專利名稱：一種基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡的信道功率均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及波分復(fù)用系統(tǒng)的信道功率均衡方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，波分復(fù)用技術(shù)不但是長距離光纖傳輸干線的主流技術(shù)，而且已經(jīng)和光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，成為下一代光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。波分復(fù)用技術(shù)就是把多個不同波長的光信號組合到一起在一根光纖中傳輸，使單根光纖的傳輸容量大大提高。目前的技術(shù)水平已經(jīng)可以做到單根光纖傳輸80個、160個甚至更多個波長的信號。這樣，在傳輸過程中如何保持各波長信號的信噪比相同、避免由于信道間的競爭或其它原因造成某些信道的信噪比嚴重惡化，便成為波分復(fù)用系統(tǒng)的一個重要技術(shù)問題。
波分復(fù)用系統(tǒng)的均衡要求可以分為三個層次(1)首先，要求所用光放大器對各信道的增益相同，即增益譜平坦。同時，當業(yè)務(wù)量變化等原因使信道數(shù)發(fā)生增減變化，比如發(fā)生上、下話路時，要求放大器保持對剩余信道的增益不變，避免上、下話路對正常傳輸信道的干擾，即增益譜鎖定，這是波分復(fù)用系統(tǒng)均衡的最基本要求。(2)當信道數(shù)不變而信號總功率發(fā)生起伏，比如某一段傳輸光纖由于故障造成損耗非正常增加，那么進入光放大器的總功率就會降低，這時應(yīng)當改變放大器的增益從而保持各信道從放大器輸出的功率仍維持在原有的水平上，才能把故障隔離起來，以免對整個系統(tǒng)造成影響。如果鏈路損耗變化和信道數(shù)變化同時發(fā)生，那么在改變增益保持輸出功率恒定的同時，還要保持各信道增益相同。即無論輸入信號功率由于什么原因發(fā)生變化，各信道的輸出功率都應(yīng)當保持穩(wěn)定。這就是輸出功率箝制，是波分復(fù)用系統(tǒng)均衡針對光放大器提出的第二層次的要求。(3)第三個層次的要求被稱作為信道功率均衡(Channel by channel equalization)，這是針對波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中各種動態(tài)變化，比如上下話路或波長變換等會造成信道與信道之間的功率差異，要求有一種機制能夠補償那些經(jīng)歷了比較多的損耗而功率比較低的信道，同時對那些功率比較高的信道予以適當?shù)囊种?，最終使得各信道的功率重又相等，也就是要求按信道逐個進行調(diào)整，這是真正意義上的系統(tǒng)動態(tài)均衡。
針對第一層次的要求，目前一般采用增益平坦濾波器。以摻鉺光纖放大器(EDFA)為例，采用增益平坦濾波器在某一輸入條件下達到各信道的增益相等，即達到增益譜平坦。當輸入條件發(fā)生變化，比如信道數(shù)增減使輸入光功率變化時，只要調(diào)整泵浦光的功率或改變注入輔助信號光的功率，就可以維持原有的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)水平，達到鎖定平坦增益譜的目的。針對第二層次的要求，通常在系統(tǒng)規(guī)劃時放大器的增益都留有一定的余量，同時在傳輸鏈路中插入一定的衰減，當鏈路損耗反生變化時調(diào)整插入的衰減量，同時配合增益譜平坦鎖定就可以滿足要求。
