[發明專利]一種光纖非線性和色散效應補償裝置

有效

• 申請號: 201410351188.4
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104125017B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 周俊鶴;操硯茹
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04B10/2513
• 分類號: H04B10/2513;H04B10/2543
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及光纖傳輸系統，尤其是涉及一種光纖非線性和色散效應補償裝置。

背景技術

在高速光纖傳輸系統中，引起傳輸損耗以及波形失真的兩個最主要的因素就是光纖的色散以及非線性效應。光纖色散會導致脈沖的展寬，從而會影響數據傳輸速率以及傳輸距離。光纖非線性效應的強弱取決于入射光強，它會限制發送端信號的功率。因此，光纖色散以及非線性效應成為了實現超高速、超長距離光纖傳輸的一個最大障礙。反向傳輸能夠同時補償光纖的色散以及非線性效應，因而在光纖傳輸系統中得到了廣泛應用。

反向傳輸實質是光纖傳輸的一個逆過程，該過程可以通過數字信號處理或采用具有與原光纖相反的參數的光學器件來實現。在反向傳輸過程中，由于色散和非線性效應的相互作用，色散需要被完全補償而光纖非線性需要被部分補償。在光纖傳輸過程中，非線性效應會使信號產生非線性相移，因此補償光纖非線性需要產生相應的負的非線性相移。但是由于噪聲等隨機因素對信號幅值的影響，需要補償的相位值是很難確定的。在零色散光纖中，有噪聲時的最佳相移值大約是無噪聲時相移值的一半，并且這個比例會隨著色散值的不同而發生改變。現有的基于反向傳輸的接收機中，控制非線性補償的參數大多是不可變的，即每一段反向傳輸所補償的相移值是恒定的。雖然通過仿真以及實測可以找到一個最佳的相移值使得接收信號的誤碼率達到最小，但這種方法并不能完全的補償光纖的非線性效應，仍具有很大的改良空間。另外也有對每一段的非線性補償系數都進行優化的方法，該方法雖然能得到很好的補償效果，但是其復雜度高，工作量大，不易于操作。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種實現復雜度低、誤碼率低的光纖非線性和色散效應補償裝置

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種光纖非線性和色散效應補償裝置，由多段反向傳輸模塊級聯而成，該裝置的非線性補償參數成線性變化；

所述反向傳輸模塊滿足以下反向傳輸方程：

∂A∂z=(-D^-ξN^)A]]>

其中，A為光纖信號的包絡，z為傳輸距離，分別為線性算子與非線性算子，α，β₂，β₃分別代表衰減、群速度色散以及色散斜率，γ代表非線性系數，ξ為非線性補償參數，0≤ξ≤1，ξ隨著反向傳輸模塊的段數成線性變化。

所述反向傳輸模塊的實現方式為數字信號處理方式，具體為：

采用兩個參數a，b控制ξ的大小，使ξ值隨反向傳輸段數成線性變化，即ξ＝an+b，n表示第n段反向傳輸模塊，n＝1，2，...，N，N為反向傳輸模塊的總段數。

所述參數a，b采用梯度下降法實現自適應調節。

所述反向傳輸模塊的實現方式為光學器件，此時，每段反向傳輸模塊包括硅波導、波導耦合器、環形諧振腔和色散補償波導，每段反向傳輸模塊的所述硅波導、色散補償波導依次順序連接，所述環形諧振腔設在硅波導上，所述波導耦合器設置在硅波導和環形諧振腔之間，多段反向傳輸模塊級聯后的兩端分別設有光纖-波導耦合器。

所述環形諧振腔產生用于補償光纖的非線性效應的非線性相移，該非線性相移的值隨著硅波導和環形諧振腔之間耦合系數的改變成線性變化。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

一、與固定的非線性補償參數相比，本發明誤碼率大大降低，能夠適用于更長距離、更高速率的光纖傳輸；與對每一段非線性補償參數都進行優化的方法相比，本發明只需優化最多兩個系數，大大降低了系統復雜度，減少了工作量。

二、采用數字信號處理實現的非線性補償參數成線性變化的光纖非線性和色散效應補償裝置能夠靈活的改變非線性的補償值，其非線性補償值的控制參數可以隨接收信號誤碼率的大小進行自適應調節。