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40G / 100G相干光通信原理与关键技术

简介随着40Gb / s大规模部署的开始,业界出现了各种新的100G / s调制和编码格式。

面对许多具有不同特性的传输代码类型,在综合考虑其他系统设计参数的基础上,该行业主要关注传输距离,通道间隔,与40Gb / s和10Gb / s系统的兼容性,模块成本和传输性能。

综合选择方面的平衡等等。

随着高速数字信号处理技术(DSP)和模数转换技术(ADC)的发展,相干光通信已成为研究重点。

相干检测和DSP技术的结合可以在电域中执行载波相位同步和极化跟踪,从而消除了传统相干接收的两个主要障碍。

基于DSP的相干接收机具有简单的结构和硬件透明性。

它可以补偿电气领域的各种传输损害,简化传输链路,降低传输成本。

它支持多种调制格式和偏振复用,以实现高光谱效率的传输。

通过业界过去一两年对100Gb / s模块的研究,100G / s偏振复用四相移键控相干模块(Coherent PM-QPSK)成为该行业的主要选择。

相干光通信的基本原理:相干光通信系统可以将光频段划分为多个频段,从而可以充分利用光频段,即多通道光纤通信。

相干光通信技术具有接收灵敏度高的优点。

相干检测技术的接收灵敏度可以比直接检测技术高18dB。

图1显示了发射机采用极化复用。

作为载体的激光信号被PBS(偏振分束器)分成两个X / Y通道。

每个信号都通过一个由两个MZ调制器组成的I / Q调制器(I通道)。

Q通道相位差90°)分别将10.7 / 27.5Gb / s信号调制到载波,然后使用偏振复用器根据偏振复用将X轴和Y轴光信号组合在一起,并通过光纤。

在单根光纤上实现40 / 100Gb / s的传输。

在接收端,与强度调制一对一直接检测系统不同,相干光纤通信系统在光接收器中添加了外差或零差接收所需的本地振荡器光源(LO),并输出了光波光源发出的光与接收到的光波相同。

变暗的光波在波阵面匹配和偏振匹配的条件下进行光电混合。

通过稍微改变本地振荡器激光器的光频率,可以改变所选的通道,因此本地振荡器激光器的线宽要求非常高。

混合之后的输出信号光波场强度与本地振荡器光波场强度之和的平方成正比,由此可以选择本地振荡器光波和信号光波的差频信号。

由于差频信号的变化规则与信号光波的变化规则相同,因此与直接检测通信方法不同,检测电流仅反映光波的强度,因此振幅,频率等各种调制方法,相位和极化都可以实现。

在图2中的接收机的相干检测方法中,由于检测到偏振复用信号,接收到的信号通过偏振分束器PBS(PolarizaTIonBeamSplitter)分解为两个正交信号,并且每个正交信号都连接到本地光来源。

LO混频,该本地光源的载波频率控制精度为几百KHz。

混合后,获得4个偏振光和相位正交的光信号,分别通过PIN进行检测,并经过电放大和滤波后由A / D电路转换为4个数字电信号。

数字电信号通过数字信号处理(DSP)芯片数字均衡来实现:定时恢复,信号恢复,极化和PMD跟踪以及色散补偿。