专利名称：一种光纤色散补偿方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光的色散补偿技术领域，具体涉及一种可以提高色散补偿光纤的利用率的色散补偿方法及实现该方法的装置。
背景技术：
随着密集波分复用(DWDM)为基础的光纤通信技术的发展，色散补偿光纤(DCF)作为最成熟的色散补偿技术已经广泛用于DWDM系统。现有的色散补偿装置一般都是将光信号输入到色散补偿光纤一端，利用色散补偿光纤进行一次补偿后，从另一端输出，然后进行传输。为了提高光的传输性能，一般都是通过提高色散补偿光纤的色散系数来实现，这样不仅可以缩短色散补偿光纤的长度，减少色散补偿装置的体积，而且可以降低系统成本。但其缺点在于光纤色散系数的提高，需要增加光纤的波导色散来获得，这样对材料的折射率分布具有很高的要求，虽然理论上可以实现，但对制造工艺要求高，难度大，而且提高色散系数的方法对色散补偿光纤的利用率较低。
发明内容
本发明的目的就在于根据现有技术的缺点，提供一种色散补偿的方法，在色散补偿光纤的长度和色散系数一定的情况下，充分提高色散补偿光纤的利用率，从而降低色散补偿装置的成本。
本发明的另一目的就是提供一种实现上述色散补偿方法的色散补偿装置。
根据本发明的一方面，提供一种色散补偿方法，该方法包括以下步骤A、利用色散补偿模块对输入光信号进行第一次色散补偿；B、将经过一次色散补偿的光信号反射回色散补偿模块进行第二次色散补偿，然后输出。
上述色散补偿方法中，通过设置一个三端口不可逆光学器件，使得光信号的输入端口和经过两次色散补偿后的光信号输出端口分开。
根据本发明的另一方面，提供一种实现上述色散补偿方法的光纤色散补偿装置，该装置除包括色散补偿模块以外，还包括一三端口不可逆光学器件和一光学反射器件，所述三端口不可逆光学器件、色散补偿模块和光学反射器件顺序连接，光信号从三端口不可逆光学器件的第一端口进入，从第二端口输出到色散补偿模块进行色散补偿，然后经光学反射器件的反射，再次进入色散补偿模块进行二次色散补偿，经两次色散补偿后，光信号又从所述三端口不可逆光学器件的第二端口射入，经第三端口输出色散补偿装置。
上述的色散补偿装置，所述三端口不可逆光学器件为光环行器，也可以为方向耦合器；上述的色散补偿装置，所述光学反射器件为光纤环镜，也可以为端面反射镜，还可以为啁啾光栅。
由于本发明提供的色散补偿方法和装置将经过一次色散补偿的光信号反射回色散补偿模块进行第二次色散补偿，因此大大提高了色散补偿光纤的利用率，在色散补偿光纤的色散系数和色散补偿要求一定的情况下，可以大大缩短色散补偿光纤的长度，因此降低了装置的成本。同时，还可以与光纤环镜结合，提高传输信号的信噪比，与啁啾光栅结合，对传输链路色散进行精细补偿，提高传输性能。
图1本发明的光纤色散补偿装置结构图；图2本发明一利用光环行器和光纤环镜实现的光纤色散补偿装置实施例；图3本发明一利用光环行器和端面反射镜实现的光纤色散补偿装置实施例；图4本发明一利用光环行器和啁啾光栅实现的光纤色散补偿装置实施例；图5啁啾光栅结构及工作原理图；图6利用啁啾光栅实现的光纤色散补偿装置实施例的色散补偿原理图；图7利用方向耦合器和光纤环镜实现的光纤色散补偿装置实施例。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细的说明。
本发明提出的色散补偿装置总体结构如图1所示。该色散补偿装置包含一个三端口不可逆光学器件1、一个色散补偿模块(DCM)2及一个光学反射器件3。三端口不可逆光学器件1、色散补偿模块2和光学反射器件3顺序连接，即三端口不可逆光学器件1的第一端口与输入传输通道相连，输出传输通道与第三端口连接。第二端口与色散补偿模块(DCM)2相连，其后是一个光学反射器件3。传输通道的光信号从三端口不可逆器件1的第一端口输入，经过第二端口输入到色散补偿模块2进行第一次色散补偿，从色散补偿模块输出后经光学反射器件3反射，光信号经原光路返回到色散补偿模块2，进行第二次色散补偿，然后经三端口不可逆光学器件1的第二端口射入，从其第三端口输出色散补偿装置，输到传输通道进行后续的传输。
