專利名稱：光學(xué)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸中的改進(jìn)或者與之相關(guān)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助傳輸設(shè)備、經(jīng)由某一長(zhǎng)度的光傳輸電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)姆椒?，其中所述傳輸設(shè)備能夠發(fā)送多個(gè)信號(hào)并占用傳輸頻帶中的連續(xù)信道，而所述光傳輸電纜展現(xiàn)出使能量從該傳輸頻帶一端的較短波長(zhǎng)信號(hào)向該傳輸頻帶另一端的較長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)移的拉曼效應(yīng)(Ramaneffect)。
在以很高光強(qiáng)、通過(guò)多個(gè)長(zhǎng)度的光纖傳輸電纜來(lái)傳輸波分復(fù)用(WDM)信號(hào)時(shí)會(huì)遇到拉曼效應(yīng)。
波分復(fù)用系統(tǒng)是以多個(gè)波長(zhǎng)的光來(lái)工作的，該多個(gè)波長(zhǎng)的光能夠一個(gè)一個(gè)單獨(dú)地用數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制、通過(guò)復(fù)用來(lái)進(jìn)行組合，以及通過(guò)某一長(zhǎng)度的光纖傳輸電纜來(lái)進(jìn)行傳輸。該組合的信號(hào)則在目的地進(jìn)行解復(fù)用(也就是將其分離成組成波長(zhǎng))并借助一個(gè)光電二極管來(lái)檢測(cè)各個(gè)波長(zhǎng)。
本發(fā)明提供了一種借助傳輸設(shè)備、通過(guò)某一長(zhǎng)度的光傳輸電纜來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)姆椒?，其中所述傳輸設(shè)備能夠傳送多個(gè)信號(hào)并占用傳輸頻帶中的連續(xù)信道，而所述光傳輸電纜則展現(xiàn)出使能量從該傳輸頻帶一端的較短波長(zhǎng)信號(hào)向該傳輸頻帶另一端的較長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行傳遞的拉曼效應(yīng)，所述方法包括如下步驟以大于最小信道間隔的信道間隔、和以比使用所有可用信道時(shí)發(fā)送信號(hào)的功率電平，即正常功率電平更高的功率電平在多個(gè)可用信道上發(fā)送信號(hào)。
在一個(gè)方案中，信號(hào)首先以較高功率電平在該可用信道中的相間信道(alternate channel)上發(fā)送。
在另一個(gè)方案中，可以增加所發(fā)送信號(hào)的數(shù)量，直到信號(hào)在所有可用信道的相間信道上以較高功率電平進(jìn)行發(fā)送。
優(yōu)選地，所述較高功率電平是正常功率電平的兩倍。
優(yōu)選地，信號(hào)是以正常功率電平、用最小頻率間隔來(lái)發(fā)送的，其中在功率上將對(duì)于后續(xù)發(fā)送信號(hào)的兩個(gè)相鄰信道降低至正常功率電平。
后續(xù)信號(hào)可以在首先發(fā)送信號(hào)的信道之間的相間信道中以正常功率電平發(fā)送，對(duì)于后續(xù)發(fā)送信號(hào)的相鄰信道則從較高功率電平降低到正常功率電平。優(yōu)選地，本方法包括在信號(hào)行進(jìn)通過(guò)某一長(zhǎng)度的傳輸電纜之后不均勻地將其放大的步驟，對(duì)該傳輸頻帶較長(zhǎng)波長(zhǎng)端的信號(hào)的放大要低于對(duì)該傳輸頻帶較短波長(zhǎng)端的信號(hào)的放大。
在一個(gè)方案中，本方法包括在摻餌光纖放大器(EDFA)中非均勻地放大信號(hào)的步驟。
該傳輸頻帶可以是電磁頻譜的C-波段，或者也可以是電磁頻譜的L-波段。
