專(zhuān)利名稱(chēng)：利用波分復(fù)用技術(shù)的光傳輸系統(tǒng)中自動(dòng)增益均衡的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及WDM光傳輸系統(tǒng)中的自動(dòng)增益均衡。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)了光放大傳輸系統(tǒng)，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的發(fā)射是利用光纖傳輸進(jìn)行光放大和光中繼或光轉(zhuǎn)發(fā)。波分復(fù)用(WDM)技術(shù)用于增大光纖網(wǎng)絡(luò)的容量。在利用WDM傳輸?shù)南到y(tǒng)中，通過(guò)單根線路傳輸多個(gè)光信號(hào)信道，給每個(gè)信道分配特定的波長(zhǎng)。因此，由于傳輸波長(zhǎng)數(shù)目的不斷增加，遠(yuǎn)程光放大傳輸?shù)脑鲆婢庾兊迷絹?lái)越困難。
利用諸如摻鉺光纖放大器(EDFA)的光放大器，可以實(shí)現(xiàn)在線光放大。光放大器增益適合于恢復(fù)各個(gè)光纖段中的損耗。
為了在WDM系統(tǒng)中所有的波長(zhǎng)上獲得相同的傳輸性能，光信噪比(OSNR)在接收器端所有的波長(zhǎng)上必須是均勻的。
還必須限制光功率不平衡以避免由于光纖中非線性效應(yīng)(自相位調(diào)制)發(fā)生大的惡化，并保持與接收器的動(dòng)態(tài)范圍相容。這在超遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)中是特別重要的，其中大量放大器在各個(gè)信道/波長(zhǎng)性能之間產(chǎn)生重大的差別。
此外，由于光纖衰減的變化以及與制造過(guò)程中的某些參數(shù)有關(guān)，制成光纖的實(shí)際損耗與預(yù)期值有些不同。所以，光放大器的實(shí)際增益可能低于或高于預(yù)期值，因此，在dB與波長(zhǎng)之間關(guān)系中引入線性傾斜。這種傾斜是負(fù)的或正的，取決于實(shí)際的光放大器增益是高于或低于標(biāo)稱(chēng)值。
所以，對(duì)于所有的波長(zhǎng)，在整個(gè)光系統(tǒng)的各段中必須使增益平坦化和OSNR平坦化。
通常是利用光放大器內(nèi)部的靜態(tài)濾波器完成增益平坦化，而OSNR平坦化是利用預(yù)加重技術(shù)在發(fā)射器側(cè)完成的，即，衰減其中的一些信道。
然而，這些“靜態(tài)”技術(shù)受到若干項(xiàng)限制-每當(dāng)級(jí)間損耗或輸入功率變化時(shí)，放大器的增益發(fā)生傾斜；-預(yù)加重的衰減范圍是有限的(通常為12dB)。
現(xiàn)有技術(shù)中已知的特定裝置是自動(dòng)增益均衡器(AGE)，它執(zhí)行動(dòng)態(tài)可調(diào)濾波器或衰減器陣列的功能，利用不同的工藝制造而成，例如，液晶陣列，光纖上的可調(diào)聲光濾波器，硅波導(dǎo)上的Fourier濾波器。
至今，采用以下的過(guò)程，AGE用于保持整個(gè)輸入功率范圍內(nèi)光放大器的輸出平坦-利用頻譜監(jiān)測(cè)裝置；-測(cè)量每個(gè)信道與最小功率信道之間的功率差；-把這個(gè)差值的一半相加到這個(gè)波長(zhǎng)下的衰減值；-然后，歸一化AGE，因此，最小衰減值總是為零(加上插入損耗)；-在收斂之前利用迭代方式運(yùn)行這個(gè)過(guò)程，通常小于10次迭代。
然而，利用上述AGE的過(guò)程不能解決增益平坦化和OSNR平坦化中的以上問(wèn)題，事實(shí)上，它僅能使輸出頻譜平坦化。
首先，它不能與預(yù)加重結(jié)合進(jìn)行(因?yàn)樵贏GE之后，所有的信道有相同的功率)，因此，使OSNR不平衡成為主要的問(wèn)題。
其次，除非每個(gè)放大器安排一個(gè)AGE，它對(duì)減小非線性效應(yīng)的作用不大，因?yàn)榇蠖鄶?shù)放大的信道保持相同，因此，這些信道是有最大功率的信道(若各段的長(zhǎng)度是均勻分布的)。換句話說(shuō)，功率譜不平衡會(huì)更加惡化。
所以，鑒于已知的解決方法不是十分有效，本發(fā)明的目的是提供一種用于WDM光通信系統(tǒng)中改進(jìn)的自動(dòng)增益均衡的方法和系統(tǒng)，它可以解決以上的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供一種用于WDM光通信系統(tǒng)中自動(dòng)增益均衡的方法。
該方法利用AGE預(yù)傾斜頻譜并獲得增益平坦化和OSNR平坦化AGE被周期性地插入到放大器鏈中，用于預(yù)補(bǔ)償(預(yù)加重)線路下游的傾斜。
