基于非线性啁啾光纤光栅实现的色散可调谐

第31卷第12期 光 子 学 报 Vol 31No 12 2002年12月 ACTA PHOTONICA SIN ICA December2002

基于非线性啁啾光纤光栅实现的色散可调谐

张银英 王德翔 戴恩光 张肇仪 徐安士 吴德明

(北京大学电子学系区域光纤通信网与新型光纤通信国家重点实验室,北京100871)

摘 要 从原理上证明了一种基于非线性啁啾光纤光栅以及光纤光栅的温度特性的色散可调谐方案 实验证明在25 5 的温度变化范围内,光纤光栅对1550 43nm波长的色散补偿量从759 1ps/nm上升到1659 9ps/nm,色散调谐范围达到900ps/nm,这个方案具有对补偿波长和特定补偿波长所需要的色散补偿量同时进行调谐的特点

关键词 非线性啁啾光纤光栅;可调谐色散

0 引言

随着光纤通信的飞速发展,不仅是单个波长的传输比特率急剧提高,光纤通信网络也在迅猛的发展 光分插复用(OADM)、光交叉连接(OXC)都在逐步实用化 随着网络规模的扩大,对网络的动态可重构性做出了相应的要求,这样将自适应色散补偿就提上了日程,主要有以下几个原因1:1)对于一定波长的信道,其色散的积累是随时间变化的,因为动态可重构光网络中的波长信道有可能是从不同距离的端点处传输过来,即一定波长的信号在特定位置所需要的色散补偿量是变化的;2)传输系统运行环境的改变(如激光器和调制器)也有可能使单个信道中的色散效应随时间改变;3)光纤等通信器件对温度等具有一定的敏感性,例如在工作波长上,500km长的非零色散位移光纤对温度的依赖性规律是1ps/ nm/ ,单模光纤的色散对温度的依赖性更大,在150 以下,单模光纤的零色散波长随温度变化的系数大概为:0 025nm/ 2;4)信号功率的变化引起光纤非线性的影响,以及掺铒光纤放大器的增益平坦性影响,增益均衡的不理想而引起的光功率的变化也会导致附加的非线性相移,从而改变了系统的色散分布 同时,在高速的光纤通信中,光通信系统或光通信网络的色散容限相

国家自然科学基金(60177008)资助项目

收稿日期:2002 04 23当的小,轻微的色散积累变化就可能使系统的性能大大恶化;码率的上升也相应要求发射模块的发射功率增加,这样会增加系统的非线性作用,譬如自相位调制(SPM) 在非线性系统中,系统所需要的最佳色散补偿量会随着光功率的改变而改变 例如在40Gb/s的系统中,色散调节量精度要控制在50ps/nm以内来满足系统的需求,而对于高达160Gb/s的系统,色散调节精度要高于5ps/nm 来满足需求3 这样,色散补偿技术必须具有一定的灵活性来适应网络中色散积累的变化,自适应的色散补偿在未来的光网络中必不可少 自适应的色散补偿的实现包括两个环节:色散可调谐的实现和快速高效的色散监控的实现

当前实现色散可调谐的方案主要有以下几种:1)用作环形谐振器的全通滤波器(APFs all pass filters),APFs可以在不引入幅度变化的前提下进行色散补偿,而且APFs相当紧凑,能够实现高度的集成,但离实用还有相当一段距离4;2)基于VIPA(virtally imaged phased array)而实现的可调谐色散补偿,VIPA是一种输出光的角度依赖于光的波长的一种光结构5;3)基于光纤布喇格光栅(FBG)应力和温度特性而实现的各种可调谐色散补偿的方案 以上各种方法各有优缺点,

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