SISTEMA Y MÉTODO PARA LA COMPENSACIÓN AUTOMÁTICA DE DISPERSIÓN CROMÁTICA.

- Un aparato para transmitir una señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo,

para aplicaciones de redes ópticas, comprendiendo dicho aparato: un emisor adaptativo óptico (1100); en donde el emisor adaptativo óptico (1100) está caracterizado por comprender: una fuente de señal (1130) configurada para generar una señal de no retorno a cero; un sistema de recuperación de datos y señal de reloj (1140) configurado para recibir la señal de no retorno a cero y generar la señal de excitación del láser (1144) y una señal de control de datos (1142); un dispositivo de excitación de transferencia de datos (1150) configurado para recibir la señal de control de datos (1142) y generar la señal de excitación de transferencia de datos; una fuente de luz (1110) configurada para generar una señal de láser en respuesta a una señal de excitación de láser (1144); un modulador de datos (1120) configurado para recibir la señal de láser y una señal de excitación de transferencia de datos (1152) y proporcionar a la salida una señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo(1122); un sistema de control (1180) configurado para recibir una señal de realimentación (1182) y proporcionar a la salida una señal de control de láser (1184), en respuesta a la señal de realimentación (1182); un sistema de ajuste (1170) configurado para recibir la señal de control de láser (1184) y la señal de excitación de láser (1144) y ajustar la magnitud de la corriente de excitación o de la tensión de excitación o de la potencia RF de excitación de la señal de excitación de láser (1144), en respuesta a la señal de control de láser (1184) con el fin de ajusta la magnitud del cambio de la frecuencia con el tiempo, en una señal CRZ, en respuesta a las variaciones en la dispersión acumulativa en rutas de fibras compensadas en dispersión

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a técnicas de telecomunicaciones. Más concretamente, la invención da a conocer un método y sistema para la compensación automática de dispersión cromática. Simplemente a modo de ejemplo, la invención se describe tal como se aplica a las redes ópticas, pero debe reconocerse que la invención presenta un más amplio alcance de aplicabilidad.

Antecedentes de la invención

Las técnicas de las telecomunicaciones han progresado a través de los años. Simplemente a título de ejemplo, las redes ópticas se han utilizado para las telecomunicaciones convencionales en la transferencia de voz y otras aplicaciones. Las redes ópticas pueden transmitir múltiples señales de diferentes capacidades. Por ejemplo, las redes ópticas terminan señales, señales de multiplexión desde una más baja velocidad a una más alta velocidad, señales de comunicación y señales de transporte en las redes en función de las definiciones pertinentes.

En las comunicaciones ópticas, una señal óptica se puede transmitir a larga distancia, tal como centenares o incluso miles de kilómetros, en enlaces de fibras ópticas de tipo monomodo. Una propiedad importante de las fibras ópticas es la dispersión cromática, es decir, que diferentes componentes espectrales de la señal se desplazan a diferente velocidad en las fibras ópticas. La dispersión cromática puede ensanchar los impulsos de señales y limitar la distancia de la transferencia. Por ejemplo, una fibra monomodo (SMF) presenta una dispersión cromática de 17 ps/(nm x km) a una longitud de onda de la señal de 1550 nm. Si la anchura espectral de la señal es 0,1 nm, los impulsos de la señal llegarán a ser de 170 ps más anchos después de una distancia de transferencia de 100 km. Para las transmisiones a alta velocidad a una tasa de transferencia de 1 gigabit por segundo, los periodos de bits son solamente de unos pocos centenares de picosegundos o incluso unas pocas décimas de picosegundos, por lo que dicho ensanchamiento puede degradar, en gran medida, las propiedades de detección de la señal.

El ensanchamiento del pulso está relacionado con la anchura espectral de la señal óptica y la dispersión de la fibra óptica. Para mejorar la distancia de transferencia limitada por la dispersión, es conveniente estrechar la anchura espectral de la señal óptica. Algunos emisores utilizan láseres de diodos semiconductores directamente modulados (DMLs) para generar una señal óptica. Los láseres DML suelen introducir modulaciones de frecuencias adicionales a la señal óptica, tal como un cambio de frecuencia con el tiempo en la parte superior de la señal modulada en intensidad y con el correspondiente ensanchamiento del espectro de la señal. El ensanchamiento del espectro de la señal puede reducir, a su vez, la distancia de transferencia limitada por la dispersión. Por el contrario, otros emisores utilizan láseres de diodos semiconductores de onda continua (CW) y modulares externos de pequeño cambio de frecuencia con el tiempo, que introducen menos ensanchamiento espectral.

