專利名稱：光信號調(diào)制方法、波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信號的傳輸，更具體地指一種光信號調(diào)制方法、波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
非歸零碼NRZ(NRZNon-Return-To-Zero)和歸零碼RZ(RZReturn-To-Zero)是數(shù)字光傳輸系統(tǒng)中光信號脈沖的兩種基本的碼調(diào)制形式，它們具有技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、成本低等特點，但由于噪聲和非線性效應(yīng)對傳輸光信號質(zhì)量的影響，為了保證誤碼特性滿足要求，每傳輸500～600km必須進(jìn)行電的再生，縮小放大器中繼間距可以減緩系統(tǒng)信噪比的劣化，使無電中繼的傳輸距離延長，但頻繁的光放中繼會使得系統(tǒng)的建設(shè)、維護成本過高而不被接受。電的再生不僅增加了系統(tǒng)的成本、影響了業(yè)務(wù)提供的速度，而且影響了業(yè)務(wù)的透明性、可升級性。隨著全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和降低成本、提高業(yè)務(wù)靈活性的需求增加，超長距離傳輸技術(shù)成為研究重點，目前研究的熱點主要有喇曼放大器，色散管理方法，碼型研究等。
超長距離無電中繼傳輸?shù)年P(guān)鍵是降低噪聲和非線性效應(yīng)的影響，提高傳輸光信號的信噪比。提高光纖中傳輸光信噪比和降低誤碼率的一個有效方法是提高光波功率，但功率的提高會引起非線性效應(yīng)的累積，限制了傳輸距離的延長。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述光信號在超長距離的傳輸中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供光信號調(diào)制方法、波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法及系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光信號調(diào)制方法采用將光發(fā)射模塊中光強度脈沖產(chǎn)生器所發(fā)射歸零碼/非歸零碼光信號先用相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制，再用時鐘信號驅(qū)動器對經(jīng)過相位調(diào)制后的光信號進(jìn)行驅(qū)動，最后輸出啁啾脈沖光信號。
在對光信號進(jìn)行驅(qū)動調(diào)制時，采用驅(qū)動信號的變化過程由低到高變化的正向時鐘驅(qū)動，或采用驅(qū)動信號的變化過程由高到低變化的反向時鐘驅(qū)動。
所述的正向時鐘驅(qū)動調(diào)制采用正電平脈沖驅(qū)動調(diào)制；反向時鐘驅(qū)動調(diào)制采用負(fù)電平脈沖驅(qū)動調(diào)制。
在對所要傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行相位調(diào)制時可以采用直接調(diào)制、電吸收調(diào)制、或馬赫—曾德調(diào)制方式。
本發(fā)明的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法進(jìn)一步包括以下步驟a，對所要傳輸?shù)亩嗦愤泵}沖光信號進(jìn)行合波處理；b，對經(jīng)合波處理后的光信號用傳輸光纖進(jìn)行傳輸；c，將經(jīng)傳輸光纖輸出的光信號再進(jìn)色散補償和光放大；d，將經(jīng)過色散補償和放大后的光信號進(jìn)行分波處理，分波處理后，再對光信號進(jìn)行接收。
視所要傳輸光信號傳輸?shù)木嚯x的長短來重復(fù)所述的步驟c的中繼次數(shù)，即，光信號經(jīng)過色散補償和放大的光信號可再次經(jīng)過數(shù)級中繼傳輸光纖，然后再進(jìn)行色散補償和放大。
