[发明专利]减小非线性效应造成的退化的光信号传输方法

说明书

本发明涉及这样的光通信系统，其性能易受非线性光学效应造成退化的影响。尤其是，本发明具体涉及采用波分多路复用技术(WDM)的系统。

参照图1，典型的光纤通信系统包括：载信息的光信号源10和光纤传输线15，用于传送信号到至少一个光接收机20。在考虑长距离传输的情况下，例如，传输距离在100公里或100公里以上的量级，通常包含若干个中继器25，用于信号恢复和放大。光纤跨度30在每对相邻中继器之间延伸，通常还在源到第一个中继器之间延伸。通常，每个光纤跨度往往在中继器内的光放大器35，40中终止。这种光放大器通常是离散的或局部泵浦的放大器，其意思是，泵浦辐射源与增益介质同在一处。这种典型的离散放大器35是由一段掺铒光纤构成的，连接到作为泵浦辐射源的半导体激光器。

应当注意，在接收机20之前的最后一个离散放大器(在图中用放大器40表示)的特征通常是“前置放大器”而不是“转发放大器”，因为它的主要功能往往是使到达信号适合于接收，而不是转发到下一个光纤跨度。

为了通过增大相邻中继器之间的距离改善经济效益，除了离散放大以外还对利用分布放大产生越来越大的兴趣。若放大是在一段延伸的距离上发生的，我们说该放大是“分布的”，例如，总的增益恰好够补偿在这段距离上的光纤损耗，或在任何的情况下，总的增益是小于每米0.1dB的量级。

分布放大器通常是远程泵浦的，其意思是，泵浦辐射源不与增益介质同在一处。例如，Raman放大器的增益介质通常是组成跨度30的光纤纤芯。(必须不掺有旋光材料，使纤芯成为所要求的有效增益介质)。位于远处的泵浦辐射源50接入到光纤段55中的跨度30。虽然不一定是必需的，如图1所示，把源50安装在要泵浦的跨度之后的中继器内往往是很方便的。Raman泵浦源通常是半导体激光器。

例如，在L.E.Eskildsen等人于1996年6月6日申请的美国专利申请序列号No.08/659,609中描述Raman放大，其标题为“提高Raman放大传输容量的系统和方法”。

除了Raman放大以外，还提出过其他形式的远程泵浦的分布放大。例如，低度掺铒包含在构成光纤跨度的光纤纤芯内，从诸如中继器的远程位置提供泵浦。例如，在J.R.Simpson等人的“分布掺铒光纤放大器”文章中描述这种技术，Paper PD-19，Proc.OFC 1990，PD19-1至PD-4页。在E.Desurvire所著掺铒光纤放大器一书中也描述过分布掺铒放大器，第2.6节，121-136页。

此外，应当注意，远程泵浦放大不一定是“分布的”，而可以是集总放大。例如，通过远程泵浦一段有中度或高度掺杂的掺铒光纤，可以实现这种类型的放大。

响应于光纤通信系统中不断增大信息处理容量的要求，已经引入各种多路复用技术。在称之为波分多路复用(WDM)的技术中，多个波长信道合成在单根光纤中。通常是，给每个波长信道提供各自的光源，例如，二极管泵浦激光器。提供的调制装置是用于调制其中每个源的光输出(或者，用调制的信号直接地驱动光源)。每个波长信道可能包含一个光载波频率，调制该频率以给信息编码。调制意味着把数据强加到光载波上的任何方法，例如，调制包括：幅度调制，频率调制，和相移键控。波长信道有一个有限的频率带宽，通常在从几百MHz到几十GHz的范围内。

各个波长信道一般群集在诸如1550nm的中心通信波长附近。例如，国际电信联盟(ITU)建议的波长信道间隔为100GHz的标准网，包括对应于频率为193.1THz的波长。(频率为100GHz的信道间隔相当于约为0.8nm的波长间隔)。

在光通信系统中出现的某些困难是由于所谓的非线性效应，它是通过相对高功率的光波与传输介质之间的相互作用产生的。这些效应是不希望有的，因为它们可以使系统的性能下降。虽然这些效应一般发生在光通信系统中，但在WDM系统中最盛行。在WDM系统中，这些效应往往在这样的系统中最盛行，其中至少有10个波长信道，信道间隔是数据速率的20倍或更小。