本发明中的色散补偿模块(DCM)2为现有的通用色散补偿装置，它除了包括色散补偿光纤(DCF)外，一般还包括一段单模光纤(SMF)，另外，由于色散补偿光纤芯径面积较少，而SMF光纤芯径面积较大，为减少二者的连接损耗，还需要采用耦合技术将两段光纤进行耦合，由于现有的色散补偿装置为本领域技术人员所熟知，所以在此不进行详细介绍。
由上可见，通过本发明提供的新型色散补偿装置，光信号可以两次通过色散补偿模块2，对光信号连续进行了两次色散补偿。因此，在色散补偿要求一定和色散补偿系数一定的情况下，本发明通过提高色散补偿模块2的利用率，可以将色散补偿模块2中的色散补偿光纤(DCF)长度减少一半，缩小了色散补偿装置的体积，降低了传输系统成本。这种色散补偿装置由发展成熟的几种普通光学器件组成、容易实现、成本低廉，且具有宽带色散补偿特性，因此可以广泛应用与各种光纤传输系统中。
图2给出了色散补偿装置的实施例一。本实施例中，三端口不可逆光学器件1采用的是光环行器4，光学反射器件3采用的是一个具有两个端口的光纤环镜5。如图2所示，光环行器4的第一端口作为色散补偿装置的输入端口，与输入传输通道连接，第二端口与色散补偿模块(DCM)2连接，第三端口作为色散补偿装置的输出端，与输出传输通道连接。光纤环镜5由一个两端口熔接在一起的方向耦合器构成，其中一个端口与色散补偿模块(DCM)连接，另一端口以一个非反射端口6终结。当光信号进入光纤环镜在耦合器分成两路时，在耦合部分产生一个相位差，经过光纤环镜5后，两路光信号在耦合器部分产生干涉，相当于一个滤波器，因此通过合理设计耦合部分长度，可以使从输入端口输入到光纤环镜5中的光信号经过干涉后，仍然从原输入端口输出，这样既可以实现光反射，又可以提高信道间的隔离度。因此，利用由光纤环镜5构成的色散补偿补偿装置，在高效利用色散补偿模块(DCM)2实现色散补偿的同时，还可以提高传输通道信号信噪比，从而提高了系统传输性能。
图3给出了色散补偿装置的实施例二。在该实施例中，三端口不可逆光学器件1仍采用光环行器，各端口连接方式同实施例一，光学反射器件3采用的是一个端面反射镜7。整个色散补偿装置工作原理与实施例一相同，在此不再详述。一般地，端面反射镜7可以通过将光纤输出端面进行抛光，然后在光纤输出端面镀全反膜来实现。以目前的镀膜技术，这种全反膜实现容易，且其反射率至少可达99.9％以上，因此其引起的损耗是非常小的。可见采用这种方法构成的色散补偿装置，具有插入损耗小，容易实现、体积小等特点。
图4给出了色散补偿装置的实施例三。在实施例三中，三端口不可逆光学器件1采用的仍是光环行器4，各端口连接方式同实施例一，光学反射器件3采用的是一个啁啾光栅8。啁啾光栅8可以通过紫外线照射光纤纤芯，诱导折射率改变而形成。当啁啾光栅8工作时，波长反射沿光纤长度方向平移，使得不同波长在沿光纤长度不同的位置依次反射，即啁啾，因此啁啾光栅8也可用于色散补偿。啁啾光栅8的结构及工作原理如图5所示。图5中，以五波长光信号为例，从色散补偿模块(DCM)2入射到啁啾光栅8的光信号λ1、λ2、λ3、λ4、λ5依次被反射回到其输入端(其中λ1＞λ2＞λ3＞λ4＞λ5)，从而实现反射功能。
一般地，除了在预先设定的波长λ0(如图6中所示)处，可以通过色散补偿模块(DCM)2进行补偿，使其呈现零色散外，由于传输通道色散斜率与色散补偿模块(DCM)2的色散斜率仅是符号相反，在绝对值上并不相同，则仅仅通过色散补偿模块(DCM)2并不能达到色散斜率补偿，因此在其他任一波长处剩余色散均不为零。如果将色散补偿模块(DCM)2与啁啾光栅8的色散补偿特性相结合，共同进行色散补偿，便可实现色散斜率补偿。图6给出了利用啁啾光栅8构成的色散补偿装置色散补偿示意图。横轴是信号波长，纵轴为色散系数。数字9指的曲线表示传输通道的色散特性；数字10代表的曲线为色散补偿模块(DCM)2的色散特性；数字11代表的曲线表示在传输通道上采用色散补偿模块(DCM)2进行色散补偿后的剩余色散特性；数字12代表的曲线表示具有负色散斜率的啁啾光栅8的色散特性。可见，如果通过设计啁啾光栅8的色散斜率12，使其恰好与剩余色散斜率11绝对值相等，而符号相反，则可以实现传输通道的色散斜率补偿。通过改变折射率，啁啾光栅8的光栅周期可以被设计为从入射端到右逐渐减小，使具有更长波长的光信号在更靠近入射端的地方反射，如图5中所示，这样啁啾光栅8的色散斜率可以为负值，在通过一些相关参数的设计，便可以获得与11符号相反但绝对值相等的色散斜率，从而将传输通道任一波长处的色散都补偿为零。因此，在这种结构的色散补偿模块中，啁啾光栅8不仅起到反射镜作用，而且起到了精细色散补偿的作用。