在一個(gè)方案中，正常功率電平是1毫瓦。
本方法的一種形式包括如下步驟(a)傳送在均勻間隔開的頻率網(wǎng)格(2XHz)上的數(shù)目為最大數(shù)量一半的信道，從而以一種連續(xù)方式填充所關(guān)心的傳輸頻帶，這些信道是以兩倍的正常操作功率(2Pnom)來(lái)發(fā)射的，這種情況由于有寬的2XHz的信道間隔，所以是可忍受的。
(b)因此在一個(gè)相對(duì)上文(a)的、經(jīng)過(guò)偏移的頻率網(wǎng)格上發(fā)送后續(xù)信道，使新信道和舊信道之間的頻率間隔是XHz，新信道的功率是Pnom，且兩個(gè)相鄰信道的功率從2Pnom減少至Pnom，以便使所發(fā)送的總功率保持恒定。
這個(gè)方案確保了從信號(hào)以Pnom發(fā)送的點(diǎn)開始即保持拉曼效應(yīng)不變。
在信號(hào)行進(jìn)通過(guò)某一長(zhǎng)度的傳輸電纜之后非均勻地放大信號(hào)的步驟允許局部地消除拉曼效應(yīng)所導(dǎo)致的增益傾斜，其中該傳輸頻帶較長(zhǎng)波長(zhǎng)端的信號(hào)的放大要低于該傳輸頻帶較短波長(zhǎng)端的信號(hào)的放大。
現(xiàn)在將參考附圖僅舉例來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的傳輸方法，其中

圖1是可以在C-波段或L-波段中運(yùn)行、并適于本發(fā)明的執(zhí)行的WDM光傳輸設(shè)備的一個(gè)鏈路的圖解表示，圖2A是在圖1的連續(xù)8個(gè)可用信道上以正常功率電平進(jìn)行傳輸?shù)膱D示，圖2B是圖2A中所用的8個(gè)信道上的接收信號(hào)功率電平的圖示，圖3A是在基本上圖1的所有可用信道上以正常功率電平進(jìn)行傳輸?shù)膱D示，圖3B是對(duì)于圖3A中所使用的信道的接收信號(hào)功率電平的圖示，圖4是對(duì)于圖1設(shè)備在C-波段中的20、40、60個(gè)以及所有(80個(gè))可用C-波段信道上的傳輸?shù)?、C-波段中的信道間拉曼傾斜的圖示，圖5是當(dāng)C-波段圖1的設(shè)備根據(jù)本發(fā)明運(yùn)行時(shí)，對(duì)于20、40、60個(gè)和所有(80個(gè))可用C-波段信道上的傳輸?shù)?、C-波段中的信道間拉曼傾斜的圖示，圖6A是一個(gè)顯示了根據(jù)本發(fā)明、以2倍的最小頻率間隔和2倍的正常功率電平來(lái)傳輸?shù)?0個(gè)可用信道中8個(gè)信道的情況的圖，圖6B是一個(gè)顯示了根據(jù)本發(fā)明、以2倍的最小頻率間隔和2倍的正常功率來(lái)傳輸?shù)?0個(gè)可用信道中40個(gè)信道的情況的圖，圖6C是一個(gè)顯示了根據(jù)本發(fā)明傳送的80個(gè)可用信道中41個(gè)信道的情況的圖，其中的3個(gè)信道是以正常功率、以最小頻率間隔被傳輸，而剩余信道則以兩倍的正常功率和兩倍的最小頻率間隔被傳輸，圖6D是一個(gè)顯示了根據(jù)本發(fā)明傳輸?shù)目捎眯诺乐?0個(gè)信道的情況的圖，其中的40個(gè)信道是以正常功率、以最小頻率間隔來(lái)傳輸，而剩余信道則以兩倍的正常功率和兩倍的最小頻率間隔來(lái)傳輸，圖7是在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用非線性放大時(shí)、C-波段中的信道間拉曼傾斜的圖示。
參考附圖中的圖1，WDM光傳輸設(shè)備的一條鏈路包括與復(fù)用器2的相應(yīng)輸入端口相連的多個(gè)第一發(fā)射機(jī)1a，1b，1c，1d，…1n。復(fù)用器2的輸出端口與某一長(zhǎng)度的光纖傳輸電纜3的一端相連，而所述某一長(zhǎng)度的光纖傳輸電纜3的另一端則與光放大器4的輸入端口相連。光纖放大器4的輸出端口與解復(fù)用器5的輸入端口連接。解復(fù)用器5的輸出端口與相應(yīng)的光接收機(jī)6a，6b，6c，6d…6n相連。
