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从40G到100G:WTD高速光模块对偏振复用相干检测技术的选择

2013-12-29 03:02
瑾年Invader
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  众所周知,40G模块是下一代高速率和大容量的光网络核心技术与关键部件。伴随40G光模块大规模部署初现端倪,100G调制编码格式也渐渐浮出水面。面对众多特征各异的传输码型,在综合考虑其他系统设计参数的基础上,业界主要从传输距离、通路间隔、向下兼容、模块成本与传输性能的平衡等方面进行综合选择。目前,烽火科技旗下的武汉电信器件公司(WTD)已相继成功开发了40GTransponder和CFP系列光收发模块产品,为设备商和系统集成商缩减开发周期提供了方便。WTD密切关注业界动向,在攻克了高速数字信号处理(DSP)技术与模数转换(ADC)技术方面的难关后,又将目光投向了相干光通信领域。

  相干检测与DSP技术相结合,可以在电域进行载波相位同步和偏振跟踪,清除了传统相干接收的两大障碍。基于DSP的相干接收机结构简单,具有硬件透明性;可在电域补偿各种传输损伤,简化传输链路,降低传输成本;支持多进制调制格式和偏振复用,实现高频谱效率的传输。结合目前国内光通信行业实际情况来看,这无疑是一种非常理想的高速解决方案。业界近年来对于100G模块的研究和开发动向也验证了这一点。那么,WTD在偏振复用相干检测光模块产品的开发过程中采用了怎样的技术思路呢?

  一.相干光通信技术的特点与优势

  相干光通信充分利用了相干通信方式所具有的混频增益、出色的信道选择性及可调性等特点。与IM/DD系统相比,相干光通信系统具有以下独特的优点:

  1.灵敏度高,中继距离长

  相干光通信的一个最主要的优点是能进行相干探测,从而改善接收机的灵敏度。在相干光通信系统中,经相干混合后输出的光电流的大小与信号光功率和本振光功率的乘积成正比。在相同的条件下,相干接收机比普通接收机提高灵敏度约18dB,可以达到接近散粒噪声极限的高性能,因此也增加了光信号的无中继传输距离。

  2.选择性好,通信容量大

  相干光通信的另一个主要优点是可以提高接收机的选择性。在直接探测中,接收波段较宽,为抑制噪声的干扰,探测器前通常需要放置窄带滤光片,但其频带仍然很宽。在相干外差探测中,探测的是信号光和本振光的混频光,因此只有在中频频带内的噪声才可以进入系统,而其他噪声均被带宽较窄的微波中频放大器滤除。可见,外差探测有良好的滤波性能,这在相干光通信的应用中会发挥重大作用。此外,由于相干探测优良的波长选择性,相干接收机可以使波分复用系统的频率间隔大大缩小,即密集波分复用(DWDM),取代传统光复用技术的大频率间隔,具有以波分复用实现更高传输速率的潜在优势。

  3.可以用电子学的均衡技术来补偿光纤中光脉冲的色散效应

  如果外差检测相干光通信中的中频滤波器的传输函数正好与光纤的传输函数相反,即可降低光纤色散对系统的影响。

  二.WTD开发高速偏振复用相干检测光模块的技术考量

  为了实现准确、有效、可靠的相干光通信,WTD在利用相干光通信技术开发高速偏振复用相干检测光模块产品系列时主要考虑了以下几个技术要点。

  1.采用高标准的光源技术

  相干光纤通信系统中对信号光源和本振光源的要求比较高,它要求光谱线窄、频率稳定度高。光源本身的谱线宽度决定了系统所能达到的最低误码率,应尽量减小,同时半导体激光器的频率对工作温度与注入电流的变化非常敏感,其变化量一般在每摄氏度几十吉赫兹和每毫安几十吉赫兹左右,因此,为使频率稳定,除注入电流和温度稳定外,还应采取其他稳频措施,使光频保持稳定。

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