图7给出了色散补偿装置的实施例四。在实施例四中，将上述光环行器4采用一个方向耦合器13(如可以是一个3dB的光纤耦合器)来代替。方向耦合器13左边的两个端口为该方向耦合器的第一、第三端口，分别对应于光环行器4的第一端口和第三端口，右边的两个端口为第二、第四端口，其第二端口对应与光环行器的第二端口，第四端口以一个非反射端口终结。光学反射器件3仍采用光纤环镜5，整个色散补偿模块的连接方式与工作原理与实施例一基本相同。由于采用了方向耦合器13，必然会带来约3dB的损耗，但这种损耗可以通过光放大器将以补偿，放大器可以放在色散补偿装置的输入端或输出端，由于实现结构比较简单，所以在附图中没有画出。
上面结合四个实施例对本发明进行了详细说明，但应该理解为上述描述并不是对本发明的保护范围进行限制，其他对本发明进行非实质性的修改都应该在本发明的保护范围之内。如三端口不可逆光学器件1采用方向耦合器13时，光学反射器件3可以采用端面反射镜7或啁啾光栅8来实现，这种组合其原理与采用环行器时相应结构形式的工作原理相同，因此不再累述。
权利要求
1.一种光纤色散补偿方法，其特征在于包括以下步骤A、利用色散补偿模块(2)对输入光信号进行第一次色散补偿；B、将经过一次色散补偿的光信号反射回色散补偿模块(2)进行第二次色散补偿，然后输出。
2.如权利要求1所述的色散补偿方法，其特征在于通过设置一个三端口不可逆光学器件(1)，使得光信号的输入端口和经过两次色散补偿后的光信号输出端口分开。
3.一种实现如权利要求1所述的色散补偿方法的光纤色散补偿装置，包括色散补偿模块(2)，其特征在于还包括一三端口不可逆光学器件(1)和一光学反射器件(3)，所述三端口不可逆光学器件(1)、色散补偿模块(2)和光学反射器件(3)顺序连接，光信号从三端口不可逆光学器件(1)的第一端口进入，从第二端口输出到色散补偿模块(2)进行色散补偿，然后经光学反射器件(3)的反射，再次进入色散补偿模块(2)进行二次色散补偿，经两次色散补偿后，光信号又从所述三端口不可逆光学器件(1)的第二端口射入，经第三端口输出色散补偿装置。
4.如权利要求3所述的色散补偿装置，其特征在于所述三端口不可逆光学器件(1)为光环行器(4)。
5.如权利要求3所述的色散补偿装置，其特征在于所述三端口不可逆光学器件(1)为方向耦合器(13)。
6.如权利要求3、4或5所述的色散补偿装置，其特征在于所述光学反射器件(3)为光纤环镜(5)。
7.如权利要求3、4或5所述的色散补偿装置，其特征在于所述光学反射器件(3)为端面反射镜(7)。
8.如权利要求3、4或5所述的色散补偿装置，其特征在于所述光学反射器件(3)为啁啾光栅(8)。
全文摘要
一种光纤色散补偿装置除包括色散补偿模块以外，还包括一三端口不可逆光学器件和一光学反射器件，三端口不可逆光学器件、色散补偿模块和光学反射器件顺序连接，光信号从三端口不可逆光学器件的第一端口进入，从第二端口输出到色散补偿模块进行色散补偿，然后经光学反射器件的反射，再次进入色散补偿模块进行二次色散补偿，经两次色散补偿后，光信号又从三端口不可逆光学器件的第二端口射入，经第三端口输出色散补偿装置。由于本发明将经过一次色散补偿的光信号反射回色散补偿模块进行第二次色散补偿，因此大大提高了色散补偿光纤的利用率，可以缩短色散补偿光纤的长度，因此降低了装置的成本。
文档编号H04B10/12GK1412966SQ0113567
公开日2003年4月23日 申请日期2001年10月17日 优先权日2001年10月17日
发明者李长春, 常志文 申请人:华为技术有限公司