因此，可以限制功率不平衡(最大功率值與最小功率值之差)到與接收器動(dòng)態(tài)范圍(在放大器鏈的末端)和非線性效應(yīng)限制相容，且OSNR在接收器中是平坦的。
AGE放置在各個(gè)光放大器之間，而相關(guān)的光譜監(jiān)測(cè)器(OSM)放置在一些放大器的下游。
OSM測(cè)量OSNR，并發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)回到AGE。
對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)，計(jì)算整個(gè)頻譜上OSNR與最小OSNR之差值，并把這個(gè)差值相加到這個(gè)波長(zhǎng)下的先前衰減值。
然后，歸一化新的衰減頻譜(減去所有波長(zhǎng)下的最小衰減值)，并用于控制AGE的均衡曲線。
還提供一種用于WDM光通信系統(tǒng)中的自動(dòng)增益均衡系統(tǒng)。
這種解決方法的優(yōu)點(diǎn)與工藝有關(guān)，特別適用于地面和海底傳輸。
這種系統(tǒng)的其他優(yōu)點(diǎn)是-簡(jiǎn)單的算法；-OSNR優(yōu)先，它是超遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的主要限制因子；-解除預(yù)加重的限制(12dB衰減量)；-限制非線性效應(yīng)，它是ULH系統(tǒng)中主要限制因子之一。
借助于所附權(quán)利要求書(shū)中描述的設(shè)備和方法，可以實(shí)現(xiàn)這些和其他的目的，權(quán)利要求書(shū)是本描述的構(gòu)成部分。


本發(fā)明的詳細(xì)描述是通過(guò)參照以下附圖中描述的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，借助于非限制例子說(shuō)明本發(fā)明的原理，其中
圖1是按照本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的自動(dòng)增益均衡系統(tǒng)的示意圖；圖2是描述圖1系統(tǒng)中光功率與信道和放大器鏈之間關(guān)系的曲線圖；圖3a和3b表示圖1系統(tǒng)中衰減量與波長(zhǎng)和/或信道之間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
光發(fā)射器TX和光接收器RX放置在利用WDM技術(shù)的光通信鏈路的兩端，因而多個(gè)光信號(hào)信道通過(guò)單個(gè)鏈路傳輸，給每個(gè)信道分配特定的波長(zhǎng)。
已知類(lèi)型的多個(gè)光纖放大器OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm放置在各個(gè)光纖跨距之間，用于恢復(fù)光纖中的衰減。放大器鏈中的第一個(gè)放大器具有光提升放大器的功能，而最后一個(gè)放大器具有光前置放大器的功能。
固定的線性增益平坦光濾波器，在圖1中未畫(huà)出，最好內(nèi)置在OFA放大器中。
光放大器一般展示增益/衰減和OSNR與波長(zhǎng)/信道之間非線性的變化關(guān)系。
可控自動(dòng)增益均衡器AGE放置在兩個(gè)光放大器OFAn與OFAn+1之間。AGE執(zhí)行可控動(dòng)態(tài)可調(diào)濾波器或衰減器陣列的功能。
一些已知類(lèi)型的AGE是利用不同工藝制成的商品化裝置，例如液晶陣列；硅波導(dǎo)上的Fourier濾波器；光纖上的可調(diào)聲光濾波器，利用聲波沿光傳播的方向在折射率材料中建立時(shí)產(chǎn)生的Bragg條件；PLC波導(dǎo)濾波器/Mach-Zehnder(相移器MZI)基熱光(TO)裝置，基本上是一個(gè)溫度控制的Mach-Zehnder波導(dǎo)干涉儀；電子切換Bragg光柵，全息聚合物彌散液晶。
AGE具有十分誘人的特性，如從圖3a和3b中的曲線可以看出，即，可控的衰減量變化與波長(zhǎng)/信道之間的關(guān)系。可以獲得給定的整個(gè)波段均衡用于增益平坦化(圖3a)或單個(gè)信道控制的信道均衡(圖3b)。
完成光譜監(jiān)測(cè)器OSM功能的裝置放置在AGE的多個(gè)OFA下游，最好是1至10個(gè)OFA，每個(gè)AGE有一個(gè)OSM。
OSM測(cè)量OSNR變化與波長(zhǎng)的關(guān)系，并發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)回到AGE，其形式是波長(zhǎng)與OSNR對(duì)應(yīng)關(guān)系的值。
