色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿方法及装置

摘要

本发明公开了一种色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿方法，该方法首先用红蓝带分波器将密集波分复用(DWDM)信号分解为红波带和蓝波带，再采用负色散补偿模块(－DCM)对红波带信号进行补偿，采用正色散补偿模块(+DCM)对蓝波带信号进行补偿，最后用红蓝波带合波器合成补偿后的信号；为使红波带和蓝波带在红蓝带合波器的输出端功率保持平衡，还可以用可调光衰减器调节红波带或蓝波带的光功率；上述负色散补偿模块和正色散补偿模块可以采用成本低廉的色散补偿模块，例如针对G.652光纤的色散补偿模块，这样就使得本发明更加经济实用。本发明同时还公开了色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿装置。

说明书

技术领域

本发明涉及光信号传输中的色散补偿方法及装置，尤其是色散位移光纤(G.653光纤)C波段波分信号传输中的色散补偿方法及装置。

背景技术

采用G.653光纤在零色散波长1550nm附近进行单波传输的色散值很小，经过长距离传输后系统积累的色散同样很小，在不需要补偿的情况下就可以得到很好的传输性能，因此，这种光纤在全球许多地方得到了大量的应用。但是采用这种光纤进行密集波分复用(DWDM)波分信号传输时，正是由于色散值很小，使得DWDM波分信号传输时会产生严重的四波混频(FWM)效应，导致严重的同频串扰或异频串扰，并大大降低了系统光信噪比(OSNR)，因而在G.653光纤上传输C波段波分信号非常困难。为了充分利用已经敷设的大量的G.653光纤，通过将DWDM信号尽量在远离零色散波长的两侧也即蓝波带和红波带内传输的方法，由于在蓝波带有较大的负色散，并且越远离零色散波长，也即是波长越短，负色散的绝对值也越大；而在红波带有较大的正色散，并且越远离零色散波长，也即是波长越大，正色散也越大；从而可以有效的抑制FWM效应，在一定程度上解决C波段波分DWDM信号在G.653光纤中传输问题。但是，在上述G.653光纤C波段波分传输方案中，虽然G.653光纤的色散值很小，但是如果传输的距离很长，同样会积累起较大的色散，如果这个色散值超过了接收机的色散容限，则需要进行色散补偿，由于红蓝波带分别处在G.653光纤零色散波长的两边，红波带积累正色散，而蓝波带积累负色散，因此红蓝波带的补偿方式完全相反，需要特殊的G.653色散补偿方案。由于G.653光纤的特殊性，目前还没有针对G.653光纤C波段波分传输的色散补偿方案，这使得G.653光纤C波段波分DWDM信号只能在较短的距离内传输，从而严重的降低了DWDM系统的性能价格比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实用的G.653光纤C波段波分信号传输中的色散补偿方法以及进行色散补偿的装置。

为达到上述目的，本发明提供的色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿方法，包括：

步骤1：用红蓝带分波器将密集波分复用(DWDM)信号分解为红波带和蓝波带；

步骤2：采用负色散补偿模块(-DCM)对红波带信号进行补偿，采用正色散补偿模块(+DCM)对蓝波带信号进行补偿；

步骤3：用红蓝波带合波器合成补偿后的信号。

在步骤2和步骤3之间包括：用可调光衰减器调节红波带或蓝波带的光功率，使红波带和蓝波带在红蓝带合波器的输出端功率保持平衡。

在对红波带信号进行补偿时，按照下述公式确定能够补偿的红波带的波长范围：

Δλ＝-[D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]*{[M-D_D(λ_max)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]/：

      [D₆₅₃(λ_max)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]-1}

上述公式中，D₆₅₃(λ_max)为最长波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653光纤的长度，D_D(λ_max)为色散补偿模块在最长波长处的色散系数，S₆₅₃为G.653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为色散补偿模块的色散斜率，L_D为色散补偿模块的长度，M为系统接收机的色散容限的下限。

在对蓝波带信号进行补偿时，按照下述公式确定能够补偿的蓝波带的波长范围：

Δλ＝[D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]*{[N-D_D(λ_min)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]/；

      [D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]-1}

上述公式中，D₆₅₃(λ_min)为最短波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653光纤的长度，D_D(λ_min)为色散补偿模块在最短波长处的色散系数，S₆₅₃为G.653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为色散补偿模块的色散斜率，L_D为色散补偿模块的长度，N为系统接收机的色散容限的上限。

