40/100G相干光通信模块的技术分析

引言随着40Gb/s的大规模部署的开始,业界又涌现出多种新型的100G/s调制编码格式。面对众多特征各异的传输码型,在综合考虑其他系统设计参数的基础上,业界主要从传     

40Gbit/s DP-QPSK Transponder模块技术分析

文章介绍了40 Gbit/s DP-QPSK(双极化四相相移键控)模块的调制技术、相干接收技术和总体方案设计以及在模块中需要解决的关键问题.利用DP-QPSK调制技术和相干接收技术,实现了40 Gbit/s光系统的长距离传输.40 Gbit/s DP-QPSK具有很高的光谱效率以及较大的色散和偏振模色散容限,可以更好地...     

单光源3.2 Tbit/s 2 080 km实时相干传输试验

文章介绍了基于31.786 Gbaud/s 光收发模块实现的32×100 Gbit/s信号速率、2 080 km标准单模光纤的实时相干光传输试验, 信号采用PM-QPSK(偏振复用四相相移键控)调制格式。信号光源为单个激光器产生的32路波分复用子光载波, 频率间隔为32 GHz, 频谱效率达到3.11 bit/s/Hz。信号传输2 080 km后, 采用20%的FEC(前向纠错)编码时, Q值仍有1.2 dB的余量。此外, 还研究了光滤波器带宽与OSNR(光信噪比)代价的关系。25 h挂机试验结果显示, 信号接收纠错前误码率在1E-2以下, 表明该传输系统稳定可靠。该系统为国内首个单光源3.2 Tbit/s实时传输试验系统,对提升现有100 Gbit/s商用光纤传输系统的传输效率有较大的指导意义。     

相干光通信系统中的偏振控制技术

在相干光通信系统中,接收端的输入信号和本机振荡信号的偏振状态(SOP)必须相匹配,否则不但难以达到应有的接收灵敏度,甚至还可能劣于直接检测系统。对于目前普遍使用的单模光纤,由于其SOP转移特性是随时间和其它环境条件的影响而变化,因此必须对接收端的输入信号或本机振荡信号的SOP进行实时控制,以确保系统的性能指标。本文介绍了目前国际上常用的几种偏振控制技术,重点放在无限循环控制(Endless Control)和电光集成器件运。用Poincare球面表示法,任何一种偏振控制器的SOP转移特性都可以看作是代表SOP的点在Poincare球面上的旋转过渡。     

基于DSP实现的100 Gbit/s DP-QPSK系统相干接收技术

对100 Gbit/s 偏振复用-正交相移键控（DP-QPSK）系统中使用数字信号处理（DSP）技术同时实现对光信号色散补偿、偏振解复用和相位估计的方案进行了讨论,并采用OptiSystem 9.0软件对该方案的效果进行了验证,仿真结果表明该技术方案实现简单且可靠性高,对优化相干光检测硬件有参考意义。     

相干光正交频分复用系统偏振模色散研究

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)具有良好的色散抑制性能及简单有效的信号均衡算法,是近年来光传输领域的研究热点之一。偏振模色散严重影响高速传输,色散均衡复杂,计算负荷较大。文章介绍了一种基于偏振复用(Polarization Division Multiplexing,PDM)和偏振分集接收(Polarization Diversity Receiver,PDR)的CO-OFDM系统(MIMO CO-OFDM),可有效实抑制一阶PMD,并对系统信号传输机理及均衡算法以进行了数学分析。分析和仿真结果表明,在不需任何偏振控制器条件下,CO-OFDM系统可实现偏振光的不敏感接收,以10Gb/s的速率通过单模光纤传输800km,系统Q值保持在15dB以上。     

