WDM光網(wǎng)絡(luò)中的串?dāng)_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(shí)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(jí)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(lái)越長(zhǎng)，單信道速率越來(lái)越高，復(fù)用信道之間的間隔越來(lái)越小，一些物理效應(yīng)對(duì)信號(hào)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?dāng)_成為影響系統(tǒng)性

2、能的重要因素；第二，多個(gè)信道通過(guò)半導(dǎo)體光放大器（SOA）時(shí)，由于SOA 的增益飽和效應(yīng)，導(dǎo)致單信道的增益受到同時(shí)傳輸?shù)钠渌诺赖挠绊?；第三，由于?gòu)成光交叉連接（OXC）節(jié)點(diǎn)的器件不可能實(shí)現(xiàn)光通道之間的完全隔離，使得輸入信號(hào)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?dāng)_。本文圍繞WDM 光網(wǎng)絡(luò)中的信道間串?dāng)_及其抑制技術(shù)開展了較為全面的理論研究和實(shí)驗(yàn)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(duì)WDM系統(tǒng)性

3、能的影響和相應(yīng)的抑制措施。實(shí)驗(yàn)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(jià)。 對(duì)SOA 增益飽和效應(yīng)引起的信道間串?dāng)_進(jìn)行了理論研究。對(duì)SOA 中串?dāng)_的抑制方法進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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?dāng)_；實(shí)驗(yàn)證明了SOA 放大有一定色散的信號(hào)可以減小信道間的串?dāng)_。 提出

4、了兩種新型的低串?dāng)_光開關(guān)矩陣：改進(jìn)的擴(kuò)展Benes 結(jié)構(gòu)（IDB）和各級(jí)改進(jìn)的擴(kuò)展Benes 結(jié)構(gòu)(GIDB)，分析了兩種結(jié)構(gòu)中的串?dāng)_，結(jié)果表明：IDB 結(jié)構(gòu)相對(duì)于擴(kuò)展Benes（DB）結(jié)構(gòu)信噪比提高約3dB，GIDB 結(jié)構(gòu)相對(duì)于DB 結(jié)構(gòu)信噪比提高約10dB，隨著光交換規(guī)模的擴(kuò)大GIDB 結(jié)構(gòu)對(duì)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(diǎn)中帶內(nèi)串?dāng)_的積累特性，發(fā)現(xiàn)采用GIDB 結(jié)構(gòu)時(shí)系

5、統(tǒng)的功率代價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采用DB 結(jié)構(gòu)時(shí)的功率代價(jià)； 同時(shí)與基于DB 結(jié)構(gòu)的OXC 節(jié)點(diǎn)相比，基于GIDB 結(jié)構(gòu)的OXC 節(jié)點(diǎn)對(duì)光開關(guān)串?dāng)_系數(shù)的要求放寬了大約5dB，這大大降低了對(duì)光開關(guān)隔離度的要求，說(shuō)明在器件性能有限的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)腛XC 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)減小串?dāng)_的影響。 理論分析了具有有限波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能的OXC 節(jié)點(diǎn)中的串?dāng)_，發(fā)現(xiàn)相干串?dāng)_的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非相干串?dāng)_，尤其當(dāng)時(shí)間延遲小于激光器的相干時(shí)間并小于碼型周期時(shí)，串

6、擾引起的功率代價(jià)最大。比較了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的加入對(duì)OXC 節(jié)點(diǎn)串?dāng)_的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：加入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器后系統(tǒng)的功率代價(jià)與不加波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器相比有一定的改善。 實(shí)驗(yàn)研究了帶間和帶內(nèi)串?dāng)_的影響，結(jié)果表明，帶間串?dāng)_可以由濾波器濾除對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響，帶內(nèi)串?dāng)_的影響無(wú)法用濾波器消除；比較了串?dāng)_和信號(hào)相干和非相干情況下對(duì)信號(hào)的影響，串?dāng)_與信號(hào)偏振狀態(tài)平行和垂直的條件下對(duì)信號(hào)的影響，結(jié)果表明：相干串?dāng)_的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非相干串?dāng)_；當(dāng)串?dāng)_和信號(hào)偏振狀態(tài)垂直時(shí)，串