本发明提供的色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿装置，包括：红蓝带分波器、负色散补偿模块(-DCM)和/或正色散补偿模块(+DCM)、红蓝带合波器，其中：

红蓝带分波器，用于将密集波分复用(DWDM)信号分解为红波带和蓝波带；

负色散补偿模块(-DCM)，用于对红波带信号进行补偿，其能够补偿的红波带的波长范围为：

Δλ＝-[D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]*{[M-D_D(λ_max)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]/：

      [D₆₅₃(λ_max)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]-1}

上述公式中，D₆₅₃(λ_max)为最长波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653光纤的长度，D_D(λ_max)为色散补偿模块在最长波长处的色散系数，S₆₅₃为G.653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为色散补偿模块的色散斜率，L_D为色散补偿模块的长度，M为系统接收机的色散容限的下限；

正色散补偿模块(+DCM)，用于对蓝波带信号进行补偿，其能够补偿的蓝波带的波长范围为：

Δλ＝[D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]*{[N-D_D(λ_min)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]/；

      [D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]-1}

上述公式中，D₆₅₃(λ_min)为最短波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653光纤的长度，D_D(λ_min)为色散补偿模块在最短波长处的色散系数，S₆₅₃为G.653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为色散补偿模块的色散斜率，L_D为色散补偿模块的长度，N为系统接收机的色散容限的上限；

红蓝带合波器，用于合成补偿后的信号。

在负色散补偿模块与红蓝带合波器之间，以及/或者在正色散补偿模块与红蓝带合波器之间分别设有可调光衰减器，用于使红波带和蓝波带在红蓝带合波器的输出端功率保持平衡。

所述负色散补偿模块采用针对G.652光纤的色散补偿模块或者采用针对G.655光纤的色散补偿模块；所述正色散补偿模块是G.652光纤。

由于本发明提供了实用的G.653光纤C波段波分信号传输中的色散补偿方法以及进行色散补偿的装置，能够对G.653光纤C波段波分传输系统进行色散补偿，由于方案中可以采用通常的红蓝带分波器和红蓝带合波器，其隔离度通常都有14dB以上，并且G.653光纤C波段传输方案中，红蓝波带远离零色散波长，因此总的隔离度可以达到28dB以上，隔离度相当好；同时红蓝带分波器和红蓝带合波器技术成熟，成本低廉，并且所述负色散补偿模块和所述正色散补偿模块可以采用成本低廉的色散补偿模块，例如针对G.652光纤的色散补偿模块，这样就使得本发明更加经济实用。

附图说明

图1是本发明所述方法的实施例流程图；

图2是本发明所述装置的实施例结构图。

具体实施方式

在目前的G.653光纤C波段波分传输方案中，系统使用的波长可以按照G.653光纤的零色散波长1550nm分为红波带和蓝波带两种，并且尽量靠近C波段两端的波长，从而可以得到较大的色散值，使得四波混频FWM较小，从而使得系统有更好的性能。由于红蓝波带分别处在G.653光纤零色散波长的两边，假设在红波带和蓝波带的信号传输符合国际电联电信标准部(ITU-T)推荐的G.653光纤标准，G.653光纤在1535nm到1560nm色散系数为-3.0～2.8ps/nm/km，这样红波带和蓝波带在传输不很远的距离上就会积累起很大的色散，即使按照日本腾仓公司典型的G.653光纤的色散-0.8～1ps/nm/km来计算，在传输几百公里时也同样会积累比较大的色散，从而使得系统处于色散受限状态，如果系统色散超过了接收机的色散容限，则需要对系统进行合适的色散补偿。由于红蓝波带分别处在G.653光纤零色散波长的两边，红蓝带积累的色散量相反，红波带积累正色散，蓝波带积累负色散，因此需要分别补偿。

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明所述方法的实施例流程图。按照图1，首先在步骤1用红蓝带分波器将密集波分复用(DWDM)信号分解为红波带和蓝波带，然后在步骤2采用负色散补偿模块(-DCM)对红波带信号进行补偿，采用正色散补偿模块(+DCM)对蓝波带信号进行补偿；接着在步骤3用可调光衰减器来调节光功率，使得红波带和蓝波带在红蓝带合波器的输出端功率保持平衡，从而各波的功率比较均衡，不会影响系统的性能；最后在步骤4用红蓝波带合波器合成补偿后经功率调节的信号。