OSM裝置是已知類(lèi)型的裝置例如，它可以由可調(diào)Bragg濾波器和光電二極管構(gòu)成，掃描整個(gè)波段；或者，它也可以是具有去復(fù)用功能的一排光電二極管構(gòu)成。
在系統(tǒng)級(jí)(附圖中未畫(huà)出的監(jiān)控設(shè)備)或埋入在AGE板中，計(jì)算以下的公式，為的是控制AGE的均衡曲線ΔOSNR(λ)＝OSNR(λ)-OSNRminAttn+1＇(λ)＝Attn(λ)+ΔOSNR(λ)Attn+1(λ)＝Attn+1＇(λ)-Attn+1min對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)/信道λ，計(jì)算整個(gè)頻譜上實(shí)測(cè)OSNR(λ)與最小OSNRmin之間差值，并把此差值相加到這個(gè)波長(zhǎng)下的先前衰減值A(chǔ)ttn(λ)，得到新的值A(chǔ)ttn+1＇(λ)，其中n是迭代次數(shù)。
在所有的波長(zhǎng)/信道上，減去最小衰減值A(chǔ)ttn+1min，使新的衰減值A(chǔ)ttn+1＇(λ)歸一化，并饋入到AGE中。
迭代次數(shù)n的范圍是從1至N，其中N是可以預(yù)先設(shè)置的，取決于特定的系統(tǒng)要求。
因此，AGE通過(guò)n次迭代改變它的均衡曲線(圖3a，3b)，一直到迭代N次之后達(dá)到基本收斂。
在圖1中，還畫(huà)出功率PW變化與放大器鏈的各個(gè)OFA中OSNR之間關(guān)系的幾個(gè)例子。
所以，該算法得出功率譜變化的周期性。
圖2表示一個(gè)非限制性的實(shí)施例，其中畫(huà)出光功率與信道和放大器鏈之間關(guān)系的變化。通過(guò)放置AGE在放大器鏈中確定這個(gè)周期性。
該系統(tǒng)包括22個(gè)跨距上80個(gè)信道，每個(gè)跨距的衰減/增益為23dB，光放大器利用Raman放大并結(jié)合EFDA。每5個(gè)放大器有一個(gè)AGE(及相關(guān)的OSM)。
每5個(gè)放大器有一個(gè)AGE的數(shù)字是根據(jù)以下的典型數(shù)字-每個(gè)OFA放大器有1dB傾斜/波紋；-放大器級(jí)間10dB損耗；-AGE的10dB動(dòng)態(tài)范圍。
所以，該公式確定如何利用AGE裝置；AGE裝置的位置還考慮到以上的因子-OFA放大器的增益傾斜/波紋；-放大器容許的級(jí)間損耗；-AGE的動(dòng)態(tài)范圍；-容許的增益偏差以避免非線性效應(yīng)和OSNR的惡化。
可以對(duì)各個(gè)信道之間的發(fā)射功率和接收OSNR取平均。模擬結(jié)果說(shuō)明每個(gè)AGE的最佳放大器數(shù)目為3至6個(gè)，它與放大器和線路配置有關(guān)。
我們不再描述進(jìn)一步的實(shí)施細(xì)節(jié)，根據(jù)以上描述的內(nèi)容，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。
在研究了說(shuō)明書(shū)和附圖的內(nèi)容之后，本發(fā)明的許多變化，改動(dòng)和其他用途及應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員是顯而易見(jiàn)的，這個(gè)說(shuō)明書(shū)和附圖公開(kāi)了幾個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。所有這些變化，改動(dòng)和其他用途及應(yīng)用并沒(méi)有偏離本發(fā)明的精神和范圍，它們都應(yīng)該屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于WDM光通信鏈路中自動(dòng)增益均衡的方法，該鏈路包括鏈路中各個(gè)光纖跨距之間的多個(gè)光纖放大器(OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm)，其特征是，在鏈路中等間隔地插入多個(gè)自動(dòng)增益均衡器(AGE)，用于預(yù)傾斜頻譜并獲得增益平坦化和光信噪比(OSNR)平坦化，對(duì)于WDM鏈路中所有的信道/波長(zhǎng)，所述自動(dòng)增益均衡器預(yù)補(bǔ)償鏈路下游累積的傾斜。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是-至少一個(gè)光譜監(jiān)測(cè)器(OSM)，放置在相關(guān)自動(dòng)增益均衡器(AGE)的多個(gè)放大器下游，測(cè)量WDM鏈路中所有信道/波長(zhǎng)的光信噪比，并發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)回到相關(guān)的自動(dòng)增益均衡器(AGE)；-所述自動(dòng)增益均衡器(AGE)相應(yīng)地改變WDM鏈路中所有信道/波長(zhǎng)的均衡曲線。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是，所述自動(dòng)增益均衡器(AGE)按照以下的步驟利用迭代方式改變均衡曲線-對(duì)于每個(gè)信道/波長(zhǎng)，計(jì)算整個(gè)頻譜上實(shí)測(cè)光信噪比與最小光信噪比之差值；-把所述差值相加到每個(gè)信道/波長(zhǎng)的先前衰減值，得到新的衰減頻譜；-通過(guò)在所有波長(zhǎng)上減去最小衰減值，歸一化新的衰減頻譜；和-根據(jù)歸一化衰減頻譜改變均衡曲線。
