超长距离光传输系统中抑制自相位调制效应的方法 【技术领域】
本发明属于超长距离光传输技术领域，具体是一种超长距离光传输系统中抑制自相位调制(SPM)效应的方法。
背景技术
在高速率、超长距离的光传输系统中，采用了较高的入纤功率以保证接收端的光信噪比(OSNR)。较高的功率导致SPM效应的产生，使光脉冲的前后沿产生图1所示的红移和蓝移。SPM效应不可逆转且会随着链路不断地被积累，积累的SPM效应会导致系统性能的劣化。因此在高速超长距离的光传输系统中，必须采用有效的方法来抑制SPM效应。
光脉冲的频率分布是，高频分量在前，低频分量在后，在反常色散区内传输时，由于正色散的作用，使高频分量走得快而低频分量走得慢，从而使脉冲展宽。而从图1中，可以看到频率啁啾的分布正好相反，和正色散相互作用正好可以使脉冲被压缩，从而抑制SPM效应。
现在常见的高速长距离光传输系统通常采用两种方法来减小SPM效应：
1、降低入纤功率；
2、每级光纤跨段欠补偿的方法，利用少量地正色散来抑制单级跨段SPM效应，从而达到减轻累计的SPM效应的目的。
利用降低入纤功率来减小SPM效应的方式，由于入纤功率降低，从而缩短了传输距离。
第二种方案对每级光纤跨段都采用欠补偿技术，残余的色散将不断地被积累，对于长距离光传输系统来说，积累的色散一般不会超过系统能容忍的范围，而对超长距离光传输系统，光纤链路长度远大于长距离光传输系统的链路长度，累计的残余色散远远超出了系统的色散容限。这种方法对应的色散谱如图2所示，可见最终残余色散将超过系统的接收容限。
综上所述，现有的两种抑制SPM效应方法，都以牺牲传输距离为代价来减小SPM效应，不适合超长距离光传输系统。
【发明内容】
鉴于现有技术存在的上述不足，本发明提供一种超长距离光传输系统中抑制自相位调制(SPM)效应的方法，以提高超长距离光传输系统的性能。
在超长距离光传输系统中抑制自相位调制(SPM)效应的方法，包括：在每级链路中采用色散补偿模块(DCM)对色散进行分布式完全补偿，调节色散补偿模块在链路中的位置和色散量，以光信号功率输入点为参考点，任一参考点到接收机前的累计色散量都为正，同时系统的总色散在接收机的色散容限内，使该参考点产生的SPM效应和色散相互作用，压缩被展宽的脉冲。
本发明采用分布式色散补偿技术来抑制SPM效应，在每级链路中采用色散补偿模块(DCM)对色散进行完全补偿，通过调节色散补偿模块在链路中的位置和色散量，使SPM效应和色散相互作用，压缩被展宽的脉冲，提高系统的性能。适用DWDM系统，能灵活控制累积的总残余色散，传输距离不受线性色散的限制；具有后项兼容性，该技术同时也适用于长距离光传输系统。
该技术使用简单灵活，适用于实际工程中的各种复杂的网络；该发明可以在现有的色散补偿技术条件下不用增加任何新器件而方便地解决整个C-BAND波段在超长距离传输中的SPM效应问题。
本发明SPM效应抑制技术经过仿真、模拟，实验，以及实际传输系统的应用试验，运行可靠，能有效地抑制SPM效应。
【附图说明】
图1表示SPM效应产生的频率啁啾；
图2为现有抑制SPM效应的色散谱；
图3为本发明分布式色散补偿系统结构示意图；
图4为本发明的一个实例连路的色散分布图；
图5为两种色散补偿实验的SPM抑制效果对比图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明方法进一步分析说明。