偏振复用光通信系统中一种极化交织器

由于高阶调制具有比特相关性,从而导致极化码在光通信系统中无法有效的进行信 道极化。本文提出了一种适用于偏振复用光通信系统的极化交织器。该极化交织器使用一个 统一的编码器对系统的信息比特进行极化编码,再对编码后的序列进行比特交织,打破了高 阶调制的比特相关性,降低了对极化码信道极化的影响,提升了通信系统的性能。同时,对 比分析了2D和4D调制编码方案,并在解码符号度量计算时加入缩放因子,提升了系统的 误码性能。仿真显示,信道为加性高斯白噪声 (additive white Gaussian noise,AWGN) 时,极化交织方式与传统比特交织编码调制(bit interleaved coded modulation, BICM)相比,在相同的信噪 比下误码性能提升了约1个数量级,在加入缩放因子后,系统的误码性能提升了约0.5 dB。 在偏振复用16进制正交幅度调制(polarization multiplexing 16quadrature amplitude modulation,DP-16QAM) 相干光通信系统中,在误码率为10－4的情况下,4D极化交织方案相比传统BICM方案,性能提升了约1.3 dB。且在不同偏振模色散(polarization mode dispersion, PMD) 下,4D调制方 案对系统PMD的容忍度比2D调制方案更优。     

基于10 Gb/s传输链路的40 Gb/s光传输实验研究

基于中国自然科学基金网(NSFCNet)的400 km×10 Gb/s光传输链路实现了40 Gb/s光传输,没有出现误码率(BER)平台,说明在常规的中短距离10 Gb/s系统可以直接升级至40 Gb/s系统,而不需要升级传输链路。但是,由于相对10 Gb/s系统而言40 Gb/s系统的色散容限非常小,在升级时必须精确补偿原有链路的色散,在接收机前一般需要加可调色散补偿单元。同时,还分析了光纤注入功率对系统性能的影响,结果表明在设计这种由10 Gb/s向40 Gb/s升级的系统时,不仅要考虑信号带宽增加带来信噪比要求的提高,而且必须充分考虑光纤非线性的影响。     

基于偏振复用的光OFDM系统

通过实验对比分析了偏振模色散对相干光OFDM、直接检测光OFDM以及光QAM信号的影响,在此基础上给出基于偏振复用的光OFDM系统,并就不同PMD对信号的影响进行了仿真实验,同时给出了均衡补偿的设计思路.     

相干光正交频分复用系统中的一阶偏振模色散研究

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)以其较好的色散抑制性能和简单有效的信号处理技术,是近年来光传输领域的研究热点。对于高速CO-OFDM传输系统,偏振模色散(Polarization-mode-dispersion,PMD)带来OFDM信号展宽及输出偏振态的不同,严重影响系统传输性能。文章对一阶PDM影响下CO-OFDM系统(PMD-CO-OFDM)的数学模型和作用机理进行分析,并通过仿真加以验证。结果表明,一阶PMD效应对OFDM信号附加与子载波频率相关的余弦因子,降低系统传输性能,通过信道均衡可有效去除此影响;另外,PMD效应一定程度上减弱子载波相关性,可抑制系统光纤非线性效应,在不考虑色散条件下PMD-CO-OFDM系统以10Gb/s的速率在单模光纤传输240km,差分群时延为50ps时较30ps系统Q值提高约0.2dB。     

超100Gb/秒的光OFDM在光长度系统的传输

100 G Ethernet is considered to become the next generation Ethernet standard for IP networks. Typical 100 Gb/s transmission systems and their performance are presented. Comparision and analysis for 100 Gb/s transmission systems have been discussed. It is demonstrated that optical OFDM can be used in future 100 Gb/s/ch and long-haul system.     

光相干探测的应用技术研究

介绍了光相干探测在不同技术领域的应用。通过各类具体实例讨论了光通信系统采用光相干探测技术可以增大通信容量,提高信号传输质量,光传感系统采用该技术可以提高信号探测灵敏度和发展多种多样的光传感模式,以及信号处理系统采用该技术可以改善信号处理性能。     

T比特频分复用相干光传输技术

高清电视、视频点播、云计算等新业务的发展要求光纤传送网带宽大并能灵活调度。文章讨论了几种实现传输速率为T比特每秒的超级信道产生方法。受电子＂瓶颈＂限制,T比特级速率的传输必须由多个密集的正交光子载波组成的超级信道承载。在每个光子载波上,可以采用基于正交频分复用的多载波技术,也可以采用单载波时域或频域均衡技术。通过调整光子载波的数目与颗粒度,或每个光子载波上承载的调制格式,可以实现可变速率的光传输与光交换。     

10Gb/s光网络向40/100G b/s演进的扩容方法

随着需求的增长,业务提供商一直都面临着光网络带宽扩容的压力.在新的技术条件下,以往靠增加网络规模来进行扩容的常规方法已经受到越来越多的局限.文章从常规带宽扩容手段的局限性入手,介绍和分析了DP-QPSK等当前热门的带宽扩容技术在光通信网络由10Gb/s向40/100Gb/s演进过程中的广阔前景及存在的不足.     

