1.WDM-PON:
Ericsson的研究者對動態(tài)可重構(gòu)WDM-PON系統(tǒng),由于動態(tài)加減復(fù)用對信號傳輸帶來的瞬時突發(fā)影響做了研究。這種動態(tài)加減復(fù)用,會讓信號產(chǎn)生動態(tài)強度變化,在某個時刻上信號產(chǎn)生一個大的毛刺,其功率將明顯高于平均信號強度。這樣的毛刺能夠?qū)饩W(wǎng)絡(luò)的許多元件,如光電二極管產(chǎn)生強烈的動態(tài)沖擊,甚至導(dǎo)致器件報廢。作者首先對基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的環(huán)形光網(wǎng)絡(luò)做了測試,分析加減復(fù)用可能產(chǎn)生的信號功率變化情況,并想辦法消除其影響。作者證明對光源改良,如使用閉環(huán)激光器,利用放大器的增益飽和效應(yīng),并結(jié)合使用可調(diào)光衰減器(VOA),可以消除這些突發(fā)信號毛刺,但同時也會引入額外的噪聲源,惡化系統(tǒng)性能。作者證明最有效消除這種突發(fā)毛刺的辦法是使用鏈路控制技術(shù)。對一個八路復(fù)用的測試系統(tǒng),作者在進(jìn)入環(huán)形網(wǎng)絡(luò)之前,通過使用一個3dB耦合器,加入了一個連續(xù)光波的鏈路控制通道,其測試系統(tǒng)分四段,每段都獨立使用SOA放大,和VOA功率調(diào)節(jié)。其加減復(fù)用單元基于光纖布拉格光柵(FBG)構(gòu)成,使用三端口封裝。在第四段后通過對鏈路控制信號測試后,再使用合適濾波器來消除突發(fā)自發(fā)輻射噪聲(ASE)的影響。作者對比了使用和不使用該鏈路控制技術(shù)的比特率傳輸特性,證明該技術(shù)能將有效消除突發(fā)毛刺的產(chǎn)生。該方法實質(zhì)上就是使用額外的連續(xù)波控制通道和濾波器來實現(xiàn)增益鉗制效果。
墨爾本大學(xué)的研究者對WDM系統(tǒng)光通道監(jiān)控(OPM)特性做了研究。對WDM-PON,使用波長監(jiān)控是避免信號損傷,提高系統(tǒng)可靠性的重要手段。構(gòu)成OPM系統(tǒng)的方法有很多,最簡單的是使用濾波器對信號進(jìn)行采樣。因此探測信號性能直接與濾波器精度相關(guān)。對使用較大帶寬的多通道寬帶系統(tǒng),濾波器很難具有很高精度。因此作者的工作是就是在使用低精度濾波器獲得模糊信號譜的情況下,通過數(shù)字信號處理來恢復(fù)出真實信號。作者的測試系統(tǒng)使用50GHz頻帶間隔的WDM復(fù)用。采樣濾波器為Fabry-Perot濾波器,其半高全寬(FWHM)僅30GHz,這樣的精度正常獲得的采樣譜是無法分辨的。但作者通過使用系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)的全局最小二乘法(RSTLS),每兩個采樣點間內(nèi)插38個采樣值,成功恢復(fù)出幾乎與原輸入信號完全匹配的光譜。使用低精度濾波器采樣,而結(jié)合使用數(shù)字信號處理既保證了性能也降低了成本,是比較常用的思路。
2.光傳輸:
NTT研究者做了10Gb/s,100km的單模光纖傳輸實驗,目標(biāo)是測試其設(shè)計制作了n-p-i-n InP基Mach-Zehnder調(diào)制器(MZM)工作性能。作者指出基于InP材料的MZM具有結(jié)構(gòu)緊湊、低驅(qū)動電壓、低色散發(fā)射和易于集成等優(yōu)勢。但該器件最主要的缺點是模斑很小,正常情況僅有光纖芯層截面的十分之一,因此與光纖對接和麻煩,插損大。作者為了改善損耗,使用InP芯片單片集成了MZM和SOA器件,將插損降低到1.5dB以下。在之后的系統(tǒng)測試實驗中,經(jīng)過10Gb/s,100km的單模光纖傳輸,其誤碼率低于10-12。
意大利研究者使用雙二進(jìn)制10GB/s調(diào)制,結(jié)合使用偏振復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)了20Gb/s,350km的單模光纖傳輸。首先雙二進(jìn)制調(diào)制是被認(rèn)為對色散具有較大公差的調(diào)制方式。使用該調(diào)制格式,一般能實現(xiàn)200km左右的無色散補償傳輸。但要實現(xiàn)更大的傳輸距離,如作者這里的350km就必須使用光色散補償系統(tǒng)了。而作者這里使用的偏振復(fù)用也是一種很重要的技術(shù),兩路信號使用同一個波長,但以相互正交的偏振態(tài)被復(fù)用傳輸,能夠?qū)鬏斎萘糠。但是利用偏振態(tài)傳輸?shù)南到y(tǒng),必須做好偏振穩(wěn)定工作。因為在傳輸網(wǎng)中,外界環(huán)境溫度變化,機械應(yīng)力等因素都會造成偏振態(tài)改變,引起兩路信號的串?dāng)_。作者這里在傳輸終端使用了偏振穩(wěn)定器。該器件是一個利用磁光效應(yīng)的可變偏振旋轉(zhuǎn)器,其具有固定的本征態(tài)和可控的相位延遲,實現(xiàn)偏振動態(tài)調(diào)節(jié)。
