[发明专利]一种光传输过程中对光非线性相位补偿的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种光传输过程中对光相位非线性补偿的优化方法。

技术背景

下一代骨干光纤通信系统正朝着超高速率、超大容量和超长距离的方向发展，而随着传输容量和传输距离的增加，信号的输入功率不断提高，NLD（非线性损伤）积累也愈加严重。相对于非线性损伤，如CD（群速度色散）和PMD（偏振模色散），NLD具有动态适变性强和变化速率块的特点，其大小与信号输入功率、调制格式、CD分布等诸多系统配置参数有关，因此NLC（非线性补偿）的技术难度更大，是目前限制光纤通信系统性能的主要因素。NLD包括信道内和信道间两类，前者由SPM（自相位调制）造成，后者由XPM（交叉相位调制）和FWM（四波混频）效应引起。近年来随着数字想干接收技术的发展，信号光全场信息都可以恢复并转化为电域数字信号，这使得基于DSP（数字信号处理）的NLC技术迅猛发展。

目前提出的NLC技术从信号处理方式看可以分为光域补偿和电域补偿两大类。光域补偿具有带宽高、对调制速率格式无限制的优先，并可以实现实时处理；电域补偿具有灵活、可靠和功能强大的优点，但 对ADC（模数转换）和DSP器件有较高的要求，目前的主要补偿技术分为三大类，分别为：

1、基于光相位调制器的补偿技术：

由于SPM/XPM效应导致的非线性相移与信号功率有关，信号自身和周围信道功率的瞬时变化都会造成信号相位抖动，因此有学者提出在接收机前加入用于NLC的PM（相位调制器）和光探测器，PM对信号相位的调制幅度与光探测器探测到的信号瞬时功率成正比，调制系数则与光纤的非线性系数异号，从而抵消非线性相移。该方法采用10GHz带宽的PIN（光电二极管）在接收端探测呗补偿信道功率的实时变化，输出RF（射频）信号经放大后驱动PM工作，在经延时器一确保对应同一脉冲的光电信号同时到达PM.数值仿真结果表明对于10Gbit/s色散管理系统，当传输距离在3500km以上时，用该方法补偿SPM可以提高系统Q值3DB以上。

2、OPC/EPC（光域/电域相位共轭）技术

OPC技术利用非线性介质中FWM效应在链路中点处对信号的相位和频谱进行反转，使得前后两段光纤中SPM/XPM产生的非线性相移大小相同符号相反，从而互相抵消。该方法可以在多信道并行下同事补偿SPM和XPM，具有效率高对信号速率和调制格式透明的优点。但是由于FWM频谱反转需要占用两倍带宽，且会改变信号波长，因此实用性不强。进而有学者提出EPC技术，利用想干探测模块和I/Q调制器取代OPC模块。在恢复出 I/Q电信号后再利用I/Q重新调制同一波长激光产生相位共轭信号。相比OPC，EPC补偿技术更加可靠，不占用额外的频谱资源，同时输出信号波长保持不变。

3、BP技术

BP技术包括DBP（数字后向传输）补偿技术和OBP（光后向传输）技术。两者机理完全相同，不同的是前者基于DSP技术，而后者基于全光处理技术。

DBP技术室通过各种数值算法如SSF和VSTF法求解NLSE，从而模拟输出光信号经过同样长度但NL、CD相反的传输光纤，实现对CD和NLD的补偿。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种光传输过程中对光非线性相位补偿的优化方法技术方案。该方案不同于以往的利用数值计算得出的估计值对输出光纤取反补偿的一般方法，利用数字计算与实际测量相结合，在考虑了最严重的影响之外还顾及到由于实际信道中的相位偏移问题，提出了一种新型的，更精确的补偿方法，以这种方法可以更精确的对信号进行非线性相位补偿。

为解决上述问题，本发明提供了非线性相位补偿方法，如图所示，包括以下步骤：

A：依据光纤的输入光功率通过对光纤信道的描述方程（非线 性薛定谔方程）得到一个关于非线性相位损耗的估计值；

B：整在光纤的输出端，利用光功率计，探测得到实时功率值；

C：利用光功率与光非线性相位之间的关系，通过计算得到光相位的实时偏移量；

D：对实时偏移量进行抽样；

E：将样值与估计值进行比较，由于估计值比实测偏移量会误差更大，所以实时偏移量与估计值作差求模，将样值与估计值模最大的优选出来；

F：由于模值最大，所以该样值与真实值越接近，由于无法做到实时补偿，我们只能在终端优选一个值对结果进行补偿，所以输出端可以直接将此优选样值的大小，取反，然后输入到光纤当中，对光纤的非线性相位进行补偿。

优选地：所述步骤B中，对当前的输出光功率进行实时探测，而