增益平坦濾波器有很多種，比如長周期光纖光柵、布拉格光柵、馬赫—陳德(Mach-Zehnder)干涉濾波器等。如果均衡濾波器是動態(tài)可調(diào)的，就可以同時適應(yīng)信道數(shù)變化或鏈路損耗變化時的均衡要求，機動性比較強。通過熱效應(yīng)對Mach-Zehnder干涉儀的一個臂進行相位調(diào)節(jié)，采用液晶技術(shù)或者多通道聲光效應(yīng)等都可以實現(xiàn)動態(tài)可調(diào)的均衡濾波器。值得強調(diào)的是，盡管這一類器件可以動態(tài)改變?yōu)V波譜形狀，但光譜分辨率還不夠高，還不能做到單獨對各個信道進行調(diào)節(jié)，因此不可能滿足第三個層次的均衡要求。
目前實用系統(tǒng)中普遍采用的第三層次信道功率均衡的基本方法是先把信道分離(解復(fù)用)，然后通過一組功率調(diào)節(jié)單元(比如衰減器陣列)分別對每一信道的功率進行調(diào)節(jié)，然后再把所有信道重新組合(復(fù)用)起來繼續(xù)傳輸。這種逐個波長調(diào)節(jié)的方案可以采用分立元件實現(xiàn)，也有采用集成技術(shù)實現(xiàn)的報道，比如硅波導(dǎo)Mach-Zehnder干涉儀陣列和微機械系統(tǒng)等。這種方案的主要問題首先是插入損耗大，因為解復(fù)用和復(fù)用以及功率調(diào)節(jié)的過程都會引入較大的損耗；采用硅波導(dǎo)等集成技術(shù)，雖然結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，但偏振相關(guān)性還比較大。更重要的是，盡管各種技術(shù)方案實現(xiàn)調(diào)節(jié)的物理機制不同，但都需要采用和信道數(shù)目相同的調(diào)節(jié)單元，在信道數(shù)目比較大的情況下，需要控制的單元很多，操作量很大。而且，調(diào)節(jié)過程需要人工參與為或通過程序控制，速度受限于微控制器處理信號的速度，至少在百或十微秒量級。
為了克服這些不足，美國斯坦福大學(xué)的Ueyn L Block等人針對多波長相移鍵控(PSK)或頻移鍵控(FSK)系統(tǒng)，提出了利用非線性放大環(huán)鏡(NALM)實現(xiàn)信道功率均衡的想法。NALM的光路結(jié)構(gòu)如圖1所示，實際上就是一個在不對稱位置放置了雙向摻鉺光纖放大器(EDFA)14的Sagnac環(huán)。其中，11是環(huán)形器，111是輸入端口，112是輸出端口。輸入光通過環(huán)形器11，再經(jīng)過經(jīng)過1∶1光耦合器12后分成兩束，分別沿順時針方向和逆時針方向，并且分別先通過環(huán)內(nèi)色散補償光纖13(DCF)再放大和先經(jīng)過放大再通過環(huán)內(nèi)色散補償光纖，當兩束光回到1∶1光耦合器時便發(fā)生干涉，干涉的結(jié)果決定光由1∶1耦合器原來的輸入端口反射回去還是由另一端口透射輸出。由于克爾(Kerr)效應(yīng)，兩束光之間存在一個與光功率相關(guān)的非線性相位差，在合適的輸入功率范圍下，功率較高的信道將經(jīng)歷較大的干涉損耗而實現(xiàn)多信道功率均衡。Ueyn L Block等人在文章中指出，針對多波長相移鍵控(PSK)或頻移鍵控(FSK)系統(tǒng)，采用級聯(lián)NALM替代普通長距離傳輸中繼點的級聯(lián)EDFA，可以實現(xiàn)自適應(yīng)的功率均衡。他們的仿真結(jié)果表明，經(jīng)過16級NALM的傳輸后，信道功率差異由輸入時的15dB減小至4dB，具有隨著傳輸距離和級聯(lián)級數(shù)增加而收斂的特點，可惜至今還沒有相關(guān)的實驗報道。
