翻譯：凌云光子技術(shù)有限公司 Dr. Zhao Yongpeng,  River Tian 。
摘要：我們展示了在32X10.7Gbit/Snrz調(diào)制系統(tǒng)40X95公里SSFM長途傳輸中使用低GDR的啁啾光纖光柵FＢG用于在線色散補(bǔ)償更節(jié)省成本的可行性。
介紹
    多通道啁啾光纖光柵FBG色散補(bǔ)償是實現(xiàn)高性價比的長距離傳輸?shù)淖钣星熬耙环N解決方案，F(xiàn)BG可以代替現(xiàn)在用在線路色散補(bǔ)償?shù)纳�散補(bǔ)償光纖（DCF），DCF是當(dāng)前用于長距離傳輸線路中標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，因為DCF可以實現(xiàn)非彩色，坡度匹配的補(bǔ)償色散而幾乎沒有任何級聯(lián)代價。但是DCF需要限制輸入功率以避免非線性代價，并且插入損耗和體積較大。
    而啁啾光纖光柵FBG有低插入損耗，體積小，可以忽略非線性，這些特點可通過使用FBG和傳輸光纖級聯(lián)允許簡化的EDFＡ設(shè)計，而不在需要兩級放大器，因此可以明顯節(jié)省成本。FBG主要缺點是相位失真，即大家熟知的GDR群延時波紋。這是由于FBG制作過程中的不完善引起的，它限制了FBG級聯(lián)的數(shù)量。然而改進(jìn)FBG制作過程，已經(jīng)大幅度減少了當(dāng)前坡度匹配的FBG的GDR，明顯地增加了FBG可級聯(lián)的數(shù)量。
    在這篇文章中，我們在長距離WDM光傳輸系統(tǒng)中使用FBG線路色散補(bǔ)償，使用低GDR，斜率匹配的FBG在線補(bǔ)償群速色散，成功地將32x10.7G　NRZ的信號傳輸了3800公里。
實驗設(shè)置：
    圖1 描述了環(huán)路傳輸試驗裝置。 在這個實驗中，32個分布式反饋激光器（DFB）輸出合并在 100GhzITU標(biāo)準(zhǔn)間隔（1538.2Thz---1563.0Thz）上， 使用一個M-Z 調(diào)制器，把10.7G的231 -1 PRBS 偽隨機(jī)序列調(diào)制成NRZ-OOK 信號。

    實驗中的環(huán)路包括8段95公里SSFM，每段SSMF的平均損耗為19.5dB,FBG色散補(bǔ)償模塊平均插入損耗為2dB ,采用兩級EDFA放大器來控制WDM光譜的傾斜。
WDM 每信道入纖光功率3 dBm , 在實驗中使用了雙周期色散圖，這樣的優(yōu)勢是每8段的累積色散接近零。在第一段之前使用色散補(bǔ)償量為-1020ps/nm的 FBG 作為前補(bǔ)償，對于線路補(bǔ)償，DCM的色散補(bǔ)償量相當(dāng)于80kmSSMF（-1345ps/nm，5段）或者100kmSSMF的色散量 (-1681ps/nm,3段，使用和環(huán)路同步的偏振擾偏儀（LSPS）來減少環(huán)路引起的偏振效應(yīng)。使用信道動態(tài)增益均衡器（DGE）實現(xiàn)DWDM信道功率均衡。
    在接收端使用窄帶18Ghz 信道選擇濾波器（CSF）選擇信道，使用可調(diào)諧色散補(bǔ)償器（TDC）（DCF/SSFM-based）來優(yōu)化每信道的殘余GVD，然后用10.7Gbit/s 接收機(jī)接收信號，用誤碼儀評估信號的質(zhì)量。
實驗結(jié)果
    圖2A和圖2B 為傳輸3040公里和3800公里，級聯(lián)了36個和45個FBG時測量的 Q值。從性能的分布可以看出WDM信道間的GDR相關(guān)損傷很明顯，大約為5dB, 對于相似的基于DCF補(bǔ)償?shù)念愃苽鬏攲嶒灒琖DM信道間的GDR相關(guān)損傷相差在1dB 范圍內(nèi)（見參考文獻(xiàn)6）。可是經(jīng)過3040公里傳輸 測量到的最壞信道的Q值仍然高于7％開銷的級聯(lián)FEC碼（BER2.4X10-3  或Q制9.0 dB）的糾錯閾值2.5dB。甚至所有32信道在傳輸3800公里后測量的Q值還在FEC的閾值之上。
 