在上述步骤2中，对所述红波带或蓝波带的信号进行补偿是根据实际需要进行的，例如可能仅需要对红波带或蓝波带信号进行补偿，而不需要都进行补偿，也可能都进行补偿。

上述色散补偿模块可以是针对G.652或G.655光纤的色散补偿模块，即补偿G.652或G.655光纤的色散补偿模块，考虑到系统成本，最好使用针对G.652光纤的色散补偿模块，这样可以降低系统的成本。由于G.652光纤为普通单模光纤，它的色散值通常为17ps/nm/km，由于G.652光纤在蓝波带内都是正色散，因此可以补偿蓝波带内色散值为负的G.653光纤，同时由于G.652光纤的色散很大，因此使用很少的G.652光纤就可以补偿到接收机容限范围。

由于在上述补偿方法中分别使用红、蓝带分波器和红、蓝带合波器，而通常的红、蓝带分波器和红、蓝带合波器的隔离度都有14dB以上，并且G.653光纤C波段传输方案中，红蓝波带远离零色散波长，因此总的隔离度可以达到28dB以上，隔离度相当好；同时红蓝带分波器和红蓝带合波器技术很成熟，成本低廉，因此这种G.653光纤C波段色散补偿模块经济实用，成本非常低。

在确定色散补偿范围时，由于G.653光纤和色散补偿模块的的色散效率不同，只能在一定的色散补偿范围内才能保证DWDM信号中每个信号都能够满足色散要求，假设系统接收机的色散容限T为M＜T＜N，则在波长小于1550nm的蓝波带，最短波长为λ_min，能够满足色散要求的波长范围为Δλ₁，则蓝波带范围内的最长波长为λ_min+Δλ₁，因此，蓝波带内的各个波要能满足色散补偿要求则需要有如下公式成立：

       M＜D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃+D_D(λ_min)*L_D＜N

       M＜[D₆₅₃(λ_min)+S₆₅₃*Δλ₁]*L₆₅₃+[D_D(λ_min)+S_D*Δλ₁]*L_D＜N

其中，D₆₅₃(λ_min)为最短波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653的长度，D_D(λ_min)为DCM色散补偿模块在最短波长处的色散系数，S₆₅₃为653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为DCM的色散斜率，L_D为DCM模块的长度。这样，我们就可以得到在这种色散补偿方式不需要色散补偿和需要色散补偿情况下能够补偿到的红波带的最小波长范围

       Δλ₁＝[N-D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃]/[L₆₅₃*S₆₅₃](不需要补偿)Δλ₁＝[N-D_D(λ_min)*L_D-D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃]/[L₆₅₃*S₆₅₃+L_D*S_D](需要补偿)

同时，有色散补偿时的的蓝波带的最小波长范围可以简化为653光纤总色散的函数，所述653光纤总色散就是653光纤色散值和653光纤长度的乘积，从而可以得出在不同系统条件下的可以补偿的蓝波带的波长范围：

Δλ₁＝[D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]*{[N-D_D(λ_min)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]/

        [D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]-1}

同样，也可以得到红波段的色散补偿波长范围，仍然假设系统接收机的色散容限T为M＜T＜N，则在波长大于1550nm的红波带，最长波长为λ_max，能够满足色散要求的波长范围为Δλ₂，则红带范围内的最长波长为λ_max-Δλ₂，因此，有如下公式成立：

         M＜D₆₅₃(λ_max)*L₆₅₃+D_D(λ_max)*L_D＜N

         M＜[D₆₅₃(λ_max)-S₆₅₃*Δλ₂]*L₆₅₃+[D_D(λ_max)-S_D*Δλ₂]*L_D＜N

其中，D₆₅₃(λ_max)为最长波长λ_max处的色散系数，D_D(λ_max)为DCM色散补偿模块在最长波长λ_max处的色散系数，其他参数和蓝波带中定义的参数相同。这样，就可以分别得到该色散补偿方式下不需要色散补偿和需要色散补偿情况下能够补偿到的红波带的最小波长范围：

Δλ₂＝-[M-D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃]/[L₆₅₃*S₆₅₃](不需要补偿)