本申請發(fā)明人對Ueyn L Block等人提出的NALM方案采用幅度調(diào)制信號進行過實驗研究。研究發(fā)現(xiàn)，NALM中必不可少要引入一個雙向EDFA，而這個EDFA又不可避免地會帶來一些問題。首先，雙向EDFA不能象通常的放大器那樣采用內(nèi)插隔離器的方法抑制放大的自發(fā)輻射噪聲，因此噪聲會比較大。其次，針對多波長應(yīng)用，需要在雙向EDFA中加入增益平坦濾波器來平坦增益譜，但是，通常的增益平坦濾波器都是反射型的，在不能采用隔離器的情況下，平坦濾波器的反射和DCF光纖的瑞利散射等相互呼應(yīng)，很容易形成自激振動，嚴重時NALM環(huán)根本不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡(L-NOLM)的信道功率均衡器，不但能夠通過少數(shù)幾個參量的設(shè)計就可以對各信道實行自適應(yīng)的、快速有效的均衡控制；同時又最大程度地擺脫了NALM方案中雙向EDFA的限制，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和操作難度。
本發(fā)明提出的基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡(L-NOLM)的信道功率均衡器，包括一個環(huán)形器，及由一個1∶1光纖耦合器和一段傳輸光纖連接構(gòu)成的非線性光纖環(huán)鏡，該環(huán)形器的一個輸出端與1∶1光纖耦合器的一個輸入端相連；其特征在于，在該非線性光纖環(huán)鏡中非對稱位置插入一個光衰減器，在環(huán)鏡內(nèi)1∶1耦合器的兩個端口處分別放置一個偏振控制器。
本發(fā)明為了降低均衡工作時要求的輸入功率水平，減小非線性效應(yīng)對系統(tǒng)帶來的負面影響，還可以在非線性光纖環(huán)鏡環(huán)內(nèi)設(shè)置一用于引入非互易相位偏置的裝置。
所述用于引入非互易相位偏置的裝置可以采用光移頻器實現(xiàn)，所述光移頻器可選擇成熟的商用產(chǎn)品。
所述1∶1光纖耦合器為成熟的商用產(chǎn)品。
所述光衰減器可以是商用的可調(diào)光衰減器，也可以是固定的衰減器，甚至可以是或部分是元器件本身的插入損耗。
所述偏振控制器為成熟的元件，有產(chǎn)品。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明提出的用以實現(xiàn)波分復(fù)用系統(tǒng)信道功率均衡的不平衡損耗非線性光纖環(huán)鏡(L-NOLM)，與已有的NALM的基本區(qū)別是把雙向光放大器換成了衰減器，同時增加了兩個偏振控制器。采用本發(fā)明這種結(jié)構(gòu)時，順時針光先經(jīng)過傳輸光纖后再被衰減器衰減，而逆時針光先經(jīng)過衰減，以比較小的功率經(jīng)過傳輸光纖。由于光學(xué)克爾(Kerr)效應(yīng)，兩束光在通過傳輸光纖回到1∶1耦合器兩個端口時積累的相位變化不同，存在一個與光功率相關(guān)的非線性相位差，這一相位差將直接影響干涉的結(jié)果。在合適的輸入功率范圍下，功率較高的信道將經(jīng)歷較大的干涉損耗而實現(xiàn)信道功率均衡。環(huán)內(nèi)的兩個偏振控制器用于調(diào)整使順、逆時針光回到1∶1耦合器兩個端口時偏振方向相互平行，保證非線性光纖環(huán)鏡具有平坦的本底傳輸譜、各波長信號具有相同的功率傳輸特性曲線而且功率傳輸特性曲線與信號的輸入偏振態(tài)無關(guān)，適合多波長應(yīng)用的要求。
本發(fā)明的技術(shù)特點及效果本發(fā)明采用不平衡損耗的非線性光纖環(huán)鏡(L-NOLM)來實現(xiàn)多信道的功率均衡，繼承了NALM的優(yōu)點，能夠根據(jù)信道功率將信道進行區(qū)分，并具有與信號功率相關(guān)的非線性損耗特性，在不必對信道解復(fù)用、復(fù)用的情況下，只需要通過少數(shù)幾個參量的設(shè)計就可以對各信道實行自適應(yīng)的、快速有效的均衡控制；同時又最大程度地擺脫了NALM方案中雙向EDFA的限制，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和操作難度。


