提高WDM系统信号传输质量的方法 【技术领域】
本发明涉及一种提高WDM系统信号传输质量的方法，包括光放大器的光通信传输系统，尤其适用于波分复用传输系统，包括WDM传输系统与OADM传输系统。
背景技术
所谓波分复用光传输系统就是在一根光纤中利用不同的光波长相互独立互不干扰的原理，来传输多路不同信源的信号，以达到扩展传输容量的目的。为了实现稳定的传输，就需要对各信道进行适当的频道划分，正如高速公路上的车道划分一样，使各条信道上跑的信号各自独立，顺利到达传输终点。同时还需约束各信道地信号光波长，使其足够稳定，以避免串行到其它信道。而且在发送端还需利用合波技术将由各自独立光发送单元送来的各个信道的光信号整合到一根光纤中传输，而在接收端则以分波器将在一根光纤中传输的光信号分解开来，再传输到各自的光接收单元。
为了提高传输距离，抵消光传输线路与光器件衰耗的影响，在DWDM或其他光传输系统中往往要用到光放大器进行光再生放大，以补偿光信号的损失。但同时却也因此而带来了光放大的自发辐射噪声。而且随着传输距离的加长，光放大器的增多，噪声信号会积累，从而影响系统的传输质量。为了衡量光放大器自发辐射对DWDM系统的影响，在波分复用系统中引入了光信噪比技术指标，以衡量光放大器自发辐射噪声对系统信号的影响程度和系统的接收信号质量，并对正常情况下的光信噪比技术指标进行了一系列规范与要求。
自有了信号的传递，科学家们就一直在致力于提高信号的传输能力的发明创造。目前对DWDM系统主要有两大技术方案应用于提高因光信噪比问题受到制约的系统传输：一种是利用噪声系数更小光放大器，来直接提高系统接收端的光信噪比，如拉曼光放大技术；另一种就是利用各种编码技术来提高接收机的信号接收能力，如前向纠错编码技术，以及其它发送码型编码技术，用以在较大的噪声背景情况下恢复信号，或抵抗噪声的影响。这两种技术方案均可极大地提高系统的传输能力，但也存在成本高昂，技术方案复杂，或存在其它一些危险性等问题。如拉曼光放大，可以将系统接收光信噪比提高好几个dB，但它需要向传输线路中注入高功率的泵浦光信号，往往要达到几百毫瓦甚至上千毫瓦。这就为工程人员的劳动保护以及光接头的互联安全等方面带来了一系列的问题，同时还有引入非线性效应的危险。而前向纠错编码技术随编码方案的不同往往可以获得近10dB的光信噪比增益，但它也存在编解码方案复杂，需要超大规模运算电路支持，且每个光通道都要分别处理等问题。而且也还存在有解码失误的风险。所以在常规光传输系统中都尽量避免采用这些方法来提高系统的传输能力。而往往以电再生的办法来延长传输距离。
【发明内容】
本发明的目的是利用分离光波道的光分波器(包括光分插复用器的分波部分，下同)来抑制噪声，提高系统传输能力。
本发明的技术方案：本发明的提高WDM系统信号传输质量的方法是在系统中的光分波单元上将-1dB谱宽控制在≤0.35nm，并且＞0.2nm的范围内。
所述的提高WDM系统信号传输质量的方法，是光分波单元是输出端分波器或光分插复用器的分波部分。
所述的提高WDM系统信号传输质量的方法，是选用-1dB谱宽指标在0.2nm到0.35nm范围内的分波器，将此分波器用于波分复用系统的端站的分波单元位置或光分插复用站的光分插复用器的分波部分位置。
所述的提高WDM系统信号传输质量的方法，是在端站的普通光分波器前或光分插复用站光分插复用器的分光部分加一个适用于80波DWDM系统用的50GHz光梳状滤波器来压缩普通光分波器的通带谱宽。
