一种归零码超长距离传输的方法及系统 【技术领域】
本发明涉及一种光信号的传输，更具体地说，涉及一种归零码(RZ)信号准线性超长距离传输的方法及系统。
【发明背景】
非归零码(NRZ)系统是目前光传输系统广泛采用的编码之一，它具有技术成熟、应用广泛、成本低等特点，但由于噪声和非线性效应对传输光信号的质量的影响，为了保证误码特性满足要求，每传输500～600km必须进行电的再生，缩小放大器中继间距可以减缓系统信噪比的劣化，使无电中继的传输距离延长，但频繁的光放中继会使得系统的建设、维护成本过高而不被接受。电的再生不仅增加了系统的成本、影响了业务提供的速度，而且影响了业务的透明性、可升级性。随着全光网络的发展和降低成本、提高业务灵活性的需求增加，超长距离传输技术成为研究重点。
实现超长距离传输的有效方法之一是用归零码(RZ)代替非归零码(NRZ)。如图1所示，用RZ码实现超长距离传输的系统包括光发射机(RZ编码)，光传输单元、光接收机等几部分。
在RZ码传输系统中，沿着传输方向的色散分布如图2所示，随着传输距离的增加，色散量逐渐累积，经过传输单元中色散补偿器件对色散进行补偿，恢复到零，如此反复，直到接收机。该色散补偿方案补偿了光纤色散带来的影响，已应用于NRZ码/RZ码传输系统中。RZ码传输系统与NRZ码相比，在相同平均功率下其脉冲的峰值功率增加2.5～3dB，更加容易引起非线性效应，使波形发生畸变，影响信号质量，限制了传输距离的提高。
【发明内容】
本发明的目的提出一种光归零码信号超长距离传输的方法及系统，从而有效抑制传输过程中地非线性效应，使RZ码传输系统工作在准线性状态，达到超长距离传输的目的。
为实现上述目的，本发明提出一种归零码超长距离传输方法，包括以下步骤：
A.光发射机发出归零码脉冲信号；
B.对归零码脉冲信号进行脉冲展宽和峰值功率降低；
C.光脉冲经传输单元传输，最后由光接收机完成信号接收。
其中，步骤B对归零码脉冲信号进行脉冲展宽和峰值功率降低可以是使归零码脉冲信号经过一个前置色散补偿元件，所述色散补偿元件的色散系数与传输光纤的色散系数相反。
其步骤进一步包括在接收前归零码脉冲信号还经过一个后置色散补偿元件，其色散系数与前置色散补偿元件的色散系数相反。
所述前置和后置色散补偿元件可根据光脉冲的形状和入纤功率，通过改变色散补偿元件的色散系数、色散补偿量来调节其色散量。
本发明还提出一种归零码超长距离传输系统，包括光发射机、至少一个传输单元、光接收机，传输单元包括传输光纤，其特征在于：在第一个传输单元之前设置有一个前置色散补偿元件，在最后一个传输单元之后设置有一个后置色散补偿元件。
所述前置色散补偿元件的色散系数与传输光纤的色散系数相反。
所述后置色散补偿元件的色散系数与前置色散补偿元件的色散系数相反。
所述色散补偿元件可以是色散补偿光纤、色散补偿光栅或其他产生色散的元件。
所述色散补偿元件可根据光脉冲的形状和入纤功率，通过改变色散补偿元件的色散系数、色散补偿量来调节其色散量。
本方案由于在第一个传输单元前增加了一个前置色散补偿元件，光信号在进入传输光纤之前先经过一个色散补偿元件，使光脉冲展宽，峰值功率降低，进入光纤后的非线性效应减小，随着传输距离的增加，光纤中色散的相反作用使光脉冲的宽度又逐渐减小，但同时由于光纤的损耗使光功率也随之降低，非线性效应也被抑制，使RZ码传输系统工作在准线性状态，达到超长距离传输的目的。
【附图说明】
图1是现有RZ传输系统结构图；
图2是图1所示系统的色散分布图；
