08年07月PTL光通讯论文评析

  Ericsson的研究者对动态可重构WDM-PON系统，由于动态加减复用对信号传输带来的瞬时突发影响做了研究。这种动态加减复用，会让信号产生动态强度变化，在某个时刻上信号产生一个大的毛刺，其功率将明显高于平均信号强度。这样的毛刺能够对光网络的许多元件，如光电二极管产生强烈的动态冲击，甚至导致器件报废。作者首先对基于半导体光放大器（SOA）的环形光网络做了测试，分析加减复用可能会产生的信号功率变动情况，并想办法消除其影响。作者证明对光源改良，如使用闭环激光器，利用放大器的增益饱和效应，并结合使用可调光衰减器（VOA），可以消除这一些突发信号毛刺，但同时也会引入额外的噪声源，恶化系统性能。作者证明最有效消除这种突发毛刺的办法是使用链路控制技术。对一个八路复用的检测系统，作者在进入环形网络之前，利用一个3dB耦合器，加入了一个连续光波的链路控制通道，其检测系统分四段，每段都独立使用SOA放大，和VOA功率调节。其加减复用单元基于光纤布拉格光栅（FBG）构成，使用三端口封装。在第四段后通过对链路控制信号测试后，再使用合适滤波器来消除突发自发辐射噪声（ASE）的影响。作者对比了使用和不使用该链路控制技术的比特率传输特性，证明该技术能将有效消除突发毛刺的产生。该方法实质上就是使用额外的连续波控制通道和滤波器来实现增益钳制效果。

  墨尔本大学的研究者对WDM系统光通道监控（OPM）特性做了研究。对WDM-PON，使用波长监控是避免信号损伤，提高系统可靠性的重要手段。构成OPM系统的方法有很多，最简单的是使用滤波器对信号进行采样。因此探测信号性能直接与滤波器精度相关。对使用较大带宽的多通道宽带系统，滤波器很难具备极高精度。因此作者的工作是就是在使用低精度滤波器获得模糊信号谱的情况下，通过数字信号处理来恢复出真实信号。作者的检测系统使用50GHz频带间隔的WDM复用。采样滤波器为Fabry-Perot滤波器，其半高全宽（FWHM）仅30GHz，这样的精度正常获得的采样谱是无法分辨的。但作者通过使用系统化结构的全局最小二乘法（RSTLS），每两个采样点间内插38个采样值，成功恢复出几乎与原输入信号完全匹配的光谱。使用低精度滤波器采样，而结合使用数字信号处理既保证了性能也降低了成本，是很常用的思路。

  NTT研究者做了10Gb/s，100km的单模光纤传输实验，目标是测试其设计制作了n-p-i-nInP基Mach-Zehnder调制器（MZM）工作性能。作者指出基于InP材料的MZM具有结构紧密相连、低驱动电压、低色散发射和易于集成等优势。但该器件最主要的缺点是模斑很小，一般的情况仅有光纤芯层截面的十分之一，因此与光纤对接和麻烦，插损大。作者为了改善损耗，使用InP芯片单片集成了MZM和SOA器件，将插损降低到1.5dB以下。在之后的系统测试实验中，经过10Gb/s，100km的单模光纤传输，其误码率低于10-12。

  意大利研究者使用双二进制10GB/s调制，结合使用偏振复用技术实现了20Gb/s，350km的单模光纤传输。首先双二进制调制是被认为对色散具有较大公差的调制方式。使用该调制格式，一般能实现200km左右的无色散补偿传输。但要实现更大的传输距离，如作者这里的350km就一定要使用光色散补偿系统了。而作者这里使用的偏振复用也是一种很重要的技术，两路信号使用同一个波长，但以相互正交的偏振态被复用传输，能够将传输容量翻倍。但是利用偏振态传输的系统，一定要做好偏振稳定工作。因为在传输网中，外界环境和温度变化，机械应力等因素都会造成偏振态改变，引起两路信号的串扰。作者这里在传输终端使用了偏振稳定器。该器件是一个利用磁光效应的可变偏振旋转器，其具有固定的本征态和可控的相位延迟，实现偏振动态调节。