圖1為美國斯坦福大學(xué)Ueyn L Block等人提出的非線性放大環(huán)鏡(NALM)功率均衡器光路結(jié)構(gòu)；圖2為本發(fā)明提出的實現(xiàn)多波長信道功率均衡的不平衡損耗非線性光纖環(huán)鏡(L-NOLM)實施例1光路結(jié)構(gòu)；圖3為理論計算得到的本發(fā)明提出的L-NOLM功率均衡器的功率傳輸特性曲線；圖4為本發(fā)明加入非互易相位偏置的L-NOLM功率均衡器的實施例2光路結(jié)構(gòu)；圖5為本發(fā)明采用非互易相位偏置的L-NOLM功率均衡器的實施例3光路結(jié)構(gòu)；圖6為本發(fā)明采用圖2所示無偏置功率均衡器進行多波長信道功率均衡實驗測量得到的本底傳輸譜和輸入、輸出光譜；圖7為采用圖4所示加有非互易相位偏置的裝置的功率均衡器實驗測量得到的本底傳輸譜和輸入、輸出光譜。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的采用不平衡損耗非線性光纖環(huán)鏡(L-NOLM)實現(xiàn)波分復(fù)用系統(tǒng)信道功率均衡的技術(shù)，結(jié)合實施例及附圖詳細說明如下本發(fā)明提出的用以實現(xiàn)波分復(fù)用系統(tǒng)信道功率均衡的不平衡損耗非線性光纖環(huán)鏡(L-NOLM)實施例1光路結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括一個環(huán)形器21，及由一個1∶1光纖耦合器22和一段傳輸用DCF光纖24連接構(gòu)成的非線性光纖環(huán)鏡，該環(huán)形器的一個輸出端212與1∶1光纖耦合器的一個輸入端221相連；在該非線性光纖環(huán)鏡中非對稱位置插入一個光衰減器25，在環(huán)鏡內(nèi)1∶1耦合器的兩個端口223、224處分別放置一個偏振控制器23、26。
本實施例的工作原理為輸入光從端口211進入，經(jīng)過環(huán)形器后到達1∶1光耦合器的端口221，經(jīng)過耦合器后分成功率相等的兩束，分別沿順時針方向和逆時針方向在環(huán)內(nèi)傳輸。順時針光從端口223開始依次通過偏振控制器23、DCF光纖24、光衰減器25以及另一個偏振控制器26回到端口224；而逆時針光則按相反順序從端口224回到端口223。這時兩束光在1∶1光耦合器處發(fā)生干涉，干涉的結(jié)果決定光由原來的輸入端口221反射到環(huán)形器還是由另一端口222透射輸出。由光纖耦合器本身的特性決定，從端口221輸入的光耦合到端口224時會附加π/2的相位跳變，而耦合到端口223的光沒有這個附加跳變，從端口223和224向端口221和端口222耦合的過程也有類似的相位變化。因此，在通常的低功率即不需要考慮非線性效應(yīng)的條件下，順時針光和逆時針光在環(huán)內(nèi)經(jīng)歷完全相同的相位積累，那么，在端口222處兩束光的相位差為π，產(chǎn)生完全相消干涉，而在端口221處產(chǎn)生相長干涉。簡單說就是光將全部經(jīng)過端口221反射到環(huán)形器，再從環(huán)形器的端口213輸出。但是，本發(fā)明在環(huán)內(nèi)不對稱位置上放置了一個衰減器25，順時針光先經(jīng)過DCF光纖后再被衰減器衰減，而逆時針光先經(jīng)過衰減，以比較小的功率經(jīng)過DCF光纖。由于光學(xué)克爾(Kerr)效應(yīng)，兩束光在通過DCF光纖回到端口223、224積累的相位變化不同，存在一個與光功率相關(guān)的非線性相位差，這一相位差將直接影響干涉的結(jié)果。在合適的輸入功率范圍下，功率較高的信道將經(jīng)歷較大的干涉損耗而實現(xiàn)多信道功率均衡。
圖3所示是理論計算的L-NOLM的功率傳輸特性曲線，可以看到，輸出功率隨著輸入功率增大是起伏變化的，在極大值附近，輸出功率的變化比較平坦。如果輸入光功率在足、的范圍內(nèi)變化，則輸出光功率會在Rout的范圍內(nèi)變化；換言之，如果本發(fā)明給定一個允許的輸出功率波動范圍Rout，就會有一個對應(yīng)的輸入功率動態(tài)范圍Rin。通過計算可以證明，如果要求輸出功率起伏不超過1dB，則輸入功率的變化范圍可以為4～5dB，如果要求輸出起伏小于2dB，則輸入功率的變化可以是6～7dB，這就是L-NOLM的功率均衡效果。
