40Gb/s光纤通信系统中不同码型传输特性的实验研究

在高速光纤通信系统中码型的选择是决定系统传输质量和光谱效率的主要因素。码型的选择和信道速率、信道波长间隔、光放大器的选择、光放大器放置间隔、光纤的类型、色散管理策略等各种因素密切相关。分析了非归零码（NRZ）、归零码（RZ）和载波抑制归零码（CSRZ）码型的产生方式及特点。采用单信道和掺铒光纤放大器（EDFA）放大方式对三种码型进行了40Gb/s的100kmG.652光纤通信传输实验。比较了三种码型的系统传输持性、最佳入纤功率和不同入纤功率下的功率代价：载波抑制归零码最佳入纤功率为9dBm，功率代价小于非归零码和归零码。结果表明，在相同的色散补偿条件下，载波抑制归零码比归零码和非归零码有更优的非线性容忍度。     

NRZ码和CSRZ码在40 Gbit/s单通道系统中传输性能分析

文章仿真了非归零码(NRZ)和载波抑制归零码(CSRZ)在40 Gbit/s单通道系统中G.652光纤上传输6×80 km的性能.比较了两种码型对接收端光滤波器和电滤波器带宽的要求、不同的入纤功率下功率代价以及残余色散对比.结果表明,在高速传输系统中,CSRZ码的传输性能明显优于NRZ码.     

两种级联交错相位调制归零码的100Gbit/s传输

在级联相位调制的100 Gbit/s光信号传输系统中,提出了占空比为33%的光交错相移键控归零码(RZ-SDPSK)和占空比为67%的光交错相移键控载波抑制归零码(CSRZ-SDPSK)的产生和检测方案。通过50 km的普通单模光纤(SMF)和8 km的色散补偿光纤(DCF)传输后,当入纤功率相同时,CSRZ-SDPSK码具有较高的色散容限;如果仅考虑一阶偏振模色散(PMD),RZ-SDPSK信号具有较好的抗PMD特性。入纤功率在0～10dBm范围内调节时,两种码型码有相似的传输特性。通过125 GHz带宽的三阶高斯滤波器后,RZ-SDPSK码接收性能较优,并且三阶高斯带通滤波器(DBPF)的带宽值必须大于100 GHz,才能有效地恢复信号时钟。     

归零码和非归零码传输系统模

对单信道40Gbit/s归零码（RZ）和非归零码（NRZ）传输系统进行了实际模拟。考虑了光纤损耗，二阶群速率色散、三阶群速度色散、偏振模色散及放大器噪声对系统影响，采用Q值判别法计算了系统可传输的最大距离，给出了系统眼图。计算结果表明，RZ的最大传输距离大于NRZ码，RZ系统传输性能优于NRZ系统。     

四种级联差分相位调制码的100 Gbit/s传输

在级联相位调制的100 Gbit/s光信号传输系统中,对差分相移键控非归零码(NRZ-DPSK)、差分相移键控归零码(RZ-DPSK)、差分四相相移键控非归零码(NRZ-DQPSK)和差分四相相移键控归零码(RZ-DQPSK)进行了比较研究.当四种信号通过90 km的标准单模光纤(SMF)和16 km的色散补偿光纤(DCF)传输后,在满足相同入纤功率的条件下,NRZ-DQPSK信号具有最高的色散容限;如果仪仪考虑一阶偏振模色散(PMD),RZ-DQPSK信号具有最优的抗偏振模色散特性;当入纤功率在O～10 dBm的范围内凋节时,RZ-DPSK信号具有最好的非线性容忍度;最后比较了四种相位调制码型传输后通过不同带宽的三阶高斯滤波器后的接收性能,得出滤波器带宽值大于125 GHz后,NRZ-DPSK信号的接收性能最佳.     

利用光电振荡器实现10Gbit/s NRZ码时钟的直接提取和码型转换

本文所研究的光电振荡器（OEO）是一种高速光电混合环路，其振荡频率可以被锁定于外界信号的数据率，本文利用OEO首次实现10Gbit/s的非归零码（NRZ）时钟提取，获得了时间抖动小于0.4ps的时钟信号，测得OEO的注入锁定频率范围可达800kHz。实验中发现OEO中调制器的偏置电压对OEO的注入锁定范围有很大影响。合理控制OEO的工作条件，在进行时钟提取的同时，还可以实现NRZ码到RZ（归零）码的码型转化。将转换后的RZ码进行了160km传输，结果证明这种码型适合传输，该实验说明OEO可以用作不同码型光网络中间的码型转化节点。     

10 Gbit/s CSRZ码3 040 km无电再生光传输实验

文章介绍了10Gbit/s载波抑制归零(CSRZ)码在实际的3040kmG.652光纤上传输的实验情况.线路发送符合G.709OTU2格式的线路速率,系统应用了分布拉曼放大技术.实验结果:经3040km传输后,Q值>4.76,光通道代价<1.78dB,连续观察48h无误码.     

