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WDM通信系统中信道波长稳定的一种有效方法

2/14/2005来源:光纤通信人气:10662

WDM通信系统中信道波长稳定的一种有效方法 〔摘要]本文提出了一种稳定WDM通信系统中信道波长的有效方法,报道了波长稳定 系统的设计原理及测试结果,测试表明,该方法是可行的。 [关键词]波分复用;波长稳定;光纤通信;分布反馈激光器 [中图分类号] TN914 [文献标识码]B[文章编号]1006-1908(1999)06-0040-03 1前言 信息社会的发展需要采用高性能、低价格的大容量、高速率传输网络。WDM技术利用 单模光纤的低损耗窗口,在一根光纤上同时传输多路波长载波,是光纤通信系统向大容 量、高速率发展的有效途径。在光WDM系统中,为了尽可能地传输更多的信道,要求光源 峰值波长的间隔尽可能小,光源工作波长的稳定性满足一定的要求,否则,不同波长信 道的波长漂移将会引起相邻信道之间的串扰,从而影响WDM系统的性能,严重时甚至会导 致系统瘫痪。因此,对WDM系统来说,对各信道光源的工作波长进行控制并稳定到系统所 能容忍的范围内是极其必要的。目前,用于构成梳状等间隔信号的主要部件中:F-P谐 振腔、扫描F-P干涉计、边带相调He-Ne激光器等,这些都需要采用昂贵的光学器件。本 文提出了一种稳定WDM通信系统中信道波长的有效方法,它避免了采用昂贵的光学器件, 测试表明,该方法是行之有效的。 2波长稳定原理及单元设计 2.1 波长稳定原理 通常,在WDM系统中,信道波长稳定的目的可以归结为三点:1)减少激光器波长的随 机波动;2)补偿激光器老化引起的波长漂移;3)把激光器工件的中心波长稳定到特定的 波长点上。光通信光源可根据不同的应用场合采用法布里一由罗激光器(FP-LD)、分布 反馈激光器(DFB-LD)以及其他发光器件。其中DFB-LD非常适用于长距离系统。对于DFB 激光器来说,其工作波长和激光器的工作电流及工作温度有着密切的关系,并具有如下近 似公式: df/dT≈10GHZ/℃(1) df/dl≈1GHZ/mA(2) 其中f是激光器的工作频率,T是管芯温度,I为偏置电流。由此可见,提高激光器管 芯温度和偏置电流的稳定性就可以有效抑制激光器的工作频率漂移。因此,光域中DFB激 光器波长稳定可通过电域中的精密温度控制及电流控制来实现。 2.2波长稳定系统设计 在WDM系统中,通常通信信号速率较高,考虑到光纤的色散等限制因素,目前每信道速 率大多采用2.5Gb/s,这就要求波长稳定系统具备较高实用性。由于驱动电流的控制信息来 自激光器内部的背向光电检测二极管,因而其实时性及控制精度较高。而温度稳定则不同, 它属于慢变化控制,如果仅仅依靠激光器内部的热敏电阻进行温度状态的收集,一方面将 受到半导体致冷器电能、热能转换的延迟,另一方面,还将受到热敏电阻采集内部温度时 的传感延迟,因此其实时性及控制精度相对较差。对于第一种延迟,主要由激光器内部结 构决定,我们在此不作考虑。而第二种延迟,我们巧妙地运用了光信号进行传感(在系统 启动时输出光未进入窄带带通滤波器内时运用电反馈,否则光反馈将无反馈信号并无法预 知控制方向),因而使得传感延迟大为减少,这样就保证了温度稳定的精度。 基于精密控制激光器的工作温度和驱动电流的波长稳定原理,结合系统稳定后采用光 反馈探测温度的传感机理,我们设计出了一种DFB-LD工作波长稳定系统,其中温度稳定 和电流稳定电路均采用数字化控制方式,并具备RS232通信接口,以使该电路具有与计算 机连接的自动测试功能。 3实验结果 实验中我们采用美国HP公司的光波长计对上述的波长稳定电路进行了测试。测试中我 们采用的两只DFB激光器为北京凯光公司产品,25℃时对应的中心波长分别为1553.7um和 1555.44um,通过调节窄带可调谐光带通滤波器的中心波长,在环境温度变化为士15℃的 情况下,激光器的输出中心波长山、最大波长波动△rmax、波长变化百分率△r/r。分别 为:DFB-LD№ 中心波长为 4 结论 基于精密控制DFB激光器的驱动电流和工作温度,我们提出了一种稳定DFB激光器工作 波长的方法,实现了激光器的工作波长稳定。测试表明,在环境温度变化为正负15℃时, 激光器的输出中心波长波动△rmax小于正负0.01m,能满足波分复用通信系统的性能要求, 这证明我们所提出的方法是行而有效的。