意圖。
圖3是本發(fā)明RZ碼光傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是帶有啁啾的RZ脈沖示意圖。
如圖3所示，該超長距離傳輸裝置包括激光器直接調(diào)制裝置、激光器、數(shù)據(jù)信號調(diào)制器、傳輸光纖和接收器，所述用于激光器直接調(diào)制裝置實際上就是一個時鐘信號加上一個通用放大器，它利用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接調(diào)制激光器，以產(chǎn)生RZ光脈沖信號；并且使得輸出的RZ光脈沖信號帶有隨時間變化的頻率，也就是啁啾；該啁啾的符號與RZ光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性SPM效應產(chǎn)生的啁啾符號相反；數(shù)據(jù)信號調(diào)制器用于用數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制器對激光器產(chǎn)生的RZ光脈沖信號進行調(diào)制，把待傳信息調(diào)制在RZ光脈沖信號上；傳輸光纖用于將傳輸上述經(jīng)數(shù)據(jù)信號調(diào)制器調(diào)制后的RZ光脈沖信號；接收器設(shè)置于光纖的另一端。與現(xiàn)有傳輸裝置相比可見，本發(fā)明的一個重要特點是其特殊的RZ碼產(chǎn)生技術(shù)——直接對激光器進行調(diào)制，并利用這種特殊RZ碼實現(xiàn)了超長距離傳輸。傳輸線路中的光放大器只需要現(xiàn)在已經(jīng)成熟的EDFA放大器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也與NRZ碼的傳輸系統(tǒng)相同，接收器與NRZ接收機相同。因此系統(tǒng)的實現(xiàn)方式比其他超長距離實現(xiàn)方式簡單，成本低。
所述傳輸光纖可以是普通單模光纖(SMF)、零色散位移光纖(DSF)或非零色散位移光纖(NZDSF)。
傳輸線路中還可設(shè)置光放大器和色散補償器件，分別用于在傳輸過程中對RZ光脈沖信號進行放大和色散補償。
為了保證啁啾的符號和非線性SPM效應所產(chǎn)生的啁啾符號相反，所述激光器需要采用直調(diào)激光器或DFB(分布反饋)激光器。
其傳輸方法是用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接驅(qū)動激光器；輸出的RZ脈沖經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)制器把待傳信息調(diào)制在光信號上；用產(chǎn)生的RZ脈沖在光纖中傳輸，并在光纖的另一端用接收機進行接收，實現(xiàn)信號的傳輸。
本發(fā)明中，從數(shù)據(jù)調(diào)制器輸出的RZ脈沖不同于一般RZ脈沖，帶有隨時間變化的頻率(也就是啁啾)，如圖4所示。圖4中的實線表示RZ脈沖信號，點劃線是RZ脈沖的啁啾信號，淺色虛線則是由于非線性自相位調(diào)制(SPM)效應經(jīng)過400km傳輸后累積的啁啾，入纖功率只有0dBm(1mw)，這種啁啾會引起傳輸波形的畸變，影響傳輸質(zhì)量。但是在本發(fā)明的方案中，SPM效應產(chǎn)生的啁啾與RZ碼本身的啁啾符號相反，因此這種帶有啁啾的RZ碼具有抵消非線性效應作用的能力，起到抑制非線性的作用。
本發(fā)明的另一個特點是不僅可以在普通單模光纖上實現(xiàn)超長距離傳輸，而且可以在非零色散位移光纖、零色散位移光纖等其他類型的光纖上實現(xiàn)超長距離傳輸。
本傳輸裝置還可在同一根光纖上實現(xiàn)同方向的DWDM傳輸系統(tǒng)，這只需選用滿足ITU-T標準的不同波長激光器(多個不同波長的激光器或者一個可發(fā)射多種波長的激光器)，按上述方式進行調(diào)制、傳輸即可。
與現(xiàn)有技術(shù)中的RZ碼傳輸方案相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點1、實現(xiàn)成本低，比較普通RZ碼傳輸系統(tǒng)，該專利用了較少的器件，而且器件技術(shù)成熟。如圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)需要多一個脈沖產(chǎn)生調(diào)制器和相應的專用驅(qū)動器。
2、不同RAMAN放大器，減少了RAMAN放大器帶來的一系列問題。
3、適用于不同種類的光纖。
4、與大量商用的NRZ碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，可以對此類系統(tǒng)直接升級。(用圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)雖然也可以直接升級，但升級時成本高、傳輸距離小。)本發(fā)明的方案經(jīng)過軟件模擬和系統(tǒng)實驗，在普通單模光纖上不用RAMAN放大器實現(xiàn)4000km無電中繼超長距離傳輸，在零色散光纖上實現(xiàn)1280km無電中繼超長距離傳輸。