所述的提高WDM系统信号传输质量的方法，是端站选用阵列光波导分波器，通过适当的温度控制来将其中心波长向一边调偏，并在其每个分波通道上串接一个光滤波片，通过调整滤波片与自聚焦透镜光轴之间的夹角的方法来改变光信号与滤波片之间的入射角，从而调整滤波片中心波长，使光滤波片的中心波长向另外一边适当调偏，使这两个谱宽较宽的器件通过左右调偏后的串连，实现叠加光谱谱宽的压缩。
所述的提高WDM系统信号传输质量的方法，是用滤波片型光分波器，通过调整滤波片与自聚焦透镜光轴之间的夹角的方法来改变光信号与滤波片之间的入射角，从而调整滤波片中心波长，使其中心波长向一边调偏，并在其后的每个分光通道上串接一个朝另一个方向调偏的光滤波片，来压缩分光谱宽。
本发明的优点：由于本发明较其它提高WDM系统信号传输质量的方法简单，但抑制噪声、提高系统传输能力效果显著，而且仅只采用目前的成熟技术与器件实现，具有成本低廉，简单易行，系统性能稳定可靠，并具有不会带来附加风险的特点。特别是方案1，由于未采用任何其他器件，仅只调整了系统对光器件的技术要求，所以系统成本不会增加。而且虽然本方法限制了光分波滤波器的-1dB谱宽范围，但由于没有调整对-20dB谱宽的技术要求以及对隔离度的技术要求，实际上是容许光滤波片生产厂商以较和缓的通带抑制曲线构造光滤波片，这样就可以降低光滤波片的镀膜层数与加工难度，因而在批量生产的情况下还可以降低滤波片的成本，起到一举多得的效果。
【附图说明】
图1是WDM系统光路传输示意图：图中各序号分别代表：1、合波器；2、光功率放大器；3、线路光纤；4、光线路放大器；5、线路光纤；6、光前置放大器；7、分波器；8、光分插复用器。
图2是光分波器实测光谱曲线。
图3是光信噪比实测曲线。
图4是用光梳状滤波器(Interleaver)和普通光分波器实现噪声光谱压缩结构示意图。
图5是用光梳状滤波器(Interleaver)压缩噪声的光谱示意图。
图6是光分波器叠加滤波片实现噪声谱压缩结构示意图。
图7是光分波器叠加滤波片合成光谱示意图。
【具体实施方式】
为了便于各家设备相互通用，国际电联制订了G.692协议，严格规定了DWDM系统各光波道的中心波长、工作频率。要求各光波道的光发送单元要稳定地工作在各自的工作波长上，同时DWDM的合波、分波单元也要具有足够的带宽和相邻通道、非相邻通道隔离度，以尽可能干净地将各分离信号合成到一根光纤中传输，然后在从一根光纤中将他们分离出来。系统光路如图1所示。本发明的关键处理位置就在系统中的光分波器以及光分插复用器的分波单元上。
由于光发送单元无法做到完全准确并绝对稳定地工作在中心波长上，所以，还对各光波道的波长漂移和光分波器的最小-1dB谱宽作了规定。同时为了保证不影响相邻光通道的正常工作，还对光分波器的最大-20dB谱宽作了规定。各光器件生产商为了给光波道的波长漂移尽可能大的漂移空间，都在保证最大-20dB谱宽的前提下，尽可能大的提供更宽的最小-1dB谱宽的商品器件。如图2是光分波器实测光谱曲线。一般实际应用器件的-1dB谱宽都大于0.4nm，有很多都超过了0.5nm。
