[发明专利]一种高速多通道全光3R再生方法及装置

说明书

【技术领域】：本发明涉及高速大容量全光网络通信技术领域，具体涉及高速多通道 全光3R再生技术及装置。

【技术背景】：在全光网络中，信号的全光3R再生(Reamplification、Reshaping、 Retiming)是一个亟待解决的关键问题。由于色散、WDM信道间的干扰、系统的非线性 效应、光源和光放大器的ASE噪声等因素都不可避免的引起网络中信号的恶化，尤其在 40Gb/s及以上的超高速光网络中，这种恶化对信号的影响更是不可忽略。未来的光网络动 态灵活的特性又决定了信号的传输路径的不确定性，因此对信号的恢复不可能采取固定补 偿的方案，而必须对信号进行3R再生。

但是目前对信号进行3R再生技术的研究集中在单波长系统中，40Gb/s的单波长全光 3R再生方案在国际上已经有不少报道，国内的天津大学和清华大学也都完成了系统实验。 但是单波长全光3R系统目前处于一种两难的地步：1、单路速率在40Gb/s以下系统中， 全光再生无论在性能还是成本上与OEO方案相比都没有优势可言。2、单路速率大于 40Gb/s以上的系统在系统成本，光信号传输中均存在很大问题，很难与WDM系统竞争， 近期很难实用化，因此，单波长光3R再生技术的需求不是十分紧迫。

在这里需要特别指出的，光网络中光信号传输与电信号的本质区别在于：光由于采用 了波分复用(WDM)技术是可以多路并行传输的，而电只能是单路串行传输。这也是光 信号传输比电信号传输的最大优势所在。正如前面提到的，尽管在40Gbit/s以下的系统中， 电的3R技术要远比全光的3R技术成本低、可靠性好。但对于目前光传输系统中广泛采 用的WDM系统，由于电处理机理的局限，采用电的方式只能分别对各个波长分别再生， 其成本、可靠性的优势随波长数的增加而被大大抵消。而从光的本质讲，理论上可以在同 一系统中对多个波长同时进行3R再生，这是电的3R技术所无法企及的。所以，只有能 够用于WDM系统的多波长全光3R技术才可能充分发挥全光技术优势。

回顾历史，WDM技术的迅速商业化得益于掺铒光纤放大器(EDFA)技术的成熟， 实现了光通信系统容量的一次阶跃式发展。发展至今，现在的WDM技术已经可以在单纤 上同时复用上百路不同波长的光信号流，充分利用了单模光纤的通信窗口，在单纤中实现 了Tb/s量级的传输容量。可以说正是EDFA的出现使得WDM技术成为发展最为迅捷的 电信传输技术。

历史往往惊人的相似，多波长全光3R再生技术的突破必将为WDM技术在新一代的 光网络中的应用带来又一次变革性的发展，为未来新型的高速率宽带光网络打下良好的技 术基础。

迄今为止，多波长全光再生的系统研究仍主要停留在2R再生上。例如丹麦的研究人 员利用非线性光纤环形镜(NOLM)和非平衡色散光纤环形镜(DILM)实现多波长全光 2R再生。

3R的系统实验和方案还很少。中国北京邮电大学的研究人员提出了一个多波长全光 3R的系统框图结构，提出了利用可调谐的光纤布拉格光栅(FBG)将多波长的信号调节 同步，从而只需恢复出单一的时钟并对多路不同波长的信号同时再生，该方案可以降低多 波长全光3R系统的实现难度。但是该文仅仅给出了系统的框架结构，并没有进一步讨论 时钟提取和单一时钟对多路信号进行判决的具体实现方法，需要对多路信号同步也大大降 低了该方案的实用性。美国普林斯顿大学的研究人员则利用太赫兹光学非对称解复用器 (TOAD)将多路不同波长的WDM信号进行串并转换，然后高速串行信号进行全光再生， 但是多波长信号必须经过时序调整再进行时分复用，从时间上看仍然是单路信号的3R再 生，并不能实现完全意义上的多波长光信号同时3R再生。而且这意味着各个波长的信号 必须有相同的时钟信号，现有的分组网络中不同的用户间的时钟是相互独立的，不可能实 现精确同步。所以，这种的方案并不适用于现有的多信源网络。

【发明内容】：本发明目的是解决目前实现多通道全光3R再生方案中存在的系统复 杂、成本高、稳定性差等问题，提供一种高速多通道全光3R再生方法及装置，实现真正 意义上的多通道同时全光3R再生。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高速多通道全光3R再生方法，通过如下步 骤实现：

第一、由本地光源提供连续光作为泵浦光；