本發(fā)明的波分復(fù)用光信號傳輸系統(tǒng)包括光信號發(fā)射模塊、合波模塊、傳輸光纖、色散補償模塊、光放大模塊、分波模塊、光信號接收模塊，其中，所述的光信號發(fā)射模塊含有連續(xù)激光發(fā)射器、強度調(diào)制器、數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器，連續(xù)激光發(fā)射器發(fā)出的激光經(jīng)由強度調(diào)制器進(jìn)行強度調(diào)制，強度調(diào)制器由數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器驅(qū)動，其特征在于該光信號射模塊還包括相位調(diào)制器、時鐘信號驅(qū)動器，相位調(diào)制器對經(jīng)強度調(diào)制后的光信號再進(jìn)行相位調(diào)制，輸出啁啾信號，相位調(diào)制器由時鐘信號驅(qū)動器驅(qū)動。
在上述系統(tǒng)中，位于分波模塊之前依次接有數(shù)級傳輸光纖、色散補償模塊、光放大模塊。
上述系統(tǒng)中，位于分波模塊之前也可依次接有數(shù)級傳輸光纖、光放大模塊、色散補償模塊。
所述的光信號脈沖發(fā)射模塊可包括若干個；所述的光信號接收模塊也可包括若干個。
本發(fā)明由于了采用上述的光信號調(diào)制方法，采用將光發(fā)射模塊中光強度脈沖產(chǎn)生器所發(fā)射歸零碼/非歸零碼光信號先用相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制，再用時鐘信號驅(qū)動器對經(jīng)過相位調(diào)制后的光信號進(jìn)行驅(qū)動，最后輸出啁啾脈沖光信號；以及將上述調(diào)制方法所產(chǎn)生的光信號，再以本發(fā)明的傳輸方法，對所要傳輸?shù)亩嗦愤泵}沖光信號進(jìn)行合波處理；對經(jīng)合波處理后的光信號用傳輸光纖進(jìn)行傳輸；將經(jīng)傳輸光纖輸出的光信號再進(jìn)色散補償和光放大；將經(jīng)過色散補償和放大后的光信號進(jìn)行分波處理，分波處理后，再對光信號進(jìn)行接收；以及光信號在本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸后，可以有效地抑制受激布里淵散射，其邊模成分也得到調(diào)節(jié)；時域脈沖的展寬使得脈沖峰值功率降低，自相位調(diào)制也得到抑制，因此非線性效應(yīng)得到有效抑制；此外還可以通過調(diào)節(jié)相位調(diào)制的深度來控制信號光譜的展寬。利用本發(fā)明方法及系統(tǒng)可以將10Gbit/s、100G間隔的密集波分復(fù)用系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離由相同鏈路配置，由原400公里左右提高到3000公里以上，將40Gbit/s、100G間隔的密集波分復(fù)用系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離由200公里提高到1600公里以上。


圖1為本發(fā)明的光信號調(diào)制方法(適用于歸零或非歸零碼)示意圖。
圖2為本發(fā)明的傳輸方法及傳輸系統(tǒng)示意圖。
圖3為在本發(fā)明方法中，利用正電平調(diào)制波形示意圖。
圖4為在本發(fā)明方法中，利用負(fù)電平調(diào)制波形示意圖。
圖5為無相位調(diào)制的脈沖光譜分布圖。
圖6為弱相位調(diào)制的脈沖光譜分布圖。
圖7為強相位調(diào)制后的脈沖光譜分布圖。
圖8為本發(fā)明的激光發(fā)射調(diào)制模塊原理示意圖(非歸零碼)。
圖9為本發(fā)明的激光發(fā)射調(diào)制模塊原理示意圖(歸零碼)。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本發(fā)明的光信號調(diào)制方法采用將光發(fā)射模塊中光強度脈沖產(chǎn)生器所發(fā)射歸零碼(RZ)/非歸零碼(NRZ)光信號先用相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制，再用時鐘信號驅(qū)動器對經(jīng)過相位調(diào)制后的光信號進(jìn)行驅(qū)動，最后輸出啁啾脈沖光信號。
在對光信號進(jìn)行驅(qū)動調(diào)制時，采用驅(qū)動信號的變化過程由低到高變化的正向時鐘驅(qū)動，或采用驅(qū)動信號的變化過程由高到低變化的反向時鐘驅(qū)動。
