正交相位RZ码和正交偏振对40Gb/s标准单模光纤信道间线性失真的抑制分析

2019-11-03 18:27:56

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供稿：网友

　　摘要：我们首次展示了40Gb/s传输系统中信道间非线性失真的抑制，在光时分复用系统中采用正交相位RZ码，并结合正交偏振，可实现光信号传输距离在标准RZ码基础上延伸一倍。

　　关键词：光纤通讯、调制

引言

　　试验已经证明在标准单模光纤40Gb/s系统采用RZ调制格式可获得更高的传输速率，不管采用光时分复用还是电时分复用（OTDM或ETDM）都可实现。RZ脉冲的高散射性加剧了信道间的非线性效应，也就是信道间四波混频（IFWM）和信道间正交相位调制（IXPM），导致了振幅和时隙在各个单信道上抖动。相邻比特间的正交偏振和新调制格式如正交相位RZ（APRZ）是有效抑制信道间非线性失真的有效方法。本文首次在实验中结合这两种方案，证明了其在40Gb/s标准单模光纤（SMF）上对信道间非线性失真的高效抑制能力。

实验装置和操作原则

　　在40Gb/s OTDM传输网中采用正交偏振能有效降低相邻比特的信道间非线性效应。但是，由于在各个20Gb/s分支信道（偏振相同）脉冲间存在相互作用，因此系统中还是会发生非线性失真现象。正交脉冲相位也用于减少信道间非线性失真特别是IFWM。在试验中，我们采用了相邻脉冲正交偏振，并使得20Gb/s分支信道偏振相位正交，可实现进一步降低信道间非线性失真的效果。图1为示意图。

　　为了研究方案对信道间非线性失真的抑制效果，我们采用了如图2所示的实验装置图。20Gb/s数据信号驱动（占空比50%，时钟信号40GHz）两个层叠OKI电吸收调制器，产生20Gb/s RZ信号，FWHM脉冲宽度约为11ps。20GHz数据信号由两个10Gb/s PRBS产生，分别输入到4：1复用器的第一和第三个端口，在第二和第四个端口终止给定的与前面实验相同脉宽信号。

　　合成的20Gb/s光信号通过相位调制器调制，该调制器由10GHz时钟信号驱动，生成20Gb/s APRZ信号。通过单个无源时分复用器进行分支和延时，使得多元40Gb/s信号的两相邻比特的偏振正交。40Gb/s信号提前放大并输入到由60km SMF（1550nm波长处D=17ps/（nm.km））组成的循环线圈中，采用12km色散补偿光纤（DCF）（1550nm波长处D=-85ps/（nm.km））进行后向补偿。线圈跨度重整色散为-6 ps/nm，通过在接收器前安装一可调色散补偿器补偿。调整进入线圈的信号偏振，使得所有测量比特差错率最小。信道间非线性失真将恶化信号质量，通过调整信号输入功率可对此进行研究。

实验结果与分析

　　图3（a）显示了40Gb/s系统采用正交偏振后传输距离的改善情况仿真图。链路使用分阶傅立叶方法和+5dBm功率的512 bit随机二进制序列。如果假定整个传输系统的脉冲都为线性偏振，则IXPM的减少量因子为3，传输距离将比实验结果更长。实际上，传输光纤的双折射降低了偏振，相邻脉冲间的平均IXPM减少量因子为2。APRZ传输在20Gb/s分支信道上调制（如图3（b）所示），Z弧度峰峰相位调制，脉宽11ps。图3（b）显示了随着距离延长模糊脉冲数量的增加，当距离超过360km时，APRZ信号明显要优越，原因是其能降低层叠脉冲间合成相位的匹配度，从而实现对IFWM的抑制。

　　图4所示为非线性限制（高功率限制）VS.传输距离实验结果。对于标准RZ传输、相邻比特平行偏振而言，输入功率4.9dBm时最大传输距离为240km。如果配置为正交偏振，最大传输距离延长50%，达360km，最佳输入功率和标准RZ情况相似。但如果传输距离为240km，由于采用正交偏振大大降低了比特间的非线性作用，可获得4dB的非线性限制改善。AP-RZ和正交偏振结合方案如图1，传输距离240km时非线性限制增加了5.1dB。此外它还能标准RZ传输距离延伸一倍，达到480km。实验结果表明，在40Gb/s系统中采用正交相位调制和正交偏振可抑制信道间的非线性失真，改善传输性能。

总结

　　我们首次演示了在40Gb/s SMF光纤传输网上采用正交相位RZ和正交偏振可抑制信道间的非线性失真。结果表明该方案可获得480km的传输距离，是标准RZ传输距离的两倍。同时，在240km处的非线性限制输入功率也比标准RZ方案改善了5.1dB。

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摘自　光纤新闻网

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