1550nm超干線及寬帶接入光傳輸關鍵技術研究.pdf

1、隨著中國廣電模擬電視到數(shù)字電視整體平移工程的展開，光纖有線電視網(wǎng)的規(guī)模持續(xù)擴大。為了更好地整合和配置網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)運營級的綜合業(yè)務網(wǎng)絡，出現(xiàn)了兩種趨勢。一是有線電視大范圍聯(lián)網(wǎng)，在地市級共享有線網(wǎng)絡前端，以節(jié)約投資及便于管理。由于1550nm傳輸技術的低損耗、可光放大等特點，使1550nm技術成為數(shù)百公里超干線傳輸?shù)谋厝贿x擇。二是光纖向小區(qū)、樓棟日益延伸，實現(xiàn)光纖接入(FTTx)基礎上的三網(wǎng)融合，由于以太無源光網(wǎng)絡EPON技術成熟，網(wǎng)絡結

2、構與有線電視網(wǎng)一致，使EPON技術成為廣電實現(xiàn)綜合業(yè)務接入的首選技術。這兩種趨勢都會對1550nm副載波復用光纖電視傳輸系統(tǒng)提出新的挑戰(zhàn)和要求。本文圍繞1550nm超干線及寬帶接入光傳輸關鍵技術進行了理論、仿真和實驗研究，全文的主要內(nèi)容由四部分組成，具體如下： 第一部分論述了EPON下行1490nm數(shù)據(jù)通道與1550nm CATV通道的相互串擾問題。采用等效傳遞函數(shù)法得出了任意調(diào)制信號下1490nm光波對1550nm光波拉曼串擾

3、的理論計算公式，并將拉曼串擾轉化為CATV系統(tǒng)相對強度噪聲指數(shù)RIN的變化，得到了CATV通道載噪比劣化的計算公式。首次系統(tǒng)地進行了RF Overlay EPON系統(tǒng)的實驗，觀測到了以太空閑字符Idle信號在62.5 MHz及倍頻處對CATV信號的單頻干擾和隨機碼流對低端載噪比的影響，并研究了偏振對串擾的影響，提出了對Idle信號進行擾碼和采用改變發(fā)端1490nm或1550nm信號的偏振態(tài)以減小拉曼串擾的方法。論述了下行1550nm C

4、ATV光波對1490nm數(shù)據(jù)光波的線性串擾，得出了串擾造成的光功率代價，指出波長隔離度大于30dB的1490nm/1550nm分波器可以基本消除線性串擾。 第二部分論述了1550nm長距離光纖CATV系統(tǒng)中由自相位調(diào)制(SPM)和色散引起的組合二階失真(CSO)劣化及其補償問題。采用微擾法求解了非線性薛定諤方程，得出了存在SPM和色散的情況下，多級EDFA級聯(lián)光纖CATV系統(tǒng)CSO指標的計算公式。在采用啁啾光柵進行色散補償時，對

5、以上的CSO計算公式進行了修正，指出色散補償器的位置對補償效果具有很大影響，通過計算得出的色散補償器最佳位置，對工程應用具有指導作用。VPI軟件的仿真結果與以上理論計算結果一致。進行了1550nm長距離光纖CATV系統(tǒng)的實驗。測試了沒有色散補償時CSO隨傳輸距離的變化及CSO隨入纖光功率的變化，對100km傳輸系統(tǒng)啁啾光柵色散補償器的最佳位置進行了實驗，在將色散補償器置于理論計算的最佳位置后，得到了較好的CSO輸出指標。建立了200km

6、傳輸實驗系統(tǒng)，對比了有無DCM色散補償時的指標測試結果，表明采用啁啾光柵的色散補償確實能夠改善由SPM效應引起的CSO指標。 第三部分論述了分布式拉曼放大器在光纖有線電視網(wǎng)中應用的相關問題。給出了拉曼放大器的增益、噪聲公式，指出在采用窄帶光濾波器時，拉曼放大器的噪聲主要由信號-ASE拍頻噪聲引起，進而得出了拉曼放大器的載噪比表達式，計算結果表明雙向或反向泵浦分布式拉曼放大器可以改善長跨距無中繼系統(tǒng)的CNR。給出了由模擬系統(tǒng)向數(shù)字

7、調(diào)制系統(tǒng)整體平移后調(diào)制誤差比MER指標的計算公式，及采用色散補償光纖(DCF)進行色散補償?shù)淖罴袲CF長度的理論計算方法。最后分析了目前國內(nèi)最長的包含超長跨距拉曼放大、DCF色散補償?shù)?60km數(shù)字調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的設計、指標計算及測試結果。 第四部分對1550nm超長距離傳輸?shù)年P鍵設備摻鉺光纖放大器EDFA進行了研究。研制了DWDM系統(tǒng)用的增益平坦C+L波段超寬帶EDFA，根據(jù)提出的優(yōu)化策略對C波段和L波段增益平坦EDFA的泵

8、浦功率、光纖長度和增益濾波器進行了優(yōu)化仿真，并根據(jù)仿真結果采用分波段并聯(lián)結構設計制作了功放、線放和預放三種類型的EDFA，進行了測試，得到了70nm的傳輸帶寬。研制了一種新型全光增益箝制EDFA，通過增加980nm泵浦的預放和在輸出端設置增益均衡濾波器，在C波段內(nèi)獲得了平坦的增益譜、較高的箝制增益和較低的噪聲系數(shù)，為應用于WDM系統(tǒng)和波長路由全光網(wǎng)絡的EDFA提供了一種有效的解決方案。研制了一種新型的EDFA大功率泵浦激光器控制器，采用