作為正向時鐘信號驅(qū)動和反向時鐘信號驅(qū)動的方式之一，在本發(fā)明中采用了正負(fù)電平進(jìn)行驅(qū)動。即所述的正向時鐘驅(qū)動調(diào)制采用正電平脈沖驅(qū)動調(diào)制；反向時鐘驅(qū)動調(diào)制采用負(fù)電平脈沖驅(qū)動調(diào)制。圖3、4分別示意了經(jīng)過正負(fù)相位調(diào)制后的光信號脈沖及其啁啾波形圖(依次從上向下)，調(diào)制后的信號橫過脈沖產(chǎn)生了余弦函數(shù)變化的啁啾，可以看到在很大脈沖時間周期內(nèi)啁啾為近線性的。通過改變時鐘驅(qū)動信號電壓的符號，可以改變相位調(diào)制后產(chǎn)生的啁啾的方向，經(jīng)正向電壓調(diào)制，產(chǎn)生的啁啾在脈沖前沿為頻率增大，后沿為頻率減小，圖4為負(fù)電平調(diào)制，產(chǎn)生的啁啾在脈沖前沿為頻率減小，后沿為藍(lán)移頻率增大。經(jīng)相位調(diào)制后的光信號通過合波器進(jìn)入傳輸光纖。
在對所要傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行相位調(diào)制時可以采用直接調(diào)制、電吸收調(diào)制、或馬赫—曾德調(diào)制方式。
請再參閱圖2所示，本發(fā)明的波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法進(jìn)一步包括以下步驟a，對所要傳輸?shù)亩嗦愤泵}沖光信號進(jìn)行合波處理；b，對經(jīng)合波處理后的光信號用傳輸光纖進(jìn)行傳輸；c，將經(jīng)傳輸光纖輸出的光信號再進(jìn)色散補償和光放大；d，將經(jīng)過色散補償和放大后的光信號進(jìn)行分波處理，分波處理后，再對光信號進(jìn)行接收。
視所要傳輸光信號傳輸?shù)木嚯x的長短來重復(fù)所述的步驟c的中繼次數(shù)，即，光信號經(jīng)過色散補償和放大的光信號可再次經(jīng)過數(shù)級中繼傳輸光纖，然后再進(jìn)行色散補償和放大。
通常進(jìn)行強度調(diào)制后輸出的數(shù)字信號光信號脈沖為非歸零碼輸出信號，該光信號脈沖的表示式為E＝anexp(-jwct)，an＝
，w為光波角頻率通過正弦時鐘信號對強度脈沖信號進(jìn)行相位調(diào)制，并輸出啁啾信號，相位調(diào)制產(chǎn)生的相應(yīng)的相位變化為 為數(shù)據(jù)傳輸速率那么經(jīng)相位調(diào)制后，信號光強表示式變?yōu)镋=anexp[-jwct+∫Δwt·dt],Δwt]]>為相位調(diào)制后生成的啁啾則經(jīng)相位調(diào)制后的強度脈沖將被附加上余弦形狀的啁啾，啁啾變化以數(shù)據(jù)信號周期為周期，即1/rb，啁啾表示為 請繼續(xù)參閱圖2所示，本發(fā)明的波分復(fù)用光信號傳輸系統(tǒng)包括光信號發(fā)射模塊、合波模塊、傳輸光纖、色散補償模塊、光放大模塊、分波模塊、光信號接收模塊，其中，所述的光信號發(fā)射模塊含有連續(xù)激光發(fā)射器、強度調(diào)制器、數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器，連續(xù)激光發(fā)射器發(fā)出的激光經(jīng)由強度調(diào)制器進(jìn)行強度調(diào)制，強度調(diào)制器由數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器驅(qū)動，其特征在于該光信號射模塊還包括相位調(diào)制器、時鐘信號驅(qū)動器，相位調(diào)制器對經(jīng)強度調(diào)制后的光信號再進(jìn)行相位調(diào)制，輸出啁啾信號，相位調(diào)制器由時鐘信號驅(qū)動器驅(qū)動。
在上述系統(tǒng)中，位于分波模塊之前依次接有數(shù)級傳輸光纖、色散補償模塊、光放大模塊。
上述系統(tǒng)中，位于分波模塊之前也可依次接有數(shù)級傳輸光纖、光放大模塊、色散補償模塊。
所述的光信號脈沖發(fā)射模塊可包括若干個；所述的光信號接收模塊也可包括若干個。
需要說明的是，在歸零碼/非歸零碼的光傳輸系統(tǒng)中，均可有效抑制非線性效應(yīng)，延長光傳輸系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離。
