[發明專利]一種光弧子光傳輸系統

在審

• 申請號: 201410504706.1
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104506237A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 戴睿;徐澤暉;張穎;楊鴻昌;徐亮;張瑞強;杜書;陳昶
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司信息通信公司;國家電網公司
• 主分類號: H04B10/2525
• 分類號: H04B10/2525;H04B10/25
• 代理公司: 北京恒都律師事務所 11395
• 代理人: 李向東

技術領域

本發明涉及通信領域，特別涉及一種光弧子光傳輸系統。

背景技術

隨著電網業務的不斷拓展，電力通信傳輸系統的傳輸速率越來越高、距離越來越長。

如何在高速率長距離的情況下，保證傳輸信號的質量已經成為當務之急。在光傳輸系統中，限制光纖通信高速率、長距離傳輸的主要因素是光纖的衰耗和色散，對于常規的線性光纖通信系統而言,限制其傳輸容量和距離的主要因素是光纖的損耗和色散。

隨著光纖制作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限,因此光纖色散便成為實現超大容量光纖通信函待解決的問題。光纖的色散,使得光脈沖中不同波長的光傳播速度不一致,結果導致光脈沖展寬,限制了傳輸容量和傳輸距離，由光纖的非線性所產生的光孤子可抵消光纖色散的作用。

對于色度色散，目前主要是通過色散補償光纖(DCF)或光纖布喇格光柵(FBG)實現的。利用DCF進行色散補償是目前應用最多的補償方案，由于色散補償光纖具有負色散系數，可以抵消由常規光纖造成的色散。DCF結構簡單、技術成熟，但缺點是降低了光纖的有效截面積，增加了傳輸損耗，并影響了非線性效應，需要利用光放大器的多余增益來補償。利用FBG進行色散補償是使不同波長的光經歷不同的傳輸路徑，傳輸速度快的波長在光柵中通過較長的距離,而速度慢的波長則經歷較短的距離。FBG具有插入損耗低、無非線性效應等特點，可以作為DCF的替代方案。

當信號速率較低時,采用固定色散補償即可，而隨著信號速率的提高、系統信道數目的增多，系統對一些時變參數的微小變化都會比較敏感，如器件的老化、路由的變化等，因此需要對系統進行可調的色散補償.此外,由于光纖的色散隨波長的不同而不同,色散補償時還需注意殘留色散問題，需要采用色散斜率補償，這就增加了補償的難度。

發明內容

高速、長距離光纖通信的發展遇到的根本困難是光纖色散引起的光脈沖信號展寬導致鄰碼串擾。理論及實驗證明，對超長距離傳輸的強度調制直接探測光纖通訊系統，傳輸速度難以超過10Gbit/s。實際上，由于光弧子通信能采用光時分、光偏分及光波分等多種復用技術，其傳輸碼率有極大的提高潛力，光弧子是光波能量的特定傳輸方式。理想光纖中的一階光弧子傳輸可保持光纖脈沖形狀不變，是高速長距離光通信的理想方式。由于高階光弧子的波形在傳輸過程中周期性變化，選取適當的光纖長度，可實現光脈沖壓縮，這是得到皮秒及飛秒光脈沖的有效手段。因此，利用光孤子進行通信可以很好地解決這個問題。

光脈沖在光纖中傳播，當光強密度足夠大時會引起光脈沖變窄，脈沖寬度不到1個Ps，這是非線性光學中的一種現象,稱為光孤子現象。若使用光孤子進行通信可使光纖的帶寬增加10一100倍，使通信距離與速度大幅度地提高。

對于常規的線性光纖通信系統而言，限制其傳輸容量和距離的主要因素是光纖的損耗和色散。隨著光纖制作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限,因此光纖色散便成為實現超大容量光纖通信函待解決的問題。光纖的色散,使得光脈沖中不同波長的光傳播速度不一致，結果導致光脈沖展寬，限制了傳輸容量和傳輸距離。由光纖的非線性所產生的光孤子可抵消光纖色散的作用。

光弧子傳輸的原理，光弧子的形成歸因于光纖的非線性自相位調制與色散效應對光脈沖的平衡作用。具有一定光譜寬度的光脈沖在色散光纖中傳輸時，其不同頻率成份具有不同傳輸速度，因此光脈沖寬度不斷展寬。若光脈沖功率較強，在光纖中傳輸時有明顯的非線性效應(Kerr效應)時，傳輸特性有顯著的變化。由于克爾效應,光纖的折射率可表示為:

n＝n₀+n₂I??(1)

式中n₀為常數，第二項表明光纖的折射率與傳輸的光強I有關，n:為非線性折射率系數，對于石英光纖，n₂＝3×10^-20m²/W。當光脈沖在光纖中傳輸距離z后，產生與光強有關的相位移動

光脈沖在不同頻率瞬間有不同的光強，因而有不同的相位移動。因光場本身的變化引起的相移，稱為自相位調制。自相位調制引起的頻率移動為