  日本Tohuku大学的研究者使用4×40Gb/s的时分复用（OTDM）差分相位漂移键控（DPSK）调制格式信号，实现了1000km的直线传输。而实现这个传输实验，作者没有利用前面的偏振复用技术，仅使用一个偏振态。此外作者也并没使用类似系统传输常用的Raman放大技术。在这些前提下，实现如此的传输距离是非常不容易的。为做到这一点，作者使用的特殊方案是时域光傅立叶变换（OFT）技术。作者利用光包络在传输前后不变的事实，在探测前将光谱包络通过OFT转换为时域波前。通过这一种变换，作者可以很容易的瞬间消除全部线性扭曲和时变色散。

  日本Osaka大学的研究者则实验测试了利用多模光纤（MMF）模式复用的传输系统。MMF纤由于具有大数值孔径的优势，因此在很短距离的接入里被普遍的使用。因为各个本征模式是彼此正交的，因此理论上可以用不同模式来传输信号，实现信息复用。作者建议的系统是利用类似的原理，使用N个源对N个不同模式调制信号后进入MMF。最后使用模式选择的空间滤波器（MSSF）来分开各个模式进行探测。当然MSSF是不可能彻底分开各个模式的，他们在空间强度分布上是存在交叉重叠的。因此在使用N个光电二极管探测后，作者再使用数字信号处理技术来恢复出各模式信号的真实情况。

  此外，Bell实验室的研究者研究指出在使用了前向纠错系统后，人们通常放松了对光信噪比的要求，这是不对的，一定要考虑偏振相关损耗（PDL）可能带来的中断率恶化，因为在低信噪比时，PDL带来的损伤会比以往更强烈。

  对任何3R系统，全光时钟恢复（OCR）是最关键的功能之一。通常的时钟恢复都基于非线性效应，如双光子吸收、非线性光环镜、锁模掺铒光纤激光器、光纤环形激光器中的交叉增益调制（XGM）等。本期法国研究者的OCR系统基于最后一个。通常利用XGM实现OCR，在环形光纤激光器里，使用一段光纤、SOA、隔离器和耦合器等元件，要求能够让腔长可调，以产生时谐锁模来在频域复制数据流。作者目前的系统区别以往的地方是额外使用了一段色散补偿光纤（DCF），用其来消除由于使用SOA产生的啁啾和不对称。作者建议的系统能实现40nm的带宽调节，产生10－12.5GHz的归零脉冲序列，定时抖动低于200fs。

  Southampton大学的研究者则实验显示了多通道系统的2R操作。其2R部分由三个主要元件组成，一个掺铒光纤放大器（EDFA）做预放，一段混合光纤起到多通道带间非线性干扰抑制的作用，最后使用一个带宽为0.53nm的可调光带通滤波器做输出精度判定。其中混合光纤部分是采用五段由DCF和标准单模光纤（SMF）交替连接构成。其中靠合理选择DCF的长度，使得最大差分群时延被控制在75ps左右，而SMF则起到调节平均色散的作用。作者实验使用了4个间隔600GHz的波长通道，单通道10Gb/s速度来测试。总的来看，作者是依靠混合光纤部分中自相位调制（SPM）效应来产生谱展宽，依靠滤波器让各通道信号相对载波产生0.7nm的偏离。进而完成2R操作。

  意大利研究者的全光再整形实验可以在一定程度上完成波长稳定的信号整形。从前面的例子能够正常的看到，通常的3R都利用非线性效应，并使用了波长漂移的滤波，因此信号整形后都发生了波长转换。对于非WDM系统，这样的波长改变则是不宜的。作者这里要实现波长稳定的转换。其系统有两个SOA单元构成。首先波长λ1的信号经过3dB耦合器分为两份，一份与波长为λ2的光经过另外一个耦合器进入第一个SOA中，利用其XGM效应，再经过中心波长λ2的带通滤波器，就获得了一个波长λ2，强度正好与另一路λ1信号相反的信号。这两个信号经过可调光纤延时器作用来补偿时延，再经过耦合器一起进入第二个SOA，该SOA工作在增益饱和区，因此作者利用了其交叉增益压缩（XGC）作用。最后其合成信号将具有常数的峰值包络。而由于两个波长信号强度正好反向，因此合成信号的噪声被大大抑制了。再经过中心波长为λ1的带通滤波器，恢复出整形好的同波长信号。作者的工作除了实现波长稳定信号再生外，还有另外一个特色，是通过使用去谐滤波器改善了SOA的增益恢复时间，因此该系统适用于40Gb/s的调制速率，通过实验测试作者证明建议系统能够同时对40Gb/sNRZ和RZ信号再整形。