但是，實際情況下，NOLM環(huán)內(nèi)的傳輸光纖不可避免存在一定的殘余雙折射。環(huán)內(nèi)殘余雙折射會影響光在環(huán)內(nèi)傳輸時偏振態(tài)的演變過程，對順、逆時針光產(chǎn)生附加的與功率無關(guān)的傳輸相位差。這樣，在波分復(fù)用系統(tǒng)多個波長的信號同時輸入時，不但在低功率條件下的本底傳輸譜就會起伏不平，而且隨著輸入功率增加，各波長的功率傳輸曲線不同，同時輸出功率還會與輸入光的偏振狀態(tài)有關(guān)。這些都是對輸入信號附加的不均衡因素。經(jīng)理論研究發(fā)現(xiàn)并實驗證明，傳輸光纖的殘余雙折射可以通過另外的雙折射進行彌補，具體操作辦法是輸入一個低功率的寬譜信號源，然后適當調(diào)整環(huán)內(nèi)的偏置控制器23和26，使得經(jīng)過環(huán)內(nèi)傳輸回到耦合器端口223和224的兩束光恢復(fù)為相互平行，那么上述附加的不均衡因素就可以基本消除。
進一步分析L-NOLM的工作原理可以知道，逆時針光經(jīng)過衰減后進入DCF光纖的功率非常低，基本上不用考慮它的非線性相移，那么順時針光經(jīng)過DCF光纖時積累的非線性相位變化就是兩束光的非線性相位差。當DCF光纖的長度和非線性系數(shù)決定之后，非線性相位差主要由光功率決定，為了使非線性相位差達到圖3所示的峰值附近，要求的輸入信號功率不能太低。但是，太高的輸入功率在實際應(yīng)用中會造成困難，而且非線性相移積累或多或少會對信號的繼續(xù)傳輸產(chǎn)生不良影響。
為了能夠達到要求的相位差而又避免輸入功率大的問題，本發(fā)明進一步提出在L-NOLM內(nèi)設(shè)置一用于引入非互易相位偏置的裝置。
這種非互易相位偏置的裝置可以采用雙折射、磁光效應(yīng)和聲光移頻等不同方法實現(xiàn)。圖4和圖5所示是兩種采用聲光移頻方法實現(xiàn)非互易相位偏置的L-NOLM光路結(jié)構(gòu)實施例，分別說明如下實施例2的光路結(jié)構(gòu)如圖4所示，是在圖2所示的實施例1的基礎(chǔ)上增加了兩個聲光移頻器，即包括一個環(huán)形器41，及由一個1∶1光纖耦合器42和一段DCF光纖45連接構(gòu)成的非線性光纖環(huán)鏡，該環(huán)形器的一個輸出端412與1∶1光纖耦合器的一個輸入端421相連；在該非線性光纖環(huán)鏡中非對稱位置插入一個光衰減器46，在環(huán)鏡內(nèi)的1∶1耦合器的兩個端口423、424處分別放置一個偏振控制器43、47；在此基礎(chǔ)上，在光衰減器46與偏置控制器48之間以及DCF光纖45和另一個偏置控制器43之間分別加入一個聲光移頻器47和44。兩個聲光移頻器要求移頻量相同，而且同為正移頻或同為負移頻。
本實施例的工作原理為信號從1∶1耦合器42的端口423開始，按順時針方向依次通過偏置控制器43、聲光移頻器44、DCF光纖45、光衰減器46、第二個聲光移頻器47和第二個偏置控制器48回到耦合器端口424；逆時針光則按相反順序從端口424回到端口423。假設(shè)移頻器44到耦合器端口423的光纖長度為L1，移頻器47到耦合器端口424的光纖長度為L2，兩個移頻器之間的光纖長度為L入射光頻率為f，兩個聲光移頻器均為正移頻且移頻量均為fa，那么，順時針光以頻率f通過L1，以頻率f+fa通過L，以頻率f+2fa通過L2，逆時針光則以頻率f、f+fa、f+2fa通過L2、L、L1。這樣，聲光移頻器的移頻量和長度L1與L2之間的差決定了得到的非互易相位移的大小。把這一非互易相移疊加在上述與功率相關(guān)的非線性相位差上，就可以使L-NOLM工作在圖3所示曲線的峰值附近而不需要很大的輸入功率，實現(xiàn)了相位偏置。