然而，提高-1dB谱宽的参数值固然可以放宽对光发送单元的波长漂移要求，但同时却会影响系统的传输性能指标。原因就在于对波分复用系统而言，光信噪比技术指标并不是光接收机所接收到的信号光功率与噪声光功率之比。由光波分复用系统测试方法可知，在光信噪比测试时，必须采用光谱分析仪，且必须将光谱分析仪的测试谱宽设置为0.1nm。由于波分复用系统光发送单元的主要光功率也就分布在0.1nm以内，而光放大器噪声信号是一个谱宽达几十纳米的宽谱光信号，所以用这种方法测出的信号光功率电平几乎就是实际的光功率值，而光噪声功率电平实际上是以0.1nm为谱宽的光功率谱密度值。如图3所示，图3是光信噪比实测曲线。所以光接收单元所接收到的信号光功率与噪声光功率之比并不是如图3中所示的SNR值，而是由此SNR值决定的，与光分波器谱宽相关的一个函数。
通过光分波器进入到光接收单元的光，实际上是光谱曲线与分波器滤波曲线乘积的积分。这其中包含了本通道的信号光，其他通道的信号光以及噪声。由于光分波器对其抑制通道内的其它信道有很强的抑制能力，所以我们仅讨论在其导通信道内的本通道光信号与噪声情况：由于光分波器的谱宽较光发送单元的发送光谱宽大得多，所以除信号有一定的衰减外，信号全部通过；而噪声却因分波器的谱宽较噪声谱宽窄得多而得到了有效的抑制。所以，光分波器不仅能分离光通道信号，还能有效抑制光放大器的自发辐射噪声。随着技术进步，光发送单元的波长稳定性有了很大提高，而技术标准对光分波器的-1dB谱宽要求仅为＞0.2nm，所以继续尽可能地加大光分波器的-1dB谱宽不但不能给系统带来好处，反而因给噪声提供了较宽的通道而使系统性能无法提高。所以我们对光分波器的谱宽又做了一个上限要求，即光分波器在其它技术指标要求不变的情况下，要求其-1dB谱宽控制在≤0.35nm，并且＞0.2nm的范围内。这样，通过光分波器的噪声光功率就能比当前采用常规光分波器件的噪声光功率下降约2～3dB，从而使通过光分波器后，光接收单元的接收光信号的信号光功率与噪声光功率之比提高约2～3dB。接收光信号的眼图会因此而张得更开，信号的Q值也会更好，系统传输性能就会有所提高。这样在一定的误码要求下，就可以使用更多的光中继器，也可以采用较长的光中继段长，使系统传输距离更远。
具体实现方法如下：
1、选用技术指标符合标准要求，特别是-1dB谱宽指标在0.2nm到0.35nm范围内的分波器，将此分波器用于波分复用系统的端站的分波单元位置和光分插复用站的光分插复用器的分波部分位置。如图1的7、8位置。
2、在普通光分波器前加一个适用于80波DWDM系统用的50GHz光梳状滤波器(Interleaver)来压缩普通光分波器的通带谱宽，实现噪声光功率的压缩。如图4所示，其光谱曲线如图5所示。它主要用于端站的分波器，也可用于光分插复用站光分插复用器的分光部分。
3、对阵列光波导分波器，通过适当的温度控制来将其中心波长向一边调偏，并在其每个分波通道上串接一个光滤波片，并采用通过调整滤波片与自聚焦透镜光轴之间的夹角的方法来改变光信号与滤波片之间的入射角，从而调整滤波片中心波长，使光滤波片的中心波长向另外一边适当调偏，如图6所示。使这两个谱宽较宽的器件通过左右调偏后的串连，实现叠加光谱谱宽的压缩。如图7所示。这个方案主要用于端站的分波器。
4、对滤波片性光分波器，也可以采用将通过调整滤波片与自聚焦透镜光轴之间的夹角的方法来改变光信号与滤波片之间的入射角，从而调整滤波片中心波长，使其中心波长向一边调偏。并在其后的每个分光通道上串接一个朝另一个方向调偏的光滤波片，用与方案3同样的原理来压缩分光谱宽。此方案即可用于端站的分波器上，也可用于光分插复用站光分插复用器的分光部分。
本发明的核心是利用分离光波道的光分波器来压缩谱宽，实现抑制噪声，提高系统传输能力。因此，无论具体实现方法有什么不同，均属于本发明的保护范围。