图3是图1中光传输单元的一种结构图；
图4是图1中光传输单元的另一种结构图；
图5是本发明传输系统典型实施例结构图；
图6是图5所示系统传输光纤中色散量、光脉冲宽度、光功率图。
【具体实施方式】
下面将通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
如图5所示，该用归零码实现超长距离密集波分复用(DWDM)传输的系统由光发射机1，光复用器2、前置色散补偿元件6、至少一个光传输单元、后置色散补偿元件7、光解复用器4、光接收机5等部分组成。对于不同数量的光发射机，光复用器的通道数不同，波长间隔也不同，通常有40或80个通道，波长间隔一般是50GHz或100GHz，光复用器可以是介质膜的或平面波导的或其他种类的；光解复用器完成与光复用器相反的功能，把不同波长的光分离到不同的光接收机中、其通道数和波长间隔与光复用器相同。
在光复用器后设置一个前置色散补偿元件，在光解复用器之前也设置一个后置色散补偿元件，这两个色散补偿元件可以是色散补偿光纤、色散补偿光栅或其他能够引起色散的器件。前置色散补偿元件6的色散系数与传输光纤的色散系数相反，后置色散补偿元件7的色散系数与前置色散补偿元件6的色散系数相反。两个色散补偿元件的色散量可根据光脉冲的形状和入纤功率，通过改变色散补偿元件的色散系数、色散补偿量来调节。
光传输单元可以是如图3所示的结构，也可以是如图4所示的结构。图3所示的光传输单元由传输光纤，光放大器a、色散补偿器件、和光放大器b组成。传输光纤通常是普通单模光纤、非零色散位移光纤或色散位移光纤；光放大器a可以是掺饵光纤放大器、半导体光放大器或拉曼放大器等，实现光信号的放大，补偿传输光纤引起的损耗；色散补偿器件用于补偿传输光纤引起的色散、通常是色散补偿光纤或色散补偿光栅等；光放大器b用于补偿色散补偿器件引起的衰减和其他衰减、使输出功率与光传输单元输入功率一致。如图4所示光传输单元另一种结构与其不同点在于增加了一个单元，该单元根据传输系统的不同要求，可以是光上下路设备(OADM)、光交叉连接设备(OXC)或光功率均衡设备(DGE)等。
归零码超长距离传输的方法是：经过复用的归零码脉冲信号在进入传输光纤之前先经过前置色散补偿元件6，由于色散的作用使光脉冲展宽，峰值功率降低，进入光纤后的非线性效应减小。随着传输距离的增加，由于传输光纤的色散系数与前置色散补偿元件6的色散系数相反，光纤中色散的相反作用使光脉冲的宽度又逐渐减小，但同时由于光纤的损耗使光功率也随之降低，非线性效应也被抑制，如此反复。如图6所示，在光脉冲宽度小的地方，光功率也相对小，在光脉冲宽度大的地方，光功率也大，非线性产生的作用明显减小，系统工作状态仍然可以用线性系统描述，因此在传输系统中，有效地抑制了非线性效应。
进行解复用之前归零码脉冲信号还经过一个后置色散补偿元件7，其色散系数与前置色散补偿元件6的色散系数相反，它的主要作用是为了补偿前置色散补偿元件引起的色散，使系统的总色散为零。
由于不同的传输光纤要求的色散补偿量不一样，需要调节色散补偿元件的色散量，可根据光脉冲的形状和入纤功率，通过改变色散补偿元件的参数如色散系数、色散补偿量来调节。
以上方法中所述的归零码可以是普通归零码、也可以是啁啾归零码、载波抑制归零码、或啁啾交替归零码等特殊归零码，效果都是相同的。
本发明的方案经过软件模拟和系统实验，在普通单模光纤上利用特殊RZ码实现了4000km无电中继超长距离传输。