圖1所示的WDM設(shè)備的鏈路具有例如以50GHz間隔開的、電磁頻譜C-波段(1530nm～1563nm)中80個(gè)信道(1a，1b，1c，1d，…1n)的最大容量。光纖傳輸電纜3的長(zhǎng)度(鏈路長(zhǎng)度)約為100公里。
在圖1所示設(shè)備的操作中，傳輸可以在C-波段中所有80個(gè)信道上發(fā)生，信號(hào)則在復(fù)用器2中組合并且被傳遞到某一長(zhǎng)度的光纖傳輸電纜3。信號(hào)從所述某一長(zhǎng)度的光纖傳輸電纜3經(jīng)由EDF放大器4而傳到解復(fù)用器5。該解復(fù)用器5分離這80個(gè)C-波段信道。經(jīng)過(guò)分離的信道則在接收機(jī)6a，6b，6c，6d…6n中得到檢測(cè)。
參考附圖中的圖2A，圖中實(shí)際上顯示了以每信道1毫瓦(0dBm)的同一功率電平在C-波段中心的8個(gè)信道上進(jìn)行的傳輸。
參考附圖中的圖2B，圖中實(shí)際上顯示了圖2A所示的、以每信道1毫瓦傳送的8個(gè)信道是以一致的功率電平接收的。
參考附圖中的圖3A，圖中顯示以1毫瓦的同一功率電平傳送的所有80個(gè)C-波段信道的情況。
參考附圖中的圖3B，圖中顯示了所接收信號(hào)的功率電平是相關(guān)于發(fā)送信號(hào)的功率電平來(lái)改變的，處于C-波段較短波長(zhǎng)端的信號(hào)是在比C-波段中較長(zhǎng)波長(zhǎng)端信號(hào)更低的功率電平上接收的。所接收信號(hào)的功率電平中總的差別大約是1dB，而這種效應(yīng)被稱為信道間的拉曼傾斜。
參考附圖中的圖4，圖中顯示了當(dāng)在所有80個(gè)C-波段信道上存在傳輸時(shí)，C-波段中總的信道間拉曼傾斜大約是1dB。
參考附圖中的圖5，圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的傳輸對(duì)所接收信號(hào)的影響，其中包括如下步驟(a)以一種連續(xù)的方式、在整個(gè)C-波段上以2mW(3dBm)、100GHz的間隔而不是正常的1mW、50GHz間隔來(lái)傳送信道1到80中的相間信道，即奇數(shù)編號(hào)的信道1到79，一直到傳送了所有40個(gè)信道為止。這種方案是針對(duì)圖6(a)中的8個(gè)信道以及圖6(b)中的40個(gè)信道來(lái)描述的。由于頻率信道間隔較寬，因此并未出現(xiàn)與高發(fā)射功率有關(guān)的非線性問(wèn)題。
(b)通過(guò)如下安排來(lái)以正常的1mW(0dBm)和50GHz間隔來(lái)發(fā)送后續(xù)的偶數(shù)編號(hào)的信道2到80，即對(duì)于偶數(shù)編號(hào)的信道2到80中增加的每一個(gè)來(lái)說(shuō)，從信道1到79的相鄰的奇數(shù)編號(hào)的信道(高50GHz和低50GHz)的功率被從2mW(3dBm)減少到1mW(0dBm)在圖6(c)中對(duì)正在發(fā)送的41個(gè)信道顯示了那種情況，并且在圖6(d)中針對(duì)正在發(fā)送的大約60個(gè)信道而顯示了那種情況。對(duì)于在40與80個(gè)信道之間的傳輸，光纖中總的發(fā)送功率被保持恒定。
參考圖5，其中顯示了對(duì)于在C-波段內(nèi)、以2mW和發(fā)送信道之間的100GHz的間隔而在信道1到79中奇數(shù)編號(hào)的20個(gè)信道上的傳輸?shù)男诺篱g拉曼傾斜，如圖中用W標(biāo)記的點(diǎn)所示，在最高和最低發(fā)送信道之間大約存在0.25dB的拉曼傾斜。在有100GHz間隔的、另外20個(gè)信道上的附加傳輸導(dǎo)致產(chǎn)生大小約為1dB的最高和最低發(fā)送信道間的拉曼傾斜，正如圖中用X標(biāo)記的點(diǎn)所示的。以1mW和50GHz間隔的、來(lái)自C-波段中偶數(shù)編號(hào)信道2到80的額外20個(gè)信道(鄰近的奇數(shù)編號(hào)的信道減少到1mW)的傳輸實(shí)際上并不導(dǎo)致拉曼傾斜中的改變，正如圖中用Y標(biāo)記的點(diǎn)所示的。而以1mW和50GHz間隔、在剩余的偶數(shù)編號(hào)信道上(所有的奇數(shù)編號(hào)的信道減為1mW)另外添加傳送則導(dǎo)致圖中Z所示的沒(méi)有附加的拉曼傾斜的情況。
