40G/100G相干光通信原理與關(guān)鍵技術(shù)

  隨著40Gb/s的大規(guī)模部署的開始,業(yè)界又涌現(xiàn)出多種新型的100G/s調(diào)制編碼格式。面對眾多特征各異的傳輸碼型,在綜合考慮其他系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上,業(yè)界主要從傳輸距離、通路間隔、與40Gb/s和10Gb/s系統(tǒng)的兼容性、模塊成本與傳輸性能的平衡等方面進(jìn)行綜合選擇。

  隨著高速數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)和模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)(ADC)的進(jìn)步,相干光通信成為研究的熱點。相干檢測與DSP技術(shù)相結(jié)合,可以在電域進(jìn)行載波相位同步和偏振跟蹤,清除了傳統(tǒng)相干接收的兩大障礙;贒SP的相干接收機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,具有硬件透明性;可在電域補(bǔ)償各種傳輸損傷,簡化傳輸鏈路,降低傳輸成本;支持多進(jìn)制調(diào)制格式和偏振復(fù)用,實現(xiàn)高頻譜效率的傳輸。通過業(yè)界一兩年來對于100Gb/s模塊的研究和開發(fā),100G/s的偏振復(fù)用四相相移鍵控相干模塊(Coherent PM-QPSK)正在變成業(yè)界的主要選擇。

  相干光通信的基本原理

  相干光通信系統(tǒng)可以把光頻段劃分為許多頻道,從而使光頻段得到充分利用,即多信道光纖通信。相干光通信技術(shù)具有接收靈敏度高的優(yōu)點,采用相干檢測技術(shù)的接收靈敏度可比直接檢測技術(shù)高18dB。

圖1

  圖1為發(fā)射機(jī)采用偏振復(fù)用,作為載體的激光信號通過PBS(偏振分光器)分為X/Y兩路,每路信號在通過2個MZ調(diào)制器組成的I/Q調(diào)制器(I路和Q路相位差90°)分別將10.7/27.5Gb/s的信號調(diào)制到載波,然后再通過偏振復(fù)用器把X軸和Y軸光信號按偏振復(fù)用合并在一起通過光纖發(fā)送出去,從而實現(xiàn)了40/100Gb/s 在單光纖上的傳輸。

  在接收端,與強(qiáng)度調(diào)制一一直接檢測系統(tǒng)不同,相干光纖通信系統(tǒng)在光接收機(jī)中增加了外差或零差接收所需的本地振蕩光源(LO),該光源輸出的光波與接收到的已調(diào)光波在滿足波前匹配和偏振匹配的條件下,進(jìn)行光電混頻。稍微改變本振激光器的光頻,就可改變所選擇的信道,因此對本振激光器的線寬要求很高;祛l后輸出的信號光波場強(qiáng)和本振光波場強(qiáng)之和的平方成正比,從中可選出本振光波與信號光波的差頻信號。由于該差頻信號的變化規(guī)律與信號光波的變化規(guī)律相同,而不像直檢波通信方式那樣,檢測電流只反映光波的強(qiáng)度,因而,可以實現(xiàn)幅度、頻率、相位和偏振等各種調(diào)制方式。

圖2


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