La anchura espectral de una señal óptica, libre de cambio de frecuencia con el tiempo, se proporciona por el límite de la transformada de Fourier. La anchura espectral es aproximadamente igual a la inversa de la duración del pulso mínimo o igual a la tasa de transferencia de datos. Por ejemplo, una señal binaria de no retorno a cero (NRZ) presenta una tasa de transferencia de datos de 10 Gbps y la duración mínima del pulso de 100 ps. La anchura espectral es de aproximadamente 10 GHz o 0,08 nm. Si la señal transmite a una distancia de 70 km en una fibra monomodo (SMF) con una dispersión acumulativa de 1200 ps/nm, los impulsos de la señal se ensancharía en aproximadamente 100 ps. Este ensanchamiento es aproximadamente igual al periodo de bits. De este modo, la distancia de transferencia limitada por la dispersión de una señal óptica NRZ, libre de cambio de frecuencia con el tiempo, de 10 Gbps es pax 70 km en SMF.

Para transmitir más allá de la distancia de transferencia limitada por la dispersión, se suele requerir la compensación de la dispersión. Un método convencional para compensar la dispersión cromática, en las fibras ópticas, utiliza la fibra de compensación de dispersión (DCF), que presenta una dispersión cromática negativa. Por ejemplo, segmentos de DCF se insertan en líneas de transferencia entre intervalos de fibras individuales en nodos en donde se realizan otros procedimientos de transferencia. Estos procedimientos de transferencia pueden comprender la amplificación óptica y la adición/supresión de canales ópticos. El valor de dispersión negativo de DCF, en cada nodo, se selecciona de modo que la dispersión total acumulativa en el nodo sea próxima a cero. Además, al final de la transferencia, inmediatamente antes del receptor, la dispersión acumulativa debe presentar un valor óptimo en donde la distorsión de la señal sea mínima. Por ejemplo, en el límite de la transferencia lineal de una señal, libre de cambio de frecuencia con el tiempo, este valor óptimo es igual a cero. Cuando se tiene en cuenta otros factores, el valor óptimo puede desplazarse alejándose de cero.

Debido a variaciones en las rutas de fibras, la dispersión acumulativa real, para cualquier línea de transferencia compensada dada, puede variar en una gran medida. Las desviaciones respecto al valor óptimo de la dispersión acumulativa pueden causar degradaciones para el rendimiento del receptor. La tolerancia de un sistema de transferencia a dichas desviaciones se denomina tolerancia de compensación de dispersión o tolerancia de dispersión. El valor óptimo para la dispersión acumulativa se refiere como el centro de la ventana de tolerancia de dispersión.

**(Ver fórmula)**

Numerosos factores pueden causar desviaciones respecto a la dispersión acumulativa óptima. Entre ellos pueden citarse la longitud de una separación de fibra, la dispersión de una fibra de transferencia y la dispersión de una fibra compensadora de la dispersión. Por ejemplo, cortes y reparaciones imprevistos de fibras pueden cambiar el valor de la dispersión acumulativa. Un cambio de 20 km en la longitud de una fibra monomodo puede desplazar la dispersión acumulativa entre 340 ps/nm. Además, la dispersión de la fibra resulta afectada por la temperatura y el envejecimiento.

En transmisiones de multiplexión por división de longitud de onda (DWDM) densas, se complica la dispersión cromática y su compensación. La dispersión de las fibras suele depender de la longitud de onda y la pendiente de dispersión suele ser de aproximadamente 0,05–0,09 ps/(nm2 x km). Para las transmisiones de DWDM, las fibras de compensación de dispersión (DCF) deberían presentar, normalmente, pendientes de dispersión negativas. Las variaciones en las pendientes de dispersión se suelen limitar al 10%, lo que significa que las pendientes de la dispersión, en líneas de transferencia, sólo pueden compensarse hasta un 90%. Para una línea de transferencia de 1000 km, la variación de dispersión acumulativa a través de una ventana de transferencia de DWDM, tal como desde 1530 nm a 1562 nm en la banda C, podría variar en

0,09 ps/(nm2 x km) x 32nm x 1000 km x 10 % = 288ps/ nm (Ecuación 1)

En otro ejemplo, algunas fibras DCF de bajo coste pueden proporcionar solamente una compensación de pendiente del 60%; en consecuencia, la variación de la dispersión acumulativa aumenta a 1152 ps/nm.

Con el fin de mejorar la compensación de la dispersión, se han propuesto compensadores de la dispersión óptica regulables. Por ejemplo, un compensador de dispersión óptica regulable es similar a una fibra de compensación de dispersión con una longitud variable. La variación de la longitud puede ser continua

o en pasos que ajusten el valor de la dispersión acumulativa. Cuando se utiliza, el valor de la dispersión acumulativa se puede ajustar para reducir al mínimo la distorsión de las señales recibidas. Si un compensador de dispersión óptica regulable presenta un alcance suficiente, el compensador se puede ajustar para obtener una dispersión acumulativa total para optimizar el rendimiento del receptor. El alcance de la dispersión regulable varía con el mecanismo subyacente del compensador de la dispersión. En condiciones normales, los compensadores de dispersión óptica regulables, con grandes márgenes de ajuste, son voluminosos y de alto coste.

A modo de otro ejemplo, los compensadores de dispersión electrónicos... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para transmitir una señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, para aplicaciones de redes ópticas, comprendiendo dicho aparato:

un emisor adaptativo óptico (1100);

en donde el emisor adaptativo óptico (1100) está caracterizado por comprender:

una fuente de señal (1130) configurada para generar una señal de no retorno a cero;

un sistema de recuperación de datos y señal de reloj (1140) configurado para recibir la señal de no retorno a cero y generar la señal de excitación del láser (1144) y una señal de control de datos (1142);

un dispositivo de excitación de transferencia de datos (1150) configurado para recibir la señal de control de datos (1142) y generar la señal de excitación de transferencia de datos;

una fuente de luz (1110) configurada para generar una señal de láser en respuesta a una señal de excitación de láser (1144);

un modulador de datos (1120) configurado para recibir la señal de láser y una señal de excitación de transferencia de datos (1152) y proporcionar a la salida una señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo(1122);

un sistema de control (1180) configurado para recibir una señal de realimentación (1182) y proporcionar a la salida una señal de control de láser (1184), en respuesta a la señal de realimentación (1182);

un sistema de ajuste (1170) configurado para recibir la señal de control de láser (1184) y la señal de excitación de láser (1144) y ajustar la magnitud de la corriente de excitación o de la tensión de excitación o de la potencia RF de excitación de la señal de excitación de láser (1144), en respuesta a la señal de control de láser (1184) con el fin de ajusta la magnitud del cambio de la frecuencia con el tiempo, en una señal CRZ, en respuesta a las variaciones en la dispersión acumulativa en rutas de fibras compensadas en dispersión.

2. El aparato, según la reivindicación 1, en donde el emisor óptico comprende, además, un dispositivo de desplazamiento de fase configurado para proporcionar un desplazamiento de fase a la señal de excitación de láser y acoplado a por lo menos la fuente de luz.

3. El aparato, según la reivindicación 1, en donde señal de realimentación está asociada con una característica relacionada con una señal de datos.

4. El aparato según la reivindicación 3, en donde la señal de realimentación está asociada con una tasa de error binaria relacionada con la señal de datos.

5. El aparato, según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la señal de excitación de láser está asociada con al menos una corriente de excitación de láser, una tensión de excitación de láser o una potencia RF de excitación de láser.

6. El aparato, según una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, la señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, está asociada con un cambio de la frecuencia con el tiempo, dependiendo dicha variación de al menos la corriente de excitación de láser, la tensión de excitación de láser

o la potencia RF de excitación de láser.

7. Un sistema para transmitir una señal para aplicaciones de redes ópticas, que comprende un primero y un segundo aparatos según las reivindicaciones 1 a 6, comprendiendo cada uno primeros y segundos emisores adaptativos ópticos (1100), en donde el primer emisor adaptativo óptico (1100) está configurado para proporcionar a la salida una primera de señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, asociada con un primer cambio de la frecuencia con el tiempo; el segundo emisor adaptativo óptico (1100) está configurado para proporcionar a la salida una segunda señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, asociada con un segundo cambio de la frecuencia con el tiempo;

Comprendiendo el sistema, además:

un sistema de multiplexión (1020), configurado para recibir al menos la primera señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122) y la segunda señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122) y generar una señal óptica multiplexada;

un sistema de transmisión óptica (1030) configurado para recibir la señal óptica multiplexada;

un sistema de multiplexor (1040), acoplado al sistema de transmisión óptica y configurado para generar al menos una primera señal óptica y una segunda señal óptica, estando la primera señal óptica asociada con la primera señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122), y la segunda señal óptica asociada con la segunda señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122);

**(Ver fórmula)**

un primer receptor óptico (1050) configurado para recibir la primera señal óptica;

un segundo receptor óptico (1050) configurado para recibir la segunda señal óptica;

en donde, el primer receptor óptico está configurado, además, para generar una primera señal de

realimentación (1182) asociada con una primera característica relacionada con la primera señal óptica;

estando el primer emisor óptico configurado, además, para recibir la primera señal de realimentación, procesar la información asociada con la primera señal de realimentación, y ajustar el primer cambio de la frecuencia con el tiempo sobre la base de al menos la información asociada con la primera señal de realimentación (1182).