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。     

相干光通信中的光学桥接器

相干光通信技术是提高接收机灵敏度,发展大容量高码率激光通信系统的重要技术手段,光学桥接器将信号激光和本振激光链接到光电探测器进行相干探测处理,是相干光通信系统的关键器件之一.对近20多年来发展的光学桥接器进行了总结和分类,介绍了不同光学桥接器的原理、构造和性能,分析了光学桥接器的关键技术.     

相干光正交频分复用系统中光调制的优化设计

相干光正交频分复用(COOFDM)是目前光传输领域的研究热点之一。COOFDM系统采用马赫-曾德尔光调制器(MZM)实现射频(RF)信号到光的转换,而正交频分复用(OFDM)信号对非线性十分敏感,所以在系统设计上最关键的就是实现信号的线性传输。从理论上分析了COOFDM系统中MZM对OFDM信号的非线性影响,通过对MZM偏置点及调制指数优化,实现COOFDM系统的最佳传输,同时对COOFDM系统品质因子Q与偏置点及调制指数关系进行了仿真。结果表明,为了实现最佳线性传输,不同于传统的基于强度调制/直接检测系统(偏置点选在积分点),COOFDM系统中MZM最佳偏置点选在零点;MZM调制指数的选择也会对系统性能产生影响,当COOFDM系统中MZM调制指数为0 dB时,系统性能达到最佳。     

光学介质对CO2激光相干雷达光束偏振态的影响

讨论了红外相干激光雷达中光学介质对偏振光束的影响程度,包括光束分束片和反射镜片的影响,给出了定量的结果。表明在相干激光雷达系统中,光学镜片的选取与放置将影响激光束的偏振性质,在系统应用中应仔细考虑。     

100/200 Gb/s数字相干光模块的光信噪比测试

线路侧光模块CFP2-DCO在4G/5G网络建设中具有重要而广泛的应用,而光信噪比(OSNR)指标是评估其性能的重要参数。光纤通信系统中的偏振模色散(PMD)及色度色散(CD)的干扰,对OSNR性能有重要的影响,PMD及CD的干扰对系统OSNR造成的劣化即为PMD、CD的OSNR代价。探讨了OSNR的不同测试方法,并针对通信设备制造商在实验室对OSNR进行测试的需求,搭建了一种OSNR及PMD、CD干扰代价的自动化测试平台。利用该平台对CFP2-DCO的OSNR及PMD、CD的OSNR代价进行了测试,并进一步测试得到叠加PMD、CD干扰后的OSNR代价及PMD、CD与OSNR的关系曲线。测试结果表明:PMD、CD的干扰越大,通信系统对OSNR的要求越高,因此应尽量降低系统的PMD、CD干扰,从而可以优化系统性能,提高通信质量。     

基于混沌映射的偏振移位键控光通信系统

提出了一种基于数字混沌与偏振移位键控(PolSK)技术的光保密通信系统.该系统选取几种偏振态部分或完全相同的PolSK方式,在系统不同时钟周期,发送端根据实时产生的数字混沌序列选用不同的PolSK方式调制信息,接收端利用同步的混沌序列与相应的PolSK方式解调信息.数字混沌序列的伪随机特性使得该系统的PolSK调制方式呈现无规则变化.当星座点个数不少于6且选用的PolSK方式不少于4种时,可选的PolSK组合超过1060种,系统的密钥空间庞大.用OptiSystem和Matlab软件相结合的方法进行了系统仿真,并做了一定的数值分析.仿真与分析结果表明,该光通信系统通信正常,具有较强的保密性.