基于受激布里渊散射的40 Gb/s时钟提取试验

对基于受激布里渊散射效应(SBS)的时钟恢复系统模型进行了试验验证,实现了40 Gb/s载波抑止归零码(CSRZ)的全光时钟提取.试验结果表明由于产生了强烈的受激布里渊散射的梳状放大特性,光信号的时钟分量得到显著增强.在不改变该模型结构的基础上,利用G.652普通单模光纤传输8 km而不经过色散补偿的40 Gb/s载波抑止归零码光信号恶化以后仍可进行良好地时钟恢复,时钟抖动小于6.5 ps.研究证明该方案可在一定程度上抵制传输信号恶化所造成的影响,并无明显的码型效应,适合高速长距离全光时钟提取.     

基于HNLF的RZ到NRZ的全光码型转换

数值仿真分析了利用高非线性光纤(HNLF)的交叉相位调制(XPM)效应实现归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的转换,并讨论了RZ信号占空比、光纤色散对转换后NRZ信号Q因子的影响.数值结果表明:转换后NRZ码的Q值受输入RZ信号占空比的影响;而且RZ信号与连续的探测光之间的色散差也严重影响转换后NRZ信号的Q因子值.     

光纤数字通信中NRZ与RZ码序列的定时时钟提取

在光纤数字通信系统中,NRZ非归零码和RZ归零码是最常见的基带信号。由于两者频谱成分不同,其定时时钟提取方式则不同。本文通过对NRZ、RZ伪随机码序列进行频谱分析,得知当NRZ码变换成码元占空比为1/2的RZ码时,所提取出的定时时钟功率最强。     

2500 km-10 Gbps RZ transmission system based on dispersion compensation CFBGs without electric regenerator

The characteristics of chirped fiber Bragg gratings (CFBGs) are optimized so that the ripple coefficient of the power reflectivity spectrum and group time delay are less than 1 dB and |± 15| ps, group delay is about 2600 ps/nm, polarization module dispersion is very small, PMD<2 ps, -3 dB bandwidth is about 0.35 nm, and insertion loss is about 4-5 dBm. Using dispersion compensation CFBG, a 2500 km-10 Gbps RZ optical signal transmission system on G.652 fiber was successfully demonstrated without an electric regenerator by optimizing dispersion management and loss management. The RZ optical signal was generated through a two-stage modulation method. At 2081 km, the power penalty of transmission is about 3 dB (conditions: RZ signal, BER = 10-12, PRBS = 1023 - 1); At 2560 km, the power penalty is about 5 dB. It is superior to the system using NRZ under the same conditions.     

Optimization of Key Parameters in 622-Mb/s Amplitude Shift Keying Labeled 40-Gb/s Return to Zero Differential Phase Shift Keying Optical Switching Network

Optimized are the label extinction ratio and dispersion compensation of an optical label switching transmission system, which employs 40-Gb/s return to zero differential phase shift keying（RZ-DPSK） payload labeled with 622-Mb/s amplitude shift keying（ASK） control data. In our scheme, the receiver sensitivities of payload and label achieves -27.8 dBm and -33.5 dBm, respectively. After transmitted over 40 km, 60 km and 80 km single mode fiber（SMF）（with dispersion compensation） respectively, the payload can be recovered with no power penalty, while the label can be recovered with less than 2 dB penalty.     

不同调制码型的偏振模色散补偿研究

在40Gb/s的光纤通信系统中,用三段模拟器模拟光纤传输中的一阶与二阶偏振模色散(PMD),采用单偏振态的偏振度(DOP)作为多级PMD补偿器的反馈信号,对归零(RZ)码、非归零(NRZ)码、载波抑制归零(CSRZ)码和啁啾归零(CRZ)码分别进行四个自由度的一级、六个自由度的二级和十个自由度的三级PMD补偿器的补偿.仿真得到了四种码型的DOP与误码率(BER)的关系,同时补偿后的BER、DOP和PMD的变化关系表明,对RZ和NRZ码采用二级补偿器的效果比一级和三级补偿器要好得多,对CSRZ码和CRZ码采用单偏振态的DOP作为反馈信号进行PMD补偿的效果并不理想.     

