一种使用光纤光栅色散补偿器串扰抑制方法及装置

摘要

一种使用光纤光栅色散补偿器串扰抑制方法及装置，在WDM系统中基于多信道光纤光栅的色散补偿，包括宽带光纤光栅、取样光纤光栅和超叠加光纤光栅，采用串联的窄带光纤光栅等几种方式。不论采用哪种方式，系统的串扰都包括由光纤光栅的有限消光比引起的线性串扰和交叉相位调制引起的非线性串扰两种。本发明对线性串扰和非线性串扰都具有抑制功能。提出了只在邻近信道间引入随机时延差的交叉相位调制抑制器。本发明提出的基于啁啾光纤光栅的色散补偿器实际上是色散补偿和交叉相位调制抑制一体化的方案，结构简单，系统成本增加很少，而且没有额外的插损。

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种使用光纤光栅色散补偿器串扰抑制方法及装置，属于光纤通信系统技术领域。

背景技术

近年来，在信息技术领域，随着光纤通信和色散补偿技术的迅速发展，高速光通信实验系统的传输速率已达到几十Gb/s以上，传输信道达到几十个信道，多通道的色散补偿技术成为促进光纤通信发展的一项关键技术。迄今为止，国际、国内多是采用色散补偿光纤(DCF)来进行色散补偿，然而，DCF损耗大，光纤的非线性强，这对于多信道的光纤传输是非常不利的，而且用DCF很难实现大范围的色散斜率的补偿。用Chirp光纤光栅对常规光纤的色散进行补偿，具有成本低、结构简单、插入损耗小和性能可靠等多方面的优点。因此，采用光纤光栅色散补偿是一种具有应用前景的色散补偿方法。

但是，用光纤光栅对多信道光纤通信系统进行色散补偿的时候，由于光栅串联时带外色散对其他光栅的时延有影响，影响与光栅波长间隔与级联的光栅的个数有关。有人采用多信道光纤光栅(如强度取样光栅和超叠加光纤光栅)来进行多信道的色散补偿，然而，考虑到光致折射率调制的饱和效应，当信道数增大时光纤光栅的相位和幅度都会产生畸变，这就大大限制了更多信道光纤光栅的制作。因此，人们又发明了相位取样光纤光栅。但是，不论采用任何一种方法来制作Chirp光纤光栅时，由于各种因素影响，使光纤光栅的反射谱和群时延曲线都不可能是理想的，而且会产生旁瓣。当旁瓣落入其它波长的信道内就会产生信道内的相干串扰。

与色散补偿光纤相比，光纤光栅具有比较小的非线性，但在DWDM系统中，当信道数很多，尤其是信道间的间隔很小(0.4nm)的时候，交叉相位调制作用强烈。人们有用复用/解复用器加光纤延迟线和串联的均匀光纤光栅来做交叉相位调制抑制器的。但是，由于其结构复杂、增大系统的损耗和增加系统的成本等不利因素，其应用非常有限。目前，一般是采用复杂的色散管理来抑制交叉相位调制作用。但是，对于基于DCF色散补偿的系统，其最优的色散补偿率范围和残余色散的容限都非常小。这是由于光纤的色散较大，系统的色散补偿率要接近1，否则脉冲将发生严重的展宽，信道内的码间串扰将比较严重；而系统的色散补偿率要接近1的时候，如上文所示的，又会引起交叉相位调制的谐振。因此，对基于DCF+G.652光纤的系统来说，抑制其自相位调制和交叉相位调制的要求是相互矛盾的，因此，它的色散补偿率范围和残余色散的容限都非常小，实际上，很难运用到超长距离的DWDM系统中。

由于非线性串扰(交叉相位调制和四波混频效应)主要是由邻近信道引起的，因此，实际上不需要对每一个信道间都引入随机时延差，而只要在邻近信道间引入随机时延差就可以了，所以，本专利提出的色散补偿器，只在邻近信道间引入随机时延差，就能够有效地抑制交叉相位调制效应。

发明内容

为了克服现有的技术不足，本发明提供一种使用光纤光栅色散补偿器串扰抑制方法及装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种使用光纤光栅色散补偿器串扰抑制方法；含有以下步骤；

步骤1：对信道进行分组，使用光纤光栅补偿多信道的色散；

步骤2：制作光纤光栅的时候，把每组信道用一根光纤光栅进行色散补偿，采取强度取样光纤光栅或相位取样光纤光栅或是超叠加光纤光栅等；

步骤3：在邻近信道间引入随机相位差抑制非线性串扰，不同组的光纤光栅用较长的光纤L1，L2连接起来，同组的光纤光栅1，2，3用已有的超叠加(superimpose)光纤光栅，强度取样光纤光栅或相位取样光纤光栅等任何一种制作方法来制作；