4.一種用于WDM光通信鏈路中自動(dòng)增益均衡的系統(tǒng)，該鏈路包括鏈路中各個(gè)光纖跨距之間的多個(gè)光纖放大器(OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm)，其特征是，它包括多個(gè)自動(dòng)增益均衡器(AGE)，周期性地插入到所述光纖放大器之間的鏈路中，用于預(yù)傾斜頻譜并獲得增益平坦化和光信噪比平坦化，對(duì)于WDM鏈路中所有的信道/波長(zhǎng)，所述自動(dòng)增益均衡器預(yù)補(bǔ)償鏈路下游累積的傾斜。
5.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其特征是，它至少還包括一個(gè)光譜監(jiān)測(cè)器(OSM)，放置在自動(dòng)增益均衡器(AGE)的多個(gè)放大器下游；所述光譜監(jiān)測(cè)器測(cè)量WDM鏈路中所有信道/波長(zhǎng)的光信噪比，并發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)回到自動(dòng)增益均衡器；所述自動(dòng)增益均衡器(AGE)相應(yīng)地改變WDM鏈路中所有信道/波長(zhǎng)的均衡曲線。
6.按照權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是，它包括一個(gè)裝置，用于以迭代方式改變自動(dòng)增益均衡器(AGE)的均衡曲線，所述裝置-對(duì)于每個(gè)信道/波長(zhǎng)，計(jì)算整個(gè)頻譜上從光譜監(jiān)測(cè)器(OSM)接收的實(shí)測(cè)光信噪比與最小光信噪比之差值；-把所述差值相加到每個(gè)信道/波長(zhǎng)的先前衰減值，得到新的衰減頻譜；-通過(guò)減去所有波長(zhǎng)的最小衰減值，歸一化新的衰減頻譜；和-根據(jù)歸一化衰減頻譜，改變自動(dòng)增益均衡器(AGE)的均衡曲線。
7.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其特征是，它包括每3至6個(gè)光纖放大器(OFA1，…OFAn，…OFAn+1，…OFAm)有一個(gè)自動(dòng)增益均衡器(AGE)。
8.按照權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征是，它包括每個(gè)自動(dòng)增益均衡器(AGE)有一個(gè)光譜監(jiān)測(cè)器(OSM)，放置在自動(dòng)增益均衡器(AGE)的多個(gè)光纖放大器的下游，其數(shù)量為1至10個(gè)。
9.一種光通信系統(tǒng)，它包括權(quán)利要求4至8中任一個(gè)的自動(dòng)增益均衡系統(tǒng)。
全文摘要
公開(kāi)一種用于波分復(fù)用光通信系統(tǒng)中自動(dòng)增益均衡的方法和系統(tǒng)，它利用自動(dòng)增益均衡器(AGE)預(yù)傾斜頻譜并獲得增益平坦化和光信噪比(OSNR)平坦化AGE等間隔地插入到放大器鏈中，用于預(yù)補(bǔ)償(預(yù)加重)線路下游累積的傾斜。光譜監(jiān)測(cè)器(OSM)放置在一些放大器的下游，測(cè)量OSNR并發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)回到相關(guān)的AGE。對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)，計(jì)算整個(gè)頻譜上OSNR與最小OSNR之差值，并把這個(gè)差值相加到這個(gè)波長(zhǎng)下的先前衰減值。歸一化新的衰減頻譜并用于控制AGE。
文檔編號(hào)H04B10/294GK1400750SQ0212696
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者文森特·布德, 奧利弗·考爾托伊斯, 多米尼克·萊斯特林 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司