WDM光網(wǎng)絡(luò)中的串擾及其抑制技術(shù)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(yīng)用和波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的成熟，一根光纖中已經(jīng)能夠傳輸Tbit/s 級的數(shù)字信息。然而，隨著通信業(yè)務(wù)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(fù)用信道之間的間隔越來越小，一些物理效應(yīng)對信號質(zhì)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(yīng)導(dǎo)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(dǎo)體光放大器（SOA）時，由于SOA 的增益飽和效應(yīng)，導(dǎo)致單信道的增益受到同時傳輸?shù)钠渌诺赖挠绊?；第三，由于?gòu)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(yīng)該去的信道中，導(dǎo)致信道間串擾。本文圍繞WDM 光網(wǎng)絡(luò)中的信道間串擾及其抑制技術(shù)開展了較為全面的理論研究和實驗研究，具體內(nèi)容如下： 理論研究了光纖中的多信道非線性效應(yīng)及其對WDM系統(tǒng)性

3、能的影響和相應(yīng)的抑制措施。實驗研究了高非線性光纖中的四波混頻效應(yīng)（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(yīng)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(guān)矩陣：改進的擴展Benes 結(jié)構(gòu)（IDB）和各級改進的擴展Benes 結(jié)構(gòu)(GIDB)，分析了兩種結(jié)構(gòu)中的串擾，結(jié)果表明：IDB 結(jié)構(gòu)相對于擴展Benes（DB）結(jié)構(gòu)信噪比提高約3dB，GIDB 結(jié)構(gòu)相對于DB 結(jié)構(gòu)信噪比提高約10dB，隨著光交換規(guī)模的擴大GIDB 結(jié)構(gòu)對信噪比的提高更加明顯。 理論分析了基于DB 結(jié)構(gòu)和GIDB 結(jié)構(gòu)的三種典型OXC 節(jié)點中帶內(nèi)串擾的積累特性，發(fā)現(xiàn)采用GIDB 結(jié)構(gòu)時系

5、統(tǒng)的功率代價遠遠小于采用DB 結(jié)構(gòu)時的功率代價； 同時與基于DB 結(jié)構(gòu)的OXC 節(jié)點相比，基于GIDB 結(jié)構(gòu)的OXC 節(jié)點對光開關(guān)串擾系數(shù)的要求放寬了大約5dB，這大大降低了對光開關(guān)隔離度的要求，說明在器件性能有限的基礎(chǔ)上，可以通過設(shè)計適當?shù)腛XC 節(jié)點結(jié)構(gòu)來減小串擾的影響。 理論分析了具有有限波長轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的加入對OXC 節(jié)點串擾的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：加入波長轉(zhuǎn)換器后系統(tǒng)的功率代價與不加波長轉(zhuǎn)換器相比有一定的改善。 實驗研究了帶間和帶內(nèi)串擾的影響，結(jié)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(nèi)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(jié)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