權(quán)利要求
1.一種歸零碼超長距離傳輸方法，其特征是包括如下步驟(1)、用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接調(diào)制激光器，用來產(chǎn)生歸零碼光脈沖信號，并且使得輸出的歸零碼光脈沖信號帶有隨時間變化的頻率，也就是啁啾；該啁啾的符號與歸零碼光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性自相位調(diào)制效應產(chǎn)生的啁啾符號相反；(2)、用數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制器對步驟(1)中產(chǎn)生的歸零碼光脈沖信號進行調(diào)制，把待傳信息調(diào)制在歸零碼光脈沖信號上；(3)、將步驟(2)中產(chǎn)生的歸零碼光脈沖信號在光纖中傳輸，并在光纖的另一端用接收器進行接收，實現(xiàn)信號的傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的歸零碼超長距離傳輸方法，其特征是步驟(3)中的光纖可以是普通單模光纖(SMF)、零色散位移光纖(DSF)或非零色散位移光纖(NZDSF)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的歸零碼超長距離傳輸方法，其特征是在其中步驟(3)，歸零碼光脈沖信號在光纖中傳輸過程中，還用光放大器進行放大、用色散補償器件進行色散補償。
4.如權(quán)利要求1或2所述的歸零碼超長距離傳輸方法，其特征是所述激光器是直調(diào)激光器或分布反饋激光器。
5.如權(quán)利要求1或2所述的歸零碼超長距離傳輸方法，其特征是利用多個不同波長激光器或者一個可發(fā)射多種波長的激光器，經(jīng)過步驟(1)、(2)把待傳信息調(diào)制在多個歸零碼光脈沖信號上后，在步驟(3)中把多個歸零碼光脈沖信號經(jīng)同一光纖傳輸，實現(xiàn)密集波分復用。
6.一種歸零碼超長距離傳輸裝置，包括激光器、數(shù)據(jù)信號調(diào)制器、傳輸光纖和接收器，其特征是還包括激光器直接調(diào)制裝置，用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接調(diào)制激光器，以產(chǎn)生歸零碼光脈沖信號；并且使得輸出的歸零碼光脈沖信號帶有隨時間變化的頻率，也就是啁啾；該啁啾的符號與歸零碼光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性自相位調(diào)制效應產(chǎn)生的啁啾符號相反；所述數(shù)據(jù)信號調(diào)制器用于用數(shù)據(jù)信號通過調(diào)制器對激光器產(chǎn)生的歸零碼光脈沖信號進行調(diào)制，把待傳信息調(diào)制在歸零碼光脈沖信號上；所述傳輸光纖用于將傳輸上述經(jīng)數(shù)據(jù)信號調(diào)制器調(diào)制后的歸零碼光脈沖信號；接收器設(shè)置于光纖的另一端。
7.如權(quán)利要求6所述的歸零碼超長距離傳輸裝置，其特征是所述傳輸光纖可以是普通單模光纖(SMF)、零色散位移光纖(DSF)或非零色散位移光纖(NZDSF)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的歸零碼超長距離傳輸裝置，其特征是還包括光放大器和色散補償器件，分別用于在傳輸過程中對歸零碼光脈沖信號進行放大和色散補償。
9.如權(quán)利要求6或7所述的歸零碼超長距離傳輸裝置，其特征是所述激光器是直調(diào)激光器或分布反饋激光器。
10.如權(quán)利要求6或7所述的歸零碼超長距離傳輸方法，其特征是所述激光器包括多個不同波長激光器或者一個可發(fā)射多種波長的激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開一歸零碼超長距離傳輸方法及裝置，用與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號直接調(diào)制激光器，以產(chǎn)生RZ光脈沖信號；并且使得輸出的RZ光脈沖信號帶有隨時間變化的頻率，也就是啁啾；該啁啾的符號與RZ光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因非線性自相位調(diào)制(SPM)產(chǎn)生的啁啾符號相反。與現(xiàn)有的RZ碼傳輸方案相比，節(jié)省了RZ脈沖產(chǎn)生調(diào)制器和相應的專用驅(qū)動器；而調(diào)制后激光器輸出的RZ信號中的啁啾的符號與RZ光脈沖信號在光纖中傳輸?shù)倪^程中因SPM效應產(chǎn)生的啁啾符號相反，二者正好可以相互抵消，從而使得傳輸距離可以更長。
文檔編號G02F1/35GK1467929SQ0212507
公開日2004年1月14日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者李長春 申請人:華為技術(shù)有限公司