高速光纤通信的色散和偏振模色散补偿技术

一、引言 当１０Ｇｂｉｔ／ｓ系统良好的销售业绩奠定了它在光纤通信中的主导地位后，人们将目光又移向下一个目标──４０Ｇｂｉｔ／ｓ系统。不管４０Ｇｂｉｔ／ｓ或者更高的光通信系统能否在近几年实施，但是高速光纤通信的速度和容量都在迅速增加，这导致色散和偏振模色散问题越来越突出。将１０Ｇｂｉｔ／ｓ系统和４×２．５Ｇｂｉｔ／ｓ系统相比，前者在组网技术上的复杂程度远小于后者，但是色散对于前者的限制却增加了１６倍，偏振模色散在前者中也变得更复杂。因此对于高速光纤通信来说，色散和偏振模色散补偿技术是确保网络传输质…     

光通信技术的最新发展动态

本文在报告了美国光通信市场格局之后,介绍了未来高速大容量数据传输系统ＤＷＤＭ的发展状况,并预测ＤＷＤＭ的市场规模将从１９９９年的４０亿美元扩大到５年后的２１５亿美元。在文章第二部分介绍了新型光通信元件,凶手对应波长１４５０ｎｍ～１６５０ｎｍ的宽带光通信单向波导管、无需温控的２．５Ｇｂｉｔ／ｓ半导体激光元件、１０Ｇｂｉｔ／ｓ光信号传输器和５００Ｍｂｉｔ／ｓ光收发信器。     

在182kmG.655光纤上的10Gbit／s传输试验

介绍国内首次在１８２．５ｋｍＧ．６５５光纤上的１０Ｇｂｉｔ／ｓ系统传输试验，试验中使用了２只ＥＤＦＡ，没有采取色补散措施，其结果是色散代价基本为零，这表明Ｇ．６５５光纤适合应用于１０Ｇｂｉｔ／ｓ传统输系统。文中还分析了系统发送端采用预啁啾方式与Ｇ．６５５光纤的零色散点的选择关系，为系统工程提供参考。     

2.5Gbit／s SDH系统用光接收模块研究

介绍了２．５Ｇｂｉｔ／ｓＳＤＨ光接收机设计原理，并研制出实用化的高灵敏度，大动态范围的２．５Ｇｂｉｔ／ｓＳＤＨ系统用光接收模块，光接口符合ＩＴＵ－Ｔ建议，Ｇ．９５７规范的要求，该模块已用于武汉邮电科学研究辽研制的２．５Ｇｂｉｔ／ｓＳＤＨ光传输系统中。     

TDM和WDM在高速光通信系统中的应用

上前１０Ｇｂｉｔ／ｓＴＤＭ和４＊２．５Ｂｉｔ／ｓＷＤＭ被认为是从２．５Ｇｂｉｔ／ｓ向１０Ｇｂｉｔ／ｓ扩容升级的经济而合理的选择方案。文中从技术的成熟程度，适用度和成本等方面对１０Ｇｂｉｔｓ／ｓＴＤＭ和４＊２．５Ｇｂｉｔ／ｓＷＤＭ进行了比较，并且针对我国的通信现状提出了建议。     

预啁啾技术在2.5Gbit／s光传输系统中的实现

本文介绍了２．５Ｇｂｉｔ／ｓ光传输系统中预啁啾技术的实现，并对２．５Ｇｂｉｔ／ｓ光传输系统中的啁啾和自相位调制进行了理论分析，为高速光传输系统的研究提供了参考。     

WDM光纤通信系统的若干设计原则

本文从光信噪比和脉冲畸变（包括色散和非线性）两方面讨论了波分复用光纤通信系统的设计和升级原则,特别是单信道数据率为２．５Ｇｂｉｔ／ｓ和１０Ｇｂｉｔ／ｓ时,系统特性将有很大变化,在设计时必须充分注意。     

大保实光纤在长距离高速密集波分复用系统中的应用

１引言在先进的光传输网络中 ,Ｇ．６５５光纤、ＥＤＦＡ、波分复用技术使大容量、高速率、长距离成为现实。而今 ,长途干线的发展出现了四种显著的趋势。首先 ,选用Ｇ．６５５单模光纤。其次 ,在Ｃ波段 (１５３５～１５６５ｎｍ)及Ｌ波段 (１５７０～１６３０ｎｍ)的波分复用信道数不断增加。第三 ,传输速率从２．５Ｇｂｉｔ／ｓ增加到今天的１０Ｇｂｉｔ／ｓ到将来的４０Ｇｂｉｔ／ｓ甚至更高。第四 ,电中继距离不断增加 ,达数百公里以上。在国外 ,已有数以千计的Ｇ．６５５光纤投入到８×１０Ｇｂｉｔ／ｓ、３２×１０Ｇｂｉｔ／ｓ和１６…     

