具有波形管理的光传输系统 【技术领域】
本发明涉及到一种光传输系统，特别是一种可改善传输性能的高速率的密集波分复用系统。背景技术
对于2.5Gbit/s、10Gbit/s和更高速率的骨干网WDM(密集波分复用)系统，图1是一个10Gbit/s光传输系统的示意图，如图1所示，光传输系统由发射模块、传输链路和接收模块组成。其中传输链路单元由传输光纤、放大模块和色散补偿模块组成。放大模块对光纤的损耗进行补偿，色散补偿模块对光纤中地色散进行补偿。对于长距离传输系统，实际上就是传输链路单元的不断重复。随着传输距离的增加，需要提高入纤功率来保证一定的信噪比。但是光纤中的非线性(SPM)效应会限制入纤功率的进一步提高。实际上对于10Gbit/s长距离传输系统，非线性效应已经成为限制传输性能的技术瓶颈之一。如何抑制非线性效应就成为进一步改善传输性能的关键。
而非线性效应直接与光强相关，光强可以近似看成光纤中的光功率与模场面积的比值。目前抑制非线性的方法有几个。采用喇嘛光纤Raman放大技术来降低入纤功率是其中的一种，但这样做的成本较高，而且由于Raman泵浦的引入，光纤中的总功率较高，系统的稳定性减弱。增加光纤的有效心径是另一种方法，但是这种方法对于已经铺设的光纤传输系统并不实用。采用特殊的码型也可以提高系统抵抗非线性的能力，但对现有NRZ码系统没有帮助。如何在不改变码型的情况下，抑制非线性效应是一个关键的问题。
同时对于光传输系统，影响非线性SPM效应的因素来源于三个方面：光脉冲参数，光纤参数和系统参数。脉冲参数有平均功率和脉冲波形及其啁啾；光纤参数主要有：色散系数、损耗系数和非线性系数。系统参数主要有跨距和放大器的输出功率。其中脉冲参数和光纤参数是直接影响SPM的大小，而系统参数起间接影响。尽管影响SPM效应的因素有很多，其中主要因素是脉冲功率、脉冲波形、光纤的色散系数和非线性系数。对于实际的系统，光纤的色散系数和非线性系数已经固定。以往在研究SPM和其他非线性效应时，人们总是将焦点放在降低入纤功率上。对脉冲波形的变化对SPM效应的影响重视不够。实际上，在平均功率相同的条件下，不同的波形抵抗SPM效应的能力不同。发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种通过利用改变光脉冲波形来抑制非线性效应而有效增加系统传输距离的具有波形管理的光传输系统。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有波形管理的光传输系统包括依序连接的光发射模块、传输链路和接收模块，其特点是还包括有可调节进入光纤的光脉冲的波形或相位的前置波形调节模块，该前置波形调节模块串接在光发射模块和光传输链路之间。
为进一步提高本发明抑制非线性效应的效果，进一步提高系统的传输距离，本发明还包括有可调节从光纤输出的光脉冲的波形或相位的后置波形调节模块，该后置波形调节模块串接在光传输链路和光接收模块之间。
本发明由于巧妙地在光传输系统中增加前置波形调节模块，使本发明在不改变码形的的条件下能有效改变光纤中的波形，并在不改变光脉冲输入功率的基础上利用不同波形抵抗非线性效应的能力不同的原理而通过改变光脉冲的波形来抑制光传输系统中的非线性效应，从而有效增强光传输系统的传输性能，并使传输链路的波形演化出有周期性的特点，且本发明结构巧妙、实现容易、实用性强。
以下结合附图详细说明本发明的基本结构与工作原理：附图说明
图1是现有技术的光传输系统的结构组成示意图；
图2是本发明的结构组成示意图；
图3是本发明的其中一实施例的组成示意图。具体实施方式
如图2所示，本发明包括依序连接的光发射模块、传输链路和接收模块以及可调节进入光纤的光脉冲的波形或相位的前置波形调节模块和可调节从光纤输出的光脉冲的波形或相位的后置波形调节模块，其中传输链路单元由传输光纤、放大模块和色散补偿模块组成。放大模块对光纤的损耗进行补偿，色散补偿模块对光纤中的色散进行补偿。对于长距离传输系统，实际上就是传输链路单元的不断重复。前置波形调节模块串接在光发射模块和光传输链路之间。其中所述前置波形调节模块可以为相位调制器或调幅调制器；也可以为为色散补偿光纤或色散啁啾光纤光栅。后置波形调节模块串接在光传输链路和光接收模块之间，同时上述后置波形调节模块采用色散补偿光纤或色散啁啾光纤光栅，且该色散补偿光纤和色散啁啾光纤光栅与前置波形调节模对应采用的色散补偿光纤或色散啁啾光纤光栅的色散量具有互补关系。
以下详述本发明的基本工作原理：对于图2的具有色散管理的传输系统，如果不考虑非线性，波形是周期性变化的。这时因为色散补偿模块使得波形恢复。对于通常的NRZ和RZ光传输系统可以看成是色散占优系统：光纤中的波形的变化主要由色散效应决定，非线性效应对波形的影响要小很多。由于损耗的原因，在光纤链路当中能够产生非线性效应的区域在光纤的前面一段，即所谓高功率区。对于色散管理长距离传输系统，光纤的高功率区就是传输光纤的前面一段。对于G.652光纤，强功率区一般小于30km，因为SPM引起的波形畸变的99％在这个区域产生。
本发明所采取的波形管理技术方案就是在传输链路前后分别增加一个波形调节模块。前置的波形调节模块调节进入光纤的光脉冲的波形或相位，从而改变在光纤高功率区的波形演化规律。后置波形调节模块是一个可选量，根据不同前置波形调节模块的具体情况而定。前置和后置波形调节模块均可以采用相位调制器或色散元件。本发明通过调整进入光纤强功率区的波形，从而使得这一区域由于SPM效应产生波形畸变的累积为最小。波形管理技术可以视为传输段的技术，对于NRZ码和RZ码同样有效。波形调节模块是本专利的关键，可以采用相位调制器和色散原件如光纤来实现。其中前置波形模块应该和后置的模块配合使用。具体的方案决定于具体的传输链路。下面以前置波形调节模块采用相位调制器、后置波形调节模块采用负色散光纤为例详细描述本发明的组成用对比结果。
图3是本发明进行波形管理的一个实施方案。其前置波形调节模块采用相位调制器，后置波形调节模块采用负色散光纤或负色散啁啾光纤光栅。相位调制器的调制信号可以采用反射模块的数据信号或时钟信号，后置的色散元件的色散量需要和前面相位调制器的调制度形成互补。
如表1所示是10G色散管理系统采用本实施例所述波形管理技术方案进行仿真实验的传输距离的对比结果表。系统具体配置如下：传输链路是100km的G652光纤，采用色散补偿光纤进行完全色散补偿。采用两级放大器进行功率完全补偿，色散补偿光纤位于两个放大器之间。第一个放大器补偿色散补偿光纤的损耗，第二个放大器补偿传输光纤的损耗，放大器的噪声指数为5。如果不采用波形管理技术，传输距离为1000km。如果采用前置波形调节模块，传输距离达到1900km。这时相位调制器的驱动信号是10G的数据信号，调制幅度为150度。进一步采用后置波形调节模块传输距离可以达到2500km。这时后置波形调节模块采用负色散光纤，其色散量为320ps/nm/km。
表1 波形管理技术对传输距离的改善传输距离采用技术1000km普通链路1900km采用前置波形调节模块2500km采用前置和后置波形调节模块