步骤4：采用增大光纤光栅之间的长度的方法，减小光纤光栅的线性串扰，在光纤光栅进行串联的时候，要超过光源的相干长度。

一种光纤光栅色散补偿器串扰抑制装置：为一种在光通信中使用的光纤光栅多信道色散补偿器。本专利提出了具有抑制串扰的功能的色散补偿器，只在邻近信道间引入随机时延差来抑制交叉相位调制。其结构如图3所示，利用几个波长交错的多波长光纤光栅组成。

它具有抑制串扰的功能。在已有的WDM系统中基于多信道光纤光栅的色散补偿，包括宽带光纤光栅、取样光纤光栅和超叠加光纤光栅，和采用串联的窄带光纤光栅等几种方式。不论采用哪种方式，系统的串扰都包括由光纤光栅的有限边模抑制比引起的线性串扰和交叉相位调制引起的非线性串扰两种。而本发明提出的这种光纤光栅色散补偿器是介于窄带光纤光栅色散补偿和多波长光纤光栅色散补偿器之间的一种色散补偿方式，对线性串扰和非线性串扰都具有抑制功能。

由于写入的光纤光栅不可能是理想的带通或带阻，总会有边瓣存在，边瓣的反射会影响其他级联光栅的带内平坦性，更为严重的是，由于边瓣反射的光会落在其它级联光栅的带内，与该信道的信号光是同频率的光，能够发生相干现象，这就会使其他级联光栅的时延纹波变大，引起被补偿信号波形劣化，使系统的功率代价增大。不论使用哪种光纤光栅，这种串扰都是存在的。考虑到通信中实际使用的激光器都是有一定的带宽的，因此，不能把它简单的当成是单色光，而应该看作是一种部分相干光。它在相干空间的范围内是相干的，而超出了相干空间之外就是非相干的。如果当带外反射和相邻信道的光纤光栅反射的光信号处在相干空间之外，两束光就不会发生干涉，这样，相邻信道的光纤光栅的串扰就由相干串扰退化为非相干串扰。因此，在把光纤光栅进行串联的时候，可以考察光源的相干长度，使得光纤光栅之间的距离大于激光的相干长度，使得光纤光栅的串扰退化为非相干串扰。

本发明效果，在信道间引入随机时延差会减弱交叉相位调制的影响，人们有用复用/解复用器加光纤延迟线和串联的均匀光纤光栅来做交叉相位调制抑制器的。但是，由于其结构复杂、增大系统的损耗和增加系统的成本等不利因素，其应用非常有限。由于非线性串扰(交叉相位调制和四波混频效应)主要是由邻近信道引起的，因此，实际上不需要对每一个信道间都引入随机时延差，而只要在邻近信道间引入随机时延差就可以了，所以，本专利提出了具有抑制串扰的功能的色散补偿器，只在邻近信道间引入随机时延差来抑制交叉相位调制。只在相邻的不同组信道间引入了随机时延差，在同组的信道间相应的信道间没有时延差，测量串联光纤光栅的群时延曲线观察到，其群时延曲线与串联的窄带光纤光栅和单个的多信道光纤光栅都不同，只有邻近信道引入了群时延，而同组的信道间的时延差是一致的。

本专利提出的基于啁啾光纤光栅的具有抑制串扰功能的色散补偿器，结构简单，系统成本增加很少，而且没有额外的插损。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1.a.单个光纤光栅的反射谱和时延；

图1.b.串联后该光纤光栅的反射谱和时延；

图2.是距离L＞3m时串联光纤光栅的反射谱和时延；

图3.具有抑制串扰功能的取样光纤光栅的示意图；

图4.(a).普通取样光纤光栅的群时延曲线示意图；

图4.(b).具有抑制串扰功能的取样光纤光栅的群时延曲线示意图。

具体实施方式

实施例1：由于写入的光栅不可能是理想的带通或带阻，总会有边瓣存在，边瓣的反射会影响其他级联光栅的带内平坦性，更为严重的是，由于边瓣反射的光会落在其它级联光栅的带内，与该信道的信号光是同频率的光，能够发生相干现象，这就会使其他级联光栅的时延纹波变大，引起被补偿信号波形劣化，使系统的功率代价增大。不论使用哪种光纤光栅，这种串扰都是存在的。

虽然光纤光栅的串扰很弱，但由于相干作用，它还是会对系统产生很不利的影响。考虑到通信中实际使用激光器和传输的信号都是有一定的带宽的，因此，不能把它简单的当成是单色的。这是一种部分相干光。它在相干空间的范围内是相干的。当带外反射和相邻信道的光纤光栅反射的光信号处在相干空间之内，那么两束光会发生干涉。光纤光栅的群时延纹波会发生恶化，光脉冲的波形会发生一定的畸变，这对光信号的传输是非常不利的。但是，如果当带外反射和相邻信道的光纤光栅反射的光信号处在相干空间之外，两束光就不会发生干涉，这样，相邻信道的光纤光栅的串扰就由相干串扰退化为非相干串扰。

对于部分相干光来说，互相关函数为