[发明专利]新型光纤参数确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信技术。

背景技术

光纤Raman放大器(fiber Raman amplifier，FRA)由于具有噪声系数低、增益波段灵活、可实现宽带和在线分布式放大等众多优点，已公认为是大容量的密集波分复用(DWDM)、长距离(long-haul，LH)和超常距离(ultra-long-haul，ULH)光纤传输系统的关键技术之一。

FRA应用在DWDM光纤通信系统中时，在较宽的工作波段内具有较好的增益平坦度是对其的一个基本要求，因为各路信号光增益的平坦度对光信噪比(OSNR)有重要影响，另外，各路信号光之间较大的功率差异会增加DWDM信道解复用器输出端的串话，所以应用在DWDM光纤通信系统中的FRA都应该是宽带增益平坦的。但是由于目前作为FRA增益介质的各种光纤的Raman增益系数并不平坦，所以仅用单个抽运源不可能使FRA在较宽的波段内增益谱平坦，所以一般采用多个抽运源抽运来实现增益谱平坦的目标。该问题在传统各类光纤当中已经进行了相当广泛的研究，取得了很多研究成果。

事实上，决定FRA性能的最主要因素是光纤的Raman增益系数，由于传统的各类光纤的Raman增益系数都比较低，所以一般FRA的光纤长度在十几千米到几十千米，使分立式的FRA难以缩小体积，限制了分立式FRA的使用场合，实际上目前商用的FRA几乎都是实现分布式放大的Raman抽运模块，但是，随着DWDM系统的容量、带宽和距离的进一步提升，实现发射机后端功率推动放大和接收机前端功率预放大的分立式FRA必定大有作为。同时，因为Raman增益系数比较低，就要使用大功率的半导体激光器或采用抽运光合波器合并多个抽运源以提高功率，这样也增加了系统的复杂程度。另外，传统的各类光纤的Raman增益系数谱很不平坦，所以要使FRA在较宽的增益波段内保持一定的增益平坦度就需要较多的抽运光源同时抽运，从而提高了制造成本，同时也增加了设计方法的复杂性。

另外在光纤通信中，存在不同程度的色散问题。色散是指不同频率或不同模式的光波在光纤中的群时延差引起的光脉冲展宽现象。由于光纤数字通信传输的是一系列光脉冲码，当光脉冲沿光纤传输时，色散使得光信号脉冲展宽，导致临近的脉冲有一部分相互重叠，从而使两个相邻脉冲不能被接受装置正确识别从而造成系统误码，影响通信质量。为了限制码间干扰，必须使色散引起的脉冲展宽限制在一定范围之内，当色散引起的光信号脉冲的展宽大于0.3倍的输入脉宽时，便使得光接收机灵敏度急剧下降、均衡困难、误码率增加。因此要想保证通信质量必须加大码间距，这就不得不付出降低码速率、减少通信容量的代价。

目前，对于光纤的色散问题已经提出了一些技术方案来解决，如色散补偿光纤(DCF)法、激光预啁啾法、中点光谱反转法、色散管理传输法和啁啾光纤光栅法等。在已提出的这些技术方案中，色散补偿光纤(DCF)补偿法因为其具有安装灵活方便、可靠性好、性能稳定和与常规光纤兼容等众多优点而成为目前最成熟、工程上使用最广泛的技术。其基本原理如下，如果工作波长处的信号光在常规G.652光纤中传输一定距离后所要积累的色散大小为D_transmission，而在一定长度的DCF中传输后所要积累的色散大小D_compensation，那么信号光的总色散大小D_total就可用下式来表示。

D_total＝D_transmission+D_compensation

由此可见，如果DCF在工作波长处具很大的和常规G.652光纤符号相反的色散系数，那么就可用很短的一段DCF来补偿较长常规G.652光纤所产生色散，使总的色散最小，从而保证工作波长处的光信号可以被无畸变地正确接收。如果对多个波长的光波进行补偿，则由于不同波长的光波在经过传输光纤后有不同的色散积累，要使所有波长的色散都最小，那么就要求DCF有合适的色散斜率系数。

尽管色散补偿光纤(DCF)补偿法具有上述的优点，但同时应该注意到，DCF单位长度补偿量低，一般DCF每公里色散补偿值约为几百ps/nm的量级。另外DCF插入损耗较大，色散补偿后需要用光放大器来进行损耗补偿，成本增加。还有就是DCF与标准光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大，所以折射率分布不好控制，制作也更加困难。为了充分发挥光纤补偿的优点，克服当前DCF作为补偿光纤的不足，寻找一种新型的能够实现色散补偿的光纤可以成为努力的方向之一。