WDM光網絡中的串擾及其抑制技術研究.pdf

1、光纖有著巨大的帶寬資源和優(yōu)異的傳輸性能，是實現(xiàn)高速率、大容量傳輸?shù)淖罾硐氲膫鬏斆浇?。隨著摻鉺光纖放大器（EDFA）的廣泛應用和波分復用（WDM）技術的成熟，一根光纖中已經能夠傳輸Tbit/s 級的數(shù)字信息。然而，隨著通信業(yè)務的急劇膨脹，要求傳輸?shù)木嚯x越來越長，單信道速率越來越高，復用信道之間的間隔越來越小，一些物理效應對信號質量的損傷不可避免。第一，信道間距的變小和光纖中傳輸總功率的增加，使光纖的非線性效應導致的信道間串擾成為影響系統(tǒng)性

2、能的重要因素；第二，多個信道通過半導體光放大器（SOA）時，由于SOA 的增益飽和效應，導致單信道的增益受到同時傳輸?shù)钠渌诺赖挠绊?；第三，由于構成光交叉連接（OXC）節(jié)點的器件不可能實現(xiàn)光通道之間的完全隔離，使得輸入信號的一部分功率泄漏到其它本不應該去的信道中，導致信道間串擾。本文圍繞WDM 光網絡中的信道間串擾及其抑制技術開展了較為全面的理論研究和實驗研究，具體內容如下： 理論研究了光纖中的多信道非線性效應及其對WDM系統(tǒng)性

3、能的影響和相應的抑制措施。實驗研究了高非線性光纖中的四波混頻效應（FWM）及其影響，發(fā)現(xiàn)與非等信道間隔相比，等信道間隔情況下FWM 引入1.5dB 的功率代價。 對SOA 增益飽和效應引起的信道間串擾進行了理論研究。對SOA 中串擾的抑制方法進行了理論和實驗研究，實驗驗證了兩信道的40Gb/s 系統(tǒng)中，注入連續(xù)光可以減小SOA 引起的碼型畸變和信道間串擾；實驗證明了SOA 放大有一定色散的信號可以減小信道間的串擾。 提出

4、了兩種新型的低串擾光開關矩陣：改進的擴展Benes 結構（IDB）和各級改進的擴展Benes 結構(GIDB)，分析了兩種結構中的串擾，結果表明：IDB 結構相對于擴展Benes（DB）結構信噪比提高約3dB，GIDB 結構相對于DB 結構信噪比提高約10dB，隨著光交換規(guī)模的擴大GIDB 結構對信噪比的提高更加明顯。 理論分析了基于DB 結構和GIDB 結構的三種典型OXC 節(jié)點中帶內串擾的積累特性，發(fā)現(xiàn)采用GIDB 結構時系

5、統(tǒng)的功率代價遠遠小于采用DB 結構時的功率代價； 同時與基于DB 結構的OXC 節(jié)點相比，基于GIDB 結構的OXC 節(jié)點對光開關串擾系數(shù)的要求放寬了大約5dB，這大大降低了對光開關隔離度的要求，說明在器件性能有限的基礎上，可以通過設計適當?shù)腛XC 節(jié)點結構來減小串擾的影響。 理論分析了具有有限波長轉換功能的OXC 節(jié)點中的串擾，發(fā)現(xiàn)相干串擾的影響遠遠大于非相干串擾，尤其當時間延遲小于激光器的相干時間并小于碼型周期時，串

6、擾引起的功率代價最大。比較了波長轉換器的加入對OXC 節(jié)點串擾的影響，結果發(fā)現(xiàn)：加入波長轉換器后系統(tǒng)的功率代價與不加波長轉換器相比有一定的改善。 實驗研究了帶間和帶內串擾的影響，結果表明，帶間串擾可以由濾波器濾除對系統(tǒng)沒有影響，帶內串擾的影響無法用濾波器消除；比較了串擾和信號相干和非相干情況下對信號的影響，串擾與信號偏振狀態(tài)平行和垂直的條件下對信號的影響，結果表明：相干串擾的影響遠遠大于非相干串擾；當串擾和信號偏振狀態(tài)垂直時，串