實施例3的光路結(jié)構(gòu)如圖5所示，本實施例也在圖2的基礎(chǔ)上增加兩個聲光移頻器，即包括一個環(huán)形器51，及由一個1∶1光纖耦合器52和DCF光纖54、光衰減器57和偏振控制器53、58連接構(gòu)成的非線性光纖環(huán)鏡，環(huán)形器的一個輸出端512與1∶1光纖耦合器的一個輸入端521相連。在此基礎(chǔ)上，在光衰減器57和DCF光纖54之間依次加入兩個聲光移頻器55和56。兩個聲光移頻器的移頻量相同，其中一個為正移頻而另一個為負移頻。
本實施例的工作原理為順時針信號光從耦合器端口523開始依次通過偏置控制器53、DCF光纖54、聲光移頻器55、聲光移頻器56、光衰減器57和偏振控制器58，然后回到耦合器端口524；逆時針光按相反順序從端口524回到端口523。兩個聲光移頻器的移頻量相同但移頻方向相反，如果它們之間的光纖長度為L，移頻量和L決定非互易相位移即相位偏置量的大小。實施例2和3相比，實施例3中兩個聲光移頻器與光衰減器在環(huán)內(nèi)同一側(cè)，聲光移頻器的插入損耗構(gòu)成不對稱損耗的一部分，而實施例2中聲光移頻器的損耗全部是附加損耗。
本發(fā)明的技術(shù)效果通過實驗說明如下實驗一，采用實施例1的L-NOLM功率均衡器結(jié)構(gòu)。本實施例中，DCF光纖的長度為10km，色散系數(shù)為-80ps/nm/km，總損耗約7dB，光衰減器衰減量約7dB。實驗中采用覆蓋范圍20.6nm的三個波長信號來模擬波分復(fù)用系統(tǒng)的寬帶信號，采用先低速調(diào)制再高速調(diào)制的混合調(diào)制信號來模擬高速歸零碼(RZ)調(diào)制信號。三個信號波長分別為1533.8nm、1541.2nm和1554.4nm，高速正弦調(diào)制頻率為10GHz，低速方波調(diào)制頻率為200KHz，占空比1/20。實驗開始，首先將低功率寬譜信號從端口211輸入，本實驗采用一臺摻鉺光纖放大器輸出的自發(fā)輻射光，1525nm～1565nm波段范圍的總功率不超過-5dBm，同時調(diào)節(jié)環(huán)內(nèi)兩個偏振控制器23和26，使得用光譜儀從端口213測量得到的輸出譜盡可能平坦而且功率盡可能高。這時得到的輸出譜如圖6(a)所示，在1525nm～1565nm的波長范圍內(nèi)不平度可以達到0.3dB以內(nèi)。然后，保持環(huán)內(nèi)兩個偏振控制器不變，輸入上述混合調(diào)制信號，并在輸入端口211和輸出端口213處分別用光譜儀測量輸入和輸出的光譜。圖6(b)所示是在輸入端口211處測量得到的輸入光譜，其中波長為1533.8nm、1541.2nm和1554.4nm的三個信號分別標注為信道CH1、CH2和CH3，它們之間的的功率差異分別為6.3dB(CH1與CH2)和2.7dB(CH1與CH3)。
逐漸增加輸入的信號功率，但保持三個信道之間的功率差異不變，結(jié)合圖3所示L-NOLM的功率傳輸特性曲線可知，隨著輸入功率的增加，各信道的輸出功率也隨之變化。圖6(c)、(d)所示是達到均衡時的兩個輸出光譜。圖6(c)中輸入功率最大的CH1和輸入功率最小的CH2輸出功率達到相等，位于功率傳輸特性曲線峰頂?shù)膬蓚?cè)，而輸入功率在它們之間的CH3位于功率傳輸特性曲線的峰頂附近，輸出功率比CH1和CH2要高，它們之間的差異不超過1.8dB。圖6(d)所示是CH1和CH3輸出功率相等的情況，這時，輸入功率最大的CH1已經(jīng)越過了功率下降的谷底，重新開始上升，這時三個信道的輸出功率差異大約在1.0dB左右。
實驗二，本實驗采用圖4所示的實施例2的功率均衡器結(jié)構(gòu)。其中，所用DCF光纖同上，聲光移頻器44的插入損耗2.3dB，聲光移頻器47的插入損耗3.0dB，兩個移頻器均為正移頻，移頻量均為27MHz，L1和L2的長度差0.8米，偏置量約75°，衰減器46的衰減量約6.5dB。測量采用覆蓋20.9nm的三波長低速調(diào)制信號，波長分別為1533.6nm，1541.4nm和1554.5nm，分別通過聲光調(diào)制器進行低速方波調(diào)制，頻率200KHz，占空比1/20。測試步驟與上面所述類似，在低功率寬譜源(C波段總功率約-5dBm)輸入情況下調(diào)節(jié)兩個偏置控制器43和48，使得輸出譜盡可能平坦且幅度最大，如圖7(a)所示，在1525nm～1565nm的40nm范圍內(nèi)，本底起伏不超過0.3dB，由于相位偏置引入的動態(tài)損耗約2dB。