從圖5中可以明顯看出，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的傳輸而言，當(dāng)使用了40到80個(gè)之間的信道時(shí)，拉曼傾斜相對(duì)地保持恒定在1dB，正如從曲線部分X～Z所看到的那樣。
參考附圖中的圖7，其中顯示了令附圖1中所示的放大器4作為具有增益特性的非線性放大器的效果，該增益特性是隨著所關(guān)注的波段，即C-波段上的波長(zhǎng)而降低。如圖7所示，當(dāng)包括一個(gè)非線性放大器時(shí)，對(duì)大約17個(gè)信道來(lái)說(shuō)(圖中的W’)，信道間的拉曼傾斜初始地從0dB正向上升到約0.16dB，并且對(duì)于以2mW和100GHz間隔的多達(dá)約40個(gè)信道來(lái)說(shuō)(圖中的X’)，所述傾斜逐漸降低至大約-0.20dB。當(dāng)以正常的1mW和50GHz間隔增加另外的信道時(shí)，信道間的拉曼傾斜保持在大約-0.20dB(圖中的Y’和Z’)。放大器的增益特性是使它有一個(gè)-0.8dB的傾斜(增益隨波長(zhǎng)降低)。
比較圖4和圖7可以明顯看出，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明向傳輸添加非線性放大來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用所有的可用C-波段信道時(shí)，C-波段中的末端殘留傾斜從代表常規(guī)傳輸?shù)膱D4所示的1dB減少到圖7所示的-0.2dB，也就是減少0.8dB。
圖4和7所示的末端殘留傾斜適用于包括單一長(zhǎng)度的光纖信號(hào)傳輸電纜的鏈路。超長(zhǎng)距離方案可以包括超過(guò)30個(gè)長(zhǎng)度(也稱為跨距)的光纖傳輸電纜，來(lái)連接相關(guān)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。如果長(zhǎng)距離方案具有30個(gè)跨距，那么當(dāng)應(yīng)用圖4和7所表示的對(duì)于單個(gè)跨距的結(jié)果時(shí)，最終得到的末端剩余傾斜中的總減少量是24dB。
導(dǎo)致產(chǎn)生圖7所示結(jié)果的本傳輸方法的主要特征包括(i)對(duì)從奇數(shù)編號(hào)的信道中選出的開始的40個(gè)信道來(lái)說(shuō)，引入有兩倍的正常功率電平和兩倍的正常頻率間距的信道，也就是說(shuō)，其結(jié)果是在將40個(gè)信道投入操作時(shí)，該光纖中的總功率等價(jià)于80個(gè)常規(guī)信道。由于并未改變?cè)摴饫w中的功率，因此從40到80個(gè)的任何附加信道(現(xiàn)在包括偶數(shù)編號(hào)的信道)不對(duì)系統(tǒng)傾斜具有任何另外的影響。
(ii)以連續(xù)方式添加該開始的40個(gè)信道，也就是說(shuō)，所添加的下一個(gè)信道必須偏移兩倍的信道頻率間隔，例如對(duì)所述的50GHz(80信道)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是偏移100GHz。
(iii)通過(guò)用于偏移該系統(tǒng)拉曼傾斜的摻餌光纖放大器(EDFA)來(lái)添加一個(gè)固定的增益傾斜，由此而減少在40個(gè)信道和80個(gè)信道中出現(xiàn)的末端殘留傾斜。
本方法已經(jīng)相對(duì)于C-波段傳輸來(lái)進(jìn)行描述，但是本方法同樣適用于L-波段傳輸。
權(quán)利要求
