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分布式拉曼放大相干光通信系统中的相位噪声估计与抑制研究

2014-01-24 09:03
kumsing
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  ,互联网业务的迅速发展使得人们对通信容量的需求不断增加,相干光通信系统因其采用了高级调制格式具有较高的频谱效率而成为当今学术研究的热点。而系统容量的进一步提升则受限于光纤非线性效应的影响,尤其对于单通道速率达到400Gb/s或者更高的情况更是如此。在这个背景下,如今越来越多的高速通信实验选择采用分布式光纤拉曼放大器(DFRA),因为相对于EDFA,在DFRA中光信号的功率分布相对更加平坦,可以很好地抑制链路中的非线性噪声积累。然而研究表明,DFRA中拉曼泵浦光的相对强度噪声(RIN)与光纤交叉相位调制(XPM)效应的相互作用会导致信号光产生相位畸变,这种XPM相位噪声被定义为“相对相位噪声”(RPN),这种相位噪声无法通过接收端DSP的相位恢复算法完全补偿,因而将对通信系统产生影响。

  武汉光电国家实验室的唐明教授带领博士生程竞驰等人在之前的理论工作基础上构建了信号模型,采用蒙特卡洛模拟的方法,分析研究了采用Sliding window Viterbi-and-Viterbi(VV)PE算法下RPN导致的系统损伤,并给出了针对RPN两种算法的优化方法及效果。研究表明,RPN可以用高斯随机变量进行数学描述,同时每段光纤所产生的RPN之间相互独立,可直接叠加,并