日本Tohuku大學(xué)的研究者使用4×40Gb/s的時分復(fù)用(OTDM)差分相位漂移鍵控(DPSK)調(diào)制格式信號,實現(xiàn)了1000km的直線傳輸。而實現(xiàn)這個傳輸實驗,作者沒有利用前面的偏振復(fù)用技術(shù),僅使用一個偏振態(tài)。此外作者也并沒使用類似系統(tǒng)傳輸常用的Raman放大技術(shù)。在這些前提下,實現(xiàn)如此的傳輸距離是非常不容易的。為了做到這一點,作者使用的特殊方案是時域光傅立葉變換(OFT)技術(shù)。作者利用光包絡(luò)在傳輸前后不變的事實,在探測前將光譜包絡(luò)通過OFT轉(zhuǎn)換為時域波前。通過這種變換,作者可以很容易的瞬間消除全部線性扭曲和時變色散。
日本Osaka大學(xué)的研究者則實驗測試了利用多模光纖(MMF)模式復(fù)用的傳輸系統(tǒng)。MMF纖由于具有大數(shù)值孔徑的優(yōu)勢,因此在很短距離的接入里被廣泛使用。因為各個本征模式是彼此正交的,因此理論上可以用不同模式來傳輸信號,實現(xiàn)信息復(fù)用。作者建議的系統(tǒng)就是利用類似的原理,使用N個源對N個不同模式調(diào)制信號后進(jìn)入MMF。最后使用模式選擇的空間濾波器(MSSF)來分開各個模式進(jìn)行探測。當(dāng)然MSSF是不可能徹底分開各個模式的,他們在空間強度分布上是存在交叉重疊的。因此在使用N個光電二極管探測后,作者再使用數(shù)字信號處理技術(shù)來恢復(fù)出各模式信號的真實情況。
此外,Bell實驗室的研究者研究指出在使用了前向糾錯系統(tǒng)后,人們通常放松了對光信噪比的要求,這是不對的,必須考慮偏振相關(guān)損耗(PDL)可能帶來的中斷率惡化,因為在低信噪比時,PDL帶來的損傷會比以往更強烈。
3.3R系統(tǒng)(再放大、再整形、再定時):
對任何3R系統(tǒng),全光時鐘恢復(fù)(OCR)是最關(guān)鍵的功能之一。通常的時鐘恢復(fù)都基于非線性效應(yīng),如雙光子吸收、非線性光環(huán)鏡、鎖模摻鉺光纖激光器、光纖環(huán)形激光器中的交叉增益調(diào)制(XGM)等。本期法國研究者的OCR系統(tǒng)基于最后一個。通常利用XGM實現(xiàn)OCR,在環(huán)形光纖激光器里,使用一段光纖、SOA、隔離器和耦合器等元件,要求能夠讓腔長可調(diào),以產(chǎn)生時諧鎖模來在頻域復(fù)制數(shù)據(jù)流。作者目前的系統(tǒng)區(qū)別以往的地方是額外使用了一段色散補償光纖(DCF),用其來消除由于使用SOA產(chǎn)生的啁啾和不對稱。作者建議的系統(tǒng)能實現(xiàn)40nm的帶寬調(diào)節(jié),產(chǎn)生10-12.5GHz的歸零脈沖序列,定時抖動低于200fs。
Southampton大學(xué)的研究者則實驗顯示了多通道系統(tǒng)的2R操作。其2R部分由三個主要元件組成,一個摻鉺光纖放大器(EDFA)做預(yù)放,一段混合光纖起到多通道帶間非線性干擾抑制的作用,最后使用一個帶寬為0.53nm的可調(diào)光帶通濾波器做輸出精度判定。其中混合光纖部分是采用五段由DCF和標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SMF)交替連接構(gòu)成。其中靠合理選擇DCF的長度,使得最大差分群時延被控制在75ps左右,而SMF則起到調(diào)節(jié)平均色散的作用。作者實驗使用了4個間隔600GHz的波長通道,單通道10Gb/s速度來測試?偟膩砜,作者是依靠混合光纖部分中自相位調(diào)制(SPM)效應(yīng)來產(chǎn)生譜展寬,依靠濾波器讓各通道信號相對載波產(chǎn)生0.7nm的偏離。進(jìn)而完成2R操作。
意大利研究者的全光再整形實驗?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)波長穩(wěn)定的信號整形。從前面的例子可以看到,通常的3R都利用非線性效應(yīng),并使用了波長漂移的濾波,因此信號整形后都發(fā)生了波長轉(zhuǎn)換。對于非WDM系統(tǒng),這樣的波長改變則是不宜的。作者這里要實現(xiàn)波長穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換。其系統(tǒng)有兩個SOA單元構(gòu)成。首先波長λ1的信號經(jīng)過3dB耦合器分為兩份,一份與波長為λ2的光經(jīng)過另外一個耦合器進(jìn)入第一個SOA中,利用其XGM效應(yīng),再經(jīng)過中心波長λ2的帶通濾波器,就獲得了一個波長λ2,強度正好與另一路λ1信號相反的信號。這兩個信號經(jīng)過可調(diào)光纖延時器作用來補償時延,再經(jīng)過耦合器一起進(jìn)入第二個SOA,該SOA工作在增益飽和區(qū),因此作者利用了其交叉增益壓縮(XGC)作用。最后其合成信號將具有常數(shù)的峰值包絡(luò)。而由于兩個波長信號強度正好反向,因此合成信號的噪聲被大大抑制了。再經(jīng)過中心波長為λ1的帶通濾波器,恢復(fù)出整形好的同波長信號。作者的工作除了實現(xiàn)波長穩(wěn)定信號再生外,還有另外一個特色,就是通過使用去諧濾波器改善了SOA的增益恢復(fù)時間,因此該系統(tǒng)適用于40Gb/s的調(diào)制速率,通過實驗測試作者證明建議系統(tǒng)能夠同時對40Gb/sNRZ和RZ信號再整形。
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