1.一種借助傳輸設(shè)備、通過(guò)一長(zhǎng)度的光傳輸電纜進(jìn)行傳輸?shù)姆椒?，其中所述傳輸設(shè)備能夠發(fā)送多個(gè)信號(hào)，并且占用傳輸頻帶中的連續(xù)信道，所述光傳輸信道展現(xiàn)出使能量從該傳輸頻帶一端的較短波長(zhǎng)信號(hào)向該傳輸頻帶另一端的較長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)移的拉曼效應(yīng)，所述方法包括如下步驟以大于最小信道間隔的信道間隔、和以高于使用所述可用信道時(shí)發(fā)送信號(hào)的功率電平，即正常功率電平的功率電平，而在多個(gè)可用信道中發(fā)送信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中首先以較高功率電平在可用信道中的多個(gè)相間信道上發(fā)送信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中是以較高功率電平在所有可用信道中的相間信道上發(fā)送信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中較高功率電平是正常功率電平的兩倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中后續(xù)信號(hào)是以正常功率電平、在被首先發(fā)送的信號(hào)的信道之間的相間信道中發(fā)送的，對(duì)于后續(xù)被發(fā)送信號(hào)的相鄰信道被從較高功率電平降低到正常功率電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，包括如下步驟在信號(hào)行進(jìn)通過(guò)一長(zhǎng)度的傳輸光纖之后非均勻地放大該信號(hào)，其中該傳輸頻帶較長(zhǎng)波長(zhǎng)端的信號(hào)的放大要低于該傳輸頻帶較短波長(zhǎng)端的信號(hào)的放大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，包括在摻餌光纖放大器(EDFA)中非均勻地放大該信號(hào)的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中傳輸頻帶是電磁頻譜的C-波段。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中傳輸頻帶是電磁頻譜的L-波段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中正常功率電平是1毫瓦。
全文摘要
一種減少傳輸設(shè)備中的拉曼傾斜的方法，所述傳輸設(shè)備能夠通過(guò)某一長(zhǎng)度的光傳輸電纜來(lái)發(fā)送多個(gè)信號(hào)，并占用傳輸頻帶中的連續(xù)信道，所述光傳輸電纜展現(xiàn)出使能量從該傳輸頻帶一段的較短波長(zhǎng)信號(hào)向該傳輸頻帶另一端的較長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)移的拉曼效應(yīng)，所述方法包括以高于正常的功率電平、以兩倍的信道頻率間隔來(lái)發(fā)送最大數(shù)量信號(hào)中的一半的信號(hào)，并且在少于全部可用信道的選定信道中以正常信道間隔、以正常頻率電平來(lái)發(fā)送信號(hào)。隨著以較低頻率信道間隔來(lái)添加新信道，這兩個(gè)相鄰信道的功率都被降低到正常功率電平。
文檔編號(hào)H04B10/291GK1557060SQ02818337
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2002年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者M·F·C·斯蒂芬斯, M F C 斯蒂芬斯, N·J·多蘭, 多蘭, S·阿勒斯頓, 賬茍 申請(qǐng)人:馬科尼英國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司