本发明采用优化的色散补偿技术，以SPM效应产生区域(光纤的光功率输入端)为参考点，保证任何一个参考点到接收机前累计的色散都为正，使该参考点产生的SPM效应和色散相互作用，压缩被展宽的脉冲，提高系统的性能。该技术适用于任何采用色散补偿模块进行色散补偿的系统。
如图3所示的一个点到点光传输系统。链路中以n个光纤跨段为一个补偿单元，共有m个补偿单元。DCM(色散补偿模块)之前都有一个放大器来补偿DCM带来的功率损耗，所以可以把DCM和它前面的光放大器合起来看成一个功能单元。Da、Db、Dc分别为进入光纤之前的预补偿的DCM、补偿链路中光纤色散的DCM、调节进入接收机之前的残余色散的DCM。以第j个色散补偿单元中的第i个光纤跨段的光信号功率输入点为参考点，从这个参考点到接收机前的累计色散量满足(1)式：
Dij＝Dc+(m-j)Db+(mn-jn+n-i)DfLf＞0 (1)
同时系统的总色散还必须满足(2)式：
D上＞Dtotal＝Da+Dc+mDb+mnDfLf＞D下 (2)
其中，D上和D下分别是接收机能容忍的的最大色散和最小色散。Df表示光纤的色散系数，Lf表示光纤的长度，DfLf＝光纤色散系数×光纤长度：表示一段光纤的色散。0≤i＜n，0≤j＜m。
满足了(1)式，则从参考点(第j个色散补偿单元第的i个光纤跨段的光信号输入点)起到接收机前的累计色散为正，这些正色散和在该参考点产生的SPM效应相互作用可以压缩被展宽的光信号，提高系统性能。
满足(2)式，则从发射机到接收机累计的残余色散在接收机能容忍的色散范围之内，使系统不受色散的限制
要使色散补偿结构满足(1)和(2)式，只需要调节色散补偿模块在链路中的位置和色散补偿模块的色散量就可以实现。所述调节色散补偿模块在链路中的位置和色散量，是调节进入光纤之前的预补偿的DCM、或补偿链路中光纤色散的DCM、或调节进入接收机之前的残余色散的DCM。
以下举例来说明这种实现的方法：
假设m＝10，n＝1，Da＝-DfLf/2，Db＝-DfLf，Dc＝-DfLf/2，D上＝DfLf/4，D下＝-DfLf/4。
可以得到如图4所示的一种色散分布图。从图4的剩余色散坐标系可以看到，整个链路的残余色散为零，处于接收机的色散容限范围[D下～D上]内，满足了(2)式。
随机选取第4个光纤跨段的光功率输入端为参考点，作参考坐标(即相对剩余色散坐标)，可以看到从第4到第10跨段累计的相对剩余色散为DfLf/2，满足了(1)式。事实上，从横坐标0～9(1～10光纤跨段的功率入纤点)任意选一个点作为参考点，相对剩余色散都能满足(1)式。
图3所示的色散补偿结构为一个分布式的色散补偿结构。能够有效地抑制SPM效应，同时进入接收机的累计残余色散不会超过系统能容忍的范围。该方案兼容了现有的利用色散管理来抑制抑制SPM效应的方案。
通过两种色散补偿对比实验来验证该技术的可行性。参照图3，这两种结构分别是：
1、n＝1，m＝30，Da＝0，Db＝Dc＝-DfLf。这种结构的任何一个SPM效应产生区域(光纤的光功率注入处)到接收机的累积残余色散等于零。
2、n＝1，m＝30，Da＝Db＝Dc＝-DfLf。这种结构的任何一个SPM效应产生区域(光纤的光功率注入处)到接收机的累积残余色散大于零。
采用电吸收调制激光器，信号速率为10Gb/s，对单个信道进行测试，两种测试结果的如图5所示：
图5中，入纤功率小于2dBm的时候由于光信噪比受限而导致接收机灵敏度下降，当入纤功率大于2dBm的时候，系统不再受光信噪比的限制，而主要受SPM效应的影响。可以看到，第二种结构(图5下边的曲线)的对SPM效应的抑制效果比第一种结构(图5上边的曲线)好的多。