在FSA商用系统和色散控制的光缆中进行的2.5Gbit／s—9720km和10Gbit／s—…

作者报道了在商用ＦＳＡ９光放大器系统中进行的２．５Ｇｂｉｔ／ｓ和１０Ｇｂｉｔ／ｓ的越洋传输，其中继器间距为９０ｋｍ。成功地论证了系统中所使用的独特的光纤色散控制技术和旖顺通过 带控制方案。也报道了用极性扰频实现的ＳＮＲ改进。     

用前向纠错和远端泵浦后置放大器和前置放大器的2.5Gbit／s—481km和622…

论证了采用前向纠错，远端泵浦后置置放大器和远端泵浦前置放大器，在非色散偏移光纤上 记录距离达４８１ｋｍ，２．５Ｇｂｉｔ／ｓ和５１０ｋｍ，６２２Ｍｂｉｔ／ｓ的无误码无中继传输。     

1.6 Tbit/s(40×40 Gbit/s)光通信传输系统

在国家自然科学基金网(NSFCNet)上已实现由400 km×10 Gbit/s传输链路直接升级的一路400 km×40 Gbit/s光传输实验的基础上,采用自行研制的40×40 Gbit/s载波抑制归零(CS-RZ)码多波长光发送源,进行了160 km的1.6 Tbit/s(40×40 Gbit/s)波分复用(WDM)光传输实验。实验结果表明,对于常规中短距离10 Gbit/s传输链路可以直接升级至40 Gbit/s。但是由于40 Gbit/s传输系统的色散容限小于60 ps/nm,而且传输光纤与色散补偿模块的色散斜率不匹配,要实现40通道40 Gbit/s的传输,必须对40个信道分别进行精细的色散补偿。这也说明,对于宽带的40 Gbit/s多波长系统,有必要优化设计或更新传输链路。     

飞秒脉冲在高非线性光纤中产生超连续谱的特性研究

采用分步傅里叶方法,对飞秒脉冲在高非线性光纤中超连续谱的形成过程进行了研究,分析了脉冲峰值功率,脉冲宽度及初始频率啁啾对超连续谱特性的影响.结果表明,脉冲峰值功率、脉冲宽度以及初始啁啾对超连续谱的形成有着极其重要的影响;当脉冲峰值功率逐渐增大,超连续谱随之愈宽(-20dB处谱宽从170nm展宽到400nm以上),平坦度愈好.与之相反,脉冲宽度逐渐增大,超连续谱展宽范围减小,其平坦度也逐渐劣化;初始负啁啾有利于脉冲SC谱的展宽而正啁啾使脉冲SC谱的展宽受到一定抑制.进一步研究表明,适当的峰值功率超短啁啾脉冲在高非线性光纤传输时,得到没有泵浦成份残余的超宽且平坦超连续谱.     

Transmission of 2-ps optical pulses at 1550 nm over 40-km standardfiber using midspan optical phase conjugation in semiconductor opticalamplifiers

We demonstrate transmission of 2-ps optical pulses at 1550 nm over 40 km of standard fiber by employing midspan optical phase conjugation in semiconductor optical amplifiers (SOAs). The second-order group-velocity dispersion of the fiber is completely compensated and the third-order dispersion becomes a major transmission limitation. This experiment shows that the midspan optical phase conjugation system using SOAs is applicable to ultrahigh bit rates greater than 100 Gb/s     

Dispersion compensation of fiber Bragg gratings in 3100 km high speed optical fiber transmission system

By optimizing the fabrication process of the chirped optical fiber Bragg grating (CFBG), some key problems of CFBG are solved, such as fabrication repetition, temperature stability, group delay ripple (GDR), fluctuation of the reflection spectrum, polarization mode dispersion (PMD), interaction of cascaded CFBG, and so on. The CFBG we fabricated can attain a temperature coefficient less than 0.0005 nm/℃, and the smoothed GDR and the fluctuation of the reflection spectrum are smaller than 10ps and 0.5dB, respec-tively. The PMD of each CFBG is less than 1 ps and the dispersion of each grating is larger than -2600 ps/(nm·km). With dispersion compensated by the CFBGs we fabricated, a 13×10 Gbit/s 3100 km ultra long G.652 fiber transmission system is successfully imple-mented without electric regenerator. The bit error rate (BER) of the system is below 10-4 without forward error correction (FEC); when FEC is added, the BER is below 10-12. The power penalty of the carrier-suppressed return-to-zero (CSRZ) code transmission system is only 2.5 dB.     