    在圖3最上面一行，是傳輸3800公里后幾個WDM 信道的眼圖，1543.7nm(a)信道眼圖,1551.7nm(b)信道眼圖表明GDR對他們影響相對較小。而1552.57nm(c)信道眼圖,1554.1nm(d)信道眼圖表明 GDR對他們影響很顯著，因此限制了可能的傳輸?shù)?800公里。在圖3中下面一行是模擬的根據(jù)級聯(lián)FBG的幅度和相位響應(yīng)模擬的相同的WDM信道背靠背時的眼圖，因此這個模擬只是顯示了由于FBG級聯(lián)引起的GDR相關(guān)的代價。從圖3我們推斷，相位失真主要是由于GDR引起的代價。
    在背靠背傳輸系統(tǒng)，需要的光信噪比（OSNR）是9.7db( BER10-3  或Q值9.8 dB ) 和15.3db(BER10-9  或Q值15.60 dB），傳輸3040公里和3800公里后，平均OSNR分別為 19.7 dB 和18.8dB .比較背靠背所需的信噪比和經(jīng)傳輸后最好的Q值的信噪比和最壞的Q值的信噪比，可以算出信噪比代價。經(jīng)過3040公里傳輸后，信噪比的代價在4dB到8.5dB 之間。經(jīng)過3800公里的傳輸后，信噪比的代價在5dB到10dB 之間。圖4a 和圖4b 顯示了一個具有小GDR代價和具有大GDR代價的信道的Q值隨著傳輸距離的增加而減小當(dāng)傳輸距離加倍時，Q值減小了6.5dB，而對于理想的線性傳輸線路其Q值減小3dB, .因此隨著FBG級聯(lián)的數(shù)量增加，GDR相關(guān)的損傷更加嚴(yán)重。
    在環(huán)路傳輸?shù)膶嶒炛�，測量到的代價是由于級聯(lián)相同F(xiàn)BG 人為的增加的，造成了相關(guān)的GDR。這個在圖4c 圖4d 的模擬實驗中可以看出來，當(dāng)增加FBG的級聯(lián)數(shù)量，GDR的峰峰值GDRpp隨著增加，GDRpp的均值和標(biāo)準(zhǔn)差可以通過大數(shù)量的FBG（>100）統(tǒng)計平均算出來，圖中顯示了GDRpp的均值和GDRpp均值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差。圖4c 顯示了類似現(xiàn)場部署時任意級聯(lián)FBG結(jié)果，圖4d顯示了8個隨意的選取FBG在環(huán)路傳輸?shù)膶嶒灲Y(jié)果。隨意級聯(lián)FBG的GDR是無關(guān)聯(lián)的，GDR和FBG的數(shù)量是開平方的關(guān)系。而8個隨意的選取FBG在環(huán)路傳輸實驗中，由于光信號多次通過相同的FBG，GDRpp的增加是線性的，代價更加嚴(yán)重（圖4d）.因此我們推斷任意級聯(lián)的FBG，順著傳輸距離增加的性能的下降不是急劇的，大量的FBG級聯(lián)使用帶來的GDR相關(guān)代價是可以接受的。

結(jié)論
    我們使用低GDR的FBG，級聯(lián)了45個FBG用于線路色散補(bǔ)償NRZ調(diào)制的10.7Gbit//sWDM信號，傳輸了40X95公里  。大量的FBG級聯(lián)（>30）帶來的代價說明FBG還不適合于超長距離的傳輸應(yīng)用。但是現(xiàn)在FBG的技術(shù)成熟程度使其成為成本敏感的長途線路中(大約2000km)一種非常有前景的技術(shù)。