Δλ₂＝-[D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]*{[M-D_D(λ_max)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]/(需

        [D₆₅₃(λ_max)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]-1}要补偿)

通过以上公式所述的计算方法，可以得到不同光纤参数、不同补偿模块参数和不同系统参数条件下能够对蓝波带和红波带进行色散补偿的最小的波长范围，由于可以把参数的符号一起带到公式进行计算，因此具有很好的灵活性和适用性，很容易处理光纤参数变化非常大的G.653光纤等各种复杂情况。

图2是本发明所述装置的实施例结构图。图2所示的色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿装置，包括红蓝带分波器1、负色散补偿模块(-DCM)2、正色散补偿模块(+DCM)3、红蓝带合波器6以及在负色散补偿模块与红蓝带合波器之间，以及在正色散补偿模块与红蓝带合波器之间的可调光衰减器4、5；其中：

红蓝带分波器1，用于将密集波分复用(DWDM)信号分解为红波带和蓝波带；

负色散补偿模块(-DCM)2，用于对红波带信号进行补偿；

正色散补偿模块(+DCM)3，用于对蓝波带信号进行补偿；

可调光衰减器4、5，用于使红波带和蓝波带在红蓝带合波器的输出端功率保持平衡；

红蓝带合波器，用于合成补偿后的信号。

上述可调光衰减器4、5使红波带和蓝波带在红蓝带合波器的输出端功率保持平衡，是通过调节光功率实现的，进而使各个波的功率比较均衡，不影响系统性能；

在图2中，-DCM和+DCM都是可以根据实际情况选择的，红波带系统色散值超过接收容限时使用-DCM，蓝波带系统色散值超过接收容限时使用+DCM，红波带系统色散值和蓝波带系统色散值都超过接收容限时则-DCM和+DCM都使用。因此，在仅需要对红波带的信号进行补偿时，所述色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿装置就包括红蓝带分波器、负色散补偿模块(-DCM)、红蓝带合波器，还可以根据需要选用设置在负色散补偿模块与红蓝带合波器之间的可调光衰减器。

在仅需要对蓝波带的信号进行补偿时，所述色散位移光纤C波段波分信号传输中的色散补偿装置就包括红蓝带分波器、正色散补偿模块(+DCM)，红蓝带合波器，还可以根据需要选用设置在正色散补偿模块与红蓝带合波器之间设有可调光衰减器。

在本发明提供的上述装置中，用于对红波带信号进行补偿的负色散补偿模块(-DCM)能够补偿的红波带的波长范围为：

Δλ＝-[D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]*{[M-D_D(λ_max)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]/；

      [D₆₅₃(λ_max)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_max)/S₆₅₃]-1}

上述公式中，D₆₅₃(λ_max)为最长波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653光纤的长度，D_D(λ_max)为色散补偿模块在最长波长处的色散系数，S₆₅₃为G.653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为色散补偿模块的色散斜率，L_D为色散补偿模块的长度，M为系统接收机的色散容限的下限。

用于对蓝波带信号进行补偿的正色散补偿模块(+DCM)能够补偿的蓝波带的波长范围为：

Δλ＝[D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]*{[N-D_D(λ_min)*L_D+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]/  ；

      [D₆₅₃(λ_min)*L₆₅₃+L_D*S_D*D₆₅₃(λ_min)/S₆₅₃]-1}

上述公式中，D₆₅₃(λ_min)为最短波长处的色散系数，L₆₅₃为系统的G.653光纤的长度，D_D(λ_min)为色散补偿模块在最短波长处的色散系数，S₆₅₃为G.653光纤的色散斜率，并且大于零，S_D为色散补偿模块的色散斜率，L_D为色散补偿模块的长度，N为系统接收机的色散容限的上限。

在上面所述的所有色散补偿装置中，所述色散补偿模块，所述负色散补偿模块是针对G.655光纤或G.652光纤的色散补偿模块；所述正色散补偿模块是G.652光纤，也可以是G.655光纤，但是考虑到用G.655光纤补偿的系统成本较高，最好使用G.652光纤。

事实上，当系统传输的信号只有红波带或只有蓝波带时，或者只有红波带的一部分或只有蓝波带的一部分时，则在补偿装置中，可以不选用红蓝带分波器和红蓝带合波器和可调光衰减器。