本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)中的合波器可以是介質(zhì)模的，也可以是平面波導(dǎo)型的，主要用于把各種不同波長的光信號耦合進(jìn)同一根傳輸光纖，提高光纖的利用率；傳輸光纖可以是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，也可以是零色散光纖或非零色散位移光纖。由于帶有啁啾的光信號的頻譜成分進(jìn)行了重新分布，請分別參閱圖5-圖7所示。一方面其中心載波頻率成分的光強分量大大減小，可以有效地抑制受激布里淵散射(SBSStimulated Brillouin Scattering)；另一方面，其邊模成分也得到調(diào)節(jié)，光譜被展寬，可以減小由于四波混頻(FWMFour-Wave-Mixing)和交叉相位調(diào)制(CPMCross-Phase-Modulation)效應(yīng)引起的相干串?dāng)_；同時，由于色散的作用，時域脈沖的展寬使得脈沖峰值功率降低，自相位調(diào)制(SPMSelf-Phase-Modulation)也得到抑制。因此非線性效應(yīng)得到有效抑制?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)相位調(diào)制的深度來控制信號光譜的展寬。此外，反向時鐘信號相位調(diào)制產(chǎn)生的啁啾可以抵消部分由色散引起的啁啾。本發(fā)明系統(tǒng)中，色散補償模塊和光放大器模塊完成光信號的色散補償和光信號的放大，色散補償模塊由色散補償光纖、色散補償光柵或其他色散補償器件組成，光放大器可以是摻鉺光纖放大器(EDFA)、半導(dǎo)體光放大器(SOA)或喇曼放大器(RAMAN)。
光信號脈沖經(jīng)過多個由傳輸光纖，色散補償模塊和光放大器模塊組成的光中繼段傳輸后，由分波器把不同波長的光信號分配到不同的光接收模塊，實現(xiàn)光信號的高速大容量長距離傳輸。這里的分波器可以是介質(zhì)模的，可以是光纖光柵型的，也可以是平面波導(dǎo)型的。
最后，請結(jié)合圖8、圖9所示，在該系統(tǒng)中，強度調(diào)制器可以是電吸收調(diào)制器，也可以是馬赫-曾德(MZ)制器，強度調(diào)制器輸出非歸零碼/歸零碼光信號脈沖，與數(shù)據(jù)信號同步的時鐘信號驅(qū)動相位調(diào)制器，使得相位調(diào)制器的折射率隨時間變化，從而強度脈沖信號在通過相位調(diào)制器的過程中，相位發(fā)生相應(yīng)變化，光強度脈沖信號被附加上適當(dāng)?shù)倪?。帶有適當(dāng)啁啾的光信號脈沖經(jīng)過本發(fā)明的系統(tǒng)傳輸，可以有效地抑制非線性效應(yīng)。
本發(fā)明的方法及系統(tǒng)經(jīng)過了有效性地驗證，如10Gbs傳輸速率，80公里補償間距，色散完全補償，功率完全補償?shù)膫鬏斚到y(tǒng)在5dBm的入纖功率下，正向電壓調(diào)制時，非線性受限距離可由沒有相位調(diào)制的400公里左右提高到2000公里左右，負(fù)電壓調(diào)制，可以提高到3000公里以上。對于40Gbs傳輸速率，在負(fù)電壓調(diào)制下，非線性受限距離可由無相位調(diào)制的200公里左右提高到1600公里以上?？梢?，負(fù)電壓調(diào)制更加有效。
權(quán)利要求
1.一種光信號的調(diào)制方法，其特征在于將光發(fā)射模塊中光強度脈沖產(chǎn)生器所發(fā)射歸零碼/非歸零碼光信號用相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制，再用時鐘信號驅(qū)動器對經(jīng)過相位調(diào)制后的光信號進(jìn)行驅(qū)動，最后輸出啁啾脈沖光信號。
2.如權(quán)利要求1所述的光信號的調(diào)制方法，其特征在于在對光信號進(jìn)行驅(qū)動調(diào)制時，采用驅(qū)動信號的變化過程由低到高變化的正向時鐘驅(qū)動，或采用驅(qū)動信號的變化過程由高到低變化的反向時鐘驅(qū)動。
3.如權(quán)利要求2所述的光信號的調(diào)制方法，其特征在于所述的正向時鐘驅(qū)動調(diào)制采用正電平脈沖驅(qū)動調(diào)制；反向時鐘驅(qū)動調(diào)制采用負(fù)電平脈沖驅(qū)動調(diào)制。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的光信號的調(diào)制方法，其特征在于在對所要傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行相位調(diào)制時可以采用直接調(diào)制、電吸收調(diào)制、或馬赫—曾德調(diào)制方式。