然后保兩個偏振控制器的狀態(tài)不變，輸入上述調(diào)制信號。在輸入端口IN處測得輸入光譜如圖7(b)所示，CH1和CH2的功率差異為1.3dB，CH2和CH3的功率差異為5.5dB。逐步增加輸入信號光功率，保持兩信道之間的功率差異不變。當輸入功率增大到一定程度，輸入功率最大的CH3越過峰頂開始下降，而CH1和CH2繼續(xù)上升，功率差異縮小到1dB以內(nèi)，如圖7(c)所示。隨著輸入總功率進一步增加，輸出光譜從圖7(c)逐步演化為圖7(d)～7(g)，雖然三個信道輸出功率的相對大小在變化，但都保持在1dB之內(nèi)。從圖7(c)到圖7(g)，相應(yīng)的輸入總功率變化約3dB。
權(quán)利要求
1.一種基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡的信道功率均衡器，包括一個環(huán)形器，及由一個1∶1光纖耦合器和一段傳輸光纖連接構(gòu)成的非線性光纖環(huán)鏡，該環(huán)形器的一個輸出端與1∶1光纖耦合器的一個輸入端相連；其特征在于，在該非線性光纖環(huán)鏡中非對稱位置插入一個光衰減器，在環(huán)鏡內(nèi)1∶1耦合器的兩個端口處分別放置一個偏振控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡的信道功率均衡器，其特征在于，還包括在所述非線性光纖環(huán)鏡環(huán)內(nèi)設(shè)置一用于引入非互易相位偏置的裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡的信道功率均衡器，其特征在于，所述用于引入非互易相位偏置的裝置為采用兩個移頻量相同、移頻方向相同的聲光移頻器，其中一個聲光移頻器設(shè)置在所述光衰減器與一個偏置控制器之間，另一個聲光移頻器設(shè)置在所述傳輸光纖和另一個偏置控制器之間。
4.如權(quán)利要求2所述的基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡的信道功率均衡器，其特征在于，所述用于引入非互易相位偏置的裝置為采用兩個移頻量相同、移頻方向相反的聲光移頻器，該兩個聲光移頻器依次加在所述光衰減器和傳輸光纖之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于不平衡損耗光纖非線性環(huán)鏡的信道功率均衡器，屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明包括一個環(huán)形器，及由一個1∶1光纖耦合器和一段傳輸光纖連接構(gòu)成的非線性光纖環(huán)鏡，該環(huán)形器的一個輸出端與1∶1光纖耦合器的一個輸入端相連；在該非線性光纖環(huán)鏡中非對稱位置插入一個光衰減器，在環(huán)鏡內(nèi)1∶1耦合器的兩個端口處分別放置一個偏振控制器。還可進一步在非線性光纖環(huán)鏡環(huán)內(nèi)設(shè)置一用于引入非互易相位偏置的裝置。本發(fā)明在不必對信道解復(fù)用、復(fù)用的情況下，只需要通過少數(shù)幾個參量的設(shè)計就可以對各信道實行自適應(yīng)的、快速有效的均衡控制；同時又最大程度地擺脫了NALM方案中雙向EDFA的限制，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和操作難度。
文檔編號H04B10/18GK1710840SQ200510085578
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者劉小明, 張濮, 蔣徐標, 劉越, 趙建輝, 馮雪 申請人:清華大學(xué)