Performance degradations of multigigabit-per-second NRZ/RZlightwave systems due to gain saturation in traveling-wave semiconductoroptical amplifiers

A nonlinear model for a travelling-wave semiconductor optical amplifier has been used to determine eye closure degradations for 2.4 and 10 Gb/s NRZ/RZ lightwave systems due to gain saturation effects in the optical amplifier. At 10 Gb/s, with a carrier lifetime of 300 ps, the results indicate that the penalty is less than 1 dB for both NRZ and RZ systems provided that the ratio of the input power (P_in ) to the saturation output power (P_sat) is less than -17 dB. The NRZ system penalty is slightly larger than the RZ penalty when P_in/P_sat is larger than -17 dB. For example, with P_in/P_sat=-10 dB, the NRZ system penalty is about 2.8 dB versus 2 dB for the RZ system. The system penalty at 2.4 Gb/s is slightly less than that at 10 Gb/s. At P _in/P_sat=-10 dB, the NRZ system penalty is about 2.5 dB versus 1.5 dB for RZ     

2.488 Gb/s-318 km repeaterless transmission using erbium-dopedfiber amplifiers in a direct-detection system

The authors have achieved a 2.488 Gb/s, 318 km repeaterless transmission without any fiber dispersion penalty through a nondispersion-shifted fiber in a direct detection system. The system was loss limited with a T-R power budget of 57 dB. Three key components enabled the authors to achieve this result: (1) a Ti:LiNbO₃ external amplitude modulator enabling a dispersion-free transmission, (2) erbium-doped fiber amplifiers increasing the transmitting power to +16 dBm, and (3) an erbium-doped fiber preamplifier enabling a high-receiver sensitivity of -4.1 dBm for 10^-9 BER. To the author's knowledge, this result is the longest repeaterless transmission span length ever reported for direct detection at this bit rate. From the experimental results and a theoretical model, the authors identified the sources of the receiver sensitivity degradation from the quantum limit (-48.6 dBm) and estimated the practically achievable receiver sensitivity of ~-44 dBm (~-124 photons/bit) for 2.5 Gb/s optical preamplifier detection     

卷积码在光正交频分复用系统中的应用

将卷积码成功地应用到直接检测的光正交频分复用(OFDM)光纤传输实验系统。实验中,产生了2 Gb/s的QPSK OFDM编码光信号,并成功地在标准单模光纤中传输了200 km,和没有采用卷积码的相比,系统的误码性能获得明显提高。在误码率10-3时,可节省1 dBm左右的光功率。实验结果表明,卷积码可应用到OFDM系统。     

低功率抽运光纤参量振荡器的时钟提取抖动性能

采用两次光调制技术将非归零(NRZ)码数据转换成归零(RZ)码光信号后,利用光纤参量振荡器(FOPO)结构实现了较低光功率抽运下的参量波长转换和时钟提取功能。实验表明,对于波长转换间隔为1.6nm的10Gbit/s时钟提取,优化的输入抽运光功率范围是8～14dBm;当输入信号的幅度抖动和相位抖动分别大于2.28mV和3.5ps时,该时钟提取系统可实现抖动抑制功能,其输入/输出抖动转移曲线斜率约为0.29和0.16。     

10 Gb/s电吸收调制器的微波封装设计

在高速光电子器件的微波封装过程中，需要综合考虑封装寄生参数和芯片寄生参数对器件高频性能的影响。利用封装寄生参数对芯片寄生参数的补偿作用，成功实现了10Gb／s电吸收调制激光器（EML）的高频封装。通过封装前后芯片和器件的小信号频率响应测试结果对比，器件的反射参数和传输参数有所改善，3dB带宽达到10GHz；并进行了10Gb／s速率的光纤传输实验，经过40km光纤传输后通道代价不到1dBm（误码率为10^-12），满足10Gb／s长距离光纤传输系统的要求。     

编码技术对传输系统性能改善研究

在超长距离传输时,信号调制格式是可提高系统传输性能的一项关键技术.先进的信号调制格式将提高系统的色散、非线性容限,延长系统传输距离.文章简要介绍了基于强度调制的NRZ、RZ和CSRZ三种编码的产生原理,并通过仿真分析了它们在不同速率下的抗色散和非线性的能力,最后采用CSRZ码对系统进行优化设计.