5.一種利用權(quán)利要求1所調(diào)制發(fā)射的光信號在超長距離波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括以下步驟a，對所要傳輸?shù)亩嗦愤泵}沖光信號進(jìn)行合波處理；b，對經(jīng)合波處理后的光信號用傳輸光纖進(jìn)行傳輸；c，將經(jīng)傳輸光纖輸出的光信號再進(jìn)色散補償和光放大；d，將經(jīng)過色散補償和放大后的光信號進(jìn)行分波處理，分波處理后，再對光信號進(jìn)行接收。
6.如權(quán)利要求5所述的傳輸方法，其特征在于，視所要傳輸光信號傳輸?shù)木嚯x的長短來重復(fù)所述的步驟c的中繼次數(shù)，即，光信號經(jīng)過色散補償和放大的光信號可再次經(jīng)過數(shù)級中繼傳輸光纖，然后再進(jìn)行色散補償和放大。
7.一種依權(quán)利要求5傳輸方法所得到的超長距離波分復(fù)用光信號傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光信號發(fā)射模塊、合波模塊、傳輸光纖、色散補償模塊、光放大模塊、分波模塊、光信號接收模塊，其中，所述的光信號發(fā)射模塊含有連續(xù)激光發(fā)射器、強度調(diào)制器、數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器，連續(xù)激光發(fā)射器發(fā)出的激光經(jīng)由強度調(diào)制器進(jìn)行強度調(diào)制，強度調(diào)制器由數(shù)據(jù)信號驅(qū)動器驅(qū)動，其特征在于該光信號射模塊還包括相位調(diào)制器、時鐘信號驅(qū)動器，相位調(diào)制器對經(jīng)強度調(diào)制后的光信號再進(jìn)行相位調(diào)制，輸出啁啾信號，相位調(diào)制器由時鐘信號驅(qū)動器驅(qū)動。
8.如權(quán)利要求7所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)中，位于分波模塊之前依次接有數(shù)級傳輸光纖、色散補償模塊、光放大模塊。
9.如權(quán)利要求7所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)中，位于分波模塊之前也可依次接有數(shù)級傳輸光纖、光放大模塊、色散補償模塊。
10.如權(quán)利要求7或8或9所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的光信號脈沖發(fā)射模塊可包括若干個；所述的光信號接收模塊也可包括若干個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光信號調(diào)制方法、波分復(fù)用光傳輸系統(tǒng)中傳輸方法及系統(tǒng)，在傳輸方法中，對所要傳輸?shù)亩嗦愤泵}沖光信號進(jìn)行合波處理；對經(jīng)合波處理后的光信號用傳輸光纖進(jìn)行傳輸；將經(jīng)傳輸光纖輸出的光信號再進(jìn)色散補償和光放大；將經(jīng)過色散補償和放大后的光信號進(jìn)行分波處理，分波處理后，再對光信號進(jìn)行接收。本發(fā)明可以將10Gbit/s、100G間隔的密集波分復(fù)用系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離由相同鏈路配置，由原400公里左右提高到3000公里以上，將40Gbit/s、100G間隔的密集波分復(fù)用系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離由200公里提高到1600公里以上。
文檔編號H04B10/04GK1458759SQ0211166
公開日2003年11月26日 申請日期2002年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月15日
發(fā)明者李長春, 劉玥 申請人:華為技術(shù)有限公司