8. Un método de compensación automática de la dispersión para transmitir una señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, para aplicaciones de redes ópticas, comprendiendo dicho

método:

la recepción de una señal de realimentación (1182);

proporcionar a la salida una señal de control de láser (1184) en respuesta a la señal de

realimentación (1182);

la generación de una señal de no retorno a cero;

la recepción de la señal de no retorno a cero;

la generación de una señal de excitación de láser (1144) y una señal de control de datos (1142) en

respuesta a la señal de no retorno a cero;

la recepción de la señal de excitación de láser (1144) y la señal de control de datos de láser (1184);

el ajuste de la magnitud de la corriente de excitación o la tensión de excitación o la potencia RF de excitación de la señal de excitación de láser, en respuesta a la señal de control de láser (1184) con el fin de ajustar la magnitud del cambio de la frecuencia con el tiempo, en una señal CRZ, en respuesta a las variaciones en dispersión acumulativa en rutas de fibras compensadas en dispersión;

la recepción de la señal de excitación de láser (1144);

la generación de una señal de láser (1110) en respuesta a la señal de excitación de láser (1144);

la recepción de la señal de control de datos (1142);

la generación de una señal de excitación de transferencia de datos (1152) en respuesta a la señal de

control de datos (1142);

la recepción de la señal de láser (1152) y la señal de excitación de transferencia de dato;

la generación de una señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122), en

respuesta a la señal de láser (1110) y la señal de excitación de transferencia de datos (1152).

9. El método, según la reivindicación 8, que comprende, además:

proporcionar un desplazamiento de fase a la señal de excitación de láser;

en donde, la señal de láser se genera en respuesta a la señal de excitación de láser con

desplazamiento de fase.

10. El método, según la reivindicación 9, en donde la señal de excitación de láser está asociada con al menos una corriente de excitación de láser, una tensión de excitación de láser o una potencia RF de excitación de láser.

11. El método, según las reivindicaciones 8, 9 o 10, en donde la señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, está asociada con una variación de frecuencia en el tiempo, dependiendo dicho cambio de la frecuencia de al menos una corriente de excitación de láser, una tensión de excitación de láser o una potencia RF de excitación de láser

12. El método, según la reivindicación 11, en donde la señal de realimentación está asociada con una característica asociada con una señal de datos.

**(Ver fórmula)**

13. El método, según la reivindicación 12, en donde la señal de realimentación está asociada con una tasa de error binaria relacionada con la señal de datos.

14. Un método de compensación automática de la dispersión para transmitir y recibir una primera y una segunda señales de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo, para aplicaciones de redes ópticas, comprendiendo dicho método:

la transmisión de una primera señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122), asociada con un primer cambio de la frecuencia, según el método de las reivindicaciones 8 a 13;

la transmisión de una segunda señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122), asociada con un segundo cambio de la frecuencia, según el método de las reivindicaciones 8 a 13;

comprendiendo dicho método:

la recepción de al menos la primera señal de retorno a cero, de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122), y la segunda señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122);

la generación de una señal óptica multiplexada (1020) en respuesta a por lo menos la primera señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122) y la segunda señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122);

la recepción de la señal óptica multiplexada (1040);

la generación de al menos una primera señal óptica y una segunda señal óptica (1050), en respuesta a la señal óptica multiplexada, estando la primera señal óptica asociada con la primera señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo (1122), estando la segunda señal óptica (1122) asociada con la

segunda señal de retorno a cero de cambio de la frecuencia con el tiempo;

la recepción de la primera señal óptica (1050);

la recepción de la segunda señal óptica(1050);

la generación de una primera señal de realimentación (1182) asociada con una primera

característica relacionada con la primera señal óptica;

la recepción de la primera señal de realimentación (1182);

el procesamiento de la información asociada con la primera señal de realimentación;

el ajuste del primer cambio de la frecuencia con el tiempo sobre la base de al menos la información

asociada con la primera señal de realimentación (1182).

15. El método, según la reivindicación 14, en donde el ajuste del primer cambio de la frecuencia con el tiempo comprende:

la determinación de si el primer cambio de la frecuencia con el tiempo debe ajustarse, o no, sobre la base de al menos la información asociada con la primera señal de realimentación;

solamente si debe ajustarse el primer cambio de la frecuencia con el tiempo, el ajuste del primer cambio de la frecuencia con el tiempo.

16. Un medio de soporte legible por ordenador, que comprende instrucciones para la puesta en práctica del método según las reivindicaciones 8 a 15.