一种采用光学相位分集接收技术的相干光正交频分复用远端接入系统

提出了一种采用基于光学相位分集接收技术实现远程相干光正交频分复用(CO-OFDM)信号的远程光接入方案,并进行了理论研究和仿真验证。在本方案中,没有使用色散补偿光纤(DCF)或者色散补偿模块(DCM)补偿光纤信道色散导致的负面效应,原因是CO-OFDM信号能有效抵抗传输过程中色度色散(CD)和偏振模色散(PMD)引起的负面效应。仿真结果表明,10Gbit/s CO-OOFDM信号在标准单模光纤(SMF-28)传输320km后,采用相位估计技术得到的OFDM电信号,其时域波形的相位抖动幅度更小;与采用光载波自提取技术接收相位调制COOFDM的方案进行比较,测试误差向量幅度(EVM)的结果表明,本文方案可以获得更好的COOFDM信号接收性能,星座图中星座点收敛更加紧凑,接收的CO-OFDM信号质量更高。     

基于微结构光纤的10 GHz超过1100信道的平坦超连续谱光源

报道了一种基于微结构光纤的宽带、平坦超连续谱(SC)光源。利用锁模半导体激光器产生的1.6ps,重复率为10GHz的光脉冲,通过一段80m的色散平坦高非线性微结构光纤(HNL-MF),在1.55μm波长区域产生了谱宽超过100nm的平坦超连续谱。实验中采用的微结构光纤的非线性系数约为11W-1·km-1。光纤具有小的正常色散和平坦的色散特性,在1550nm波长处,光纤的色散值约为-0.58ps·nm-1·km-1,而在1500～1650nm波长范围内,光纤的色散值变化小于1.5ps·nm-1·km-1。实验中获得的宽带、平坦超连续谱在1503～1593nm宽达90nm的波长范围内,具有±2.5dB的平坦度。该宽带、平坦超连续谱能同时提供波长间隔为10GHz,超过1100路的多波长载波信道。通过对光谱滤波,获得了速率为10Gbit/s的多波长脉冲序列。这样的超连续谱光源在波分复用(WDM)光通信系统、光波长变换等方面都有重要的应用。     

中间链路光学相位共轭补偿相干光正交频分复用系统的光纤非线性损伤

由于相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统具有很高的峰均功率比(PAPR)以及非常近的子载波间隔,使得光纤非线性损伤成为系统的决定因素。提出中间位置光学相位共轭(OPC)补偿算法补偿CO-OFDM的Kerr损伤,由于OPC两端链路对称,可以最大限度地保证满足补偿条件,具有很好的非线性补偿效果。而且无链路色散补偿和有链路色散补偿系统均适用。该算法能使单信道40 Gb/s CO-OFDM的最大Q因子提高3 dB,非线性阈值提高4 dB;波分复用(WDM)系统的最大Q因子能提高1.1 dB,非线性阈值提高1 dB。     

Experimental evaluation of chromatic dispersion distortion inoptical CPFSK transmission systems

Receiver sensitivity degradations due to fiber chromatic dispersion without chromatic dispersion compensation in multigigabit optical continuous-phase frequency-shift-keying (CPFSK) transmission systems are evaluated experimentally and theoretically. Transmission distance limited by the chromatic dispersion of 15 ps/nm/km is estimated to be 130 km at 5 Gb/s and 33 km at 10 Gb/s     

光纤通信系统色散补偿方案的优化

为了优化光纤通信系统色散补偿方案,采用软件仿真的方法设计了一个用色散补偿光纤进行色散补偿的单信道通信系统,利用光纤环形镜的全反射特性使该系统的色散补偿方案得到了优化,补偿效果良好,并节约了成本。对色散补偿及光纤环形镜的工作原理进行了理论分析和仿真验证,取得了系统在2.5Gbit/s和10Gbit/s下Q参量和眼图的仿真数据,分别找出了两个信号速率下的系统最佳输入功率。结果表明,系统在2.5Gbit/s下的最佳输入功率为13dBm,此时Q参量达到了172.88;系统在10Gbit/s下的最佳输入功率为6dBm,其相应Q参量为45.96。这一结果对实际应用中光纤通信系统的色散补偿是有帮助的。     

基于SOA啁啾管理的连续可调谐色度色散补偿的研究

提出了一种新型的可小范围连续调谐的色度色散(CD)补偿方案.该CD补偿方案包括一个半导体光放大器(SOA)和一段固定长度的色散补偿光纤(DCF).利用SOA的交叉相位调制(XPM)效应,通过调节SOA的偏置电流和控制脉冲光的强度,可以对进入SOA的光信号引入不同大小的附加啁啾量,从而可以利用固定长度的DCF得到补偿后的无啁啾光信号.实验中,实现了10 Gb/s可调谐CD补偿器,在无需替换DCF的情况下,实现了补偿范围为-40 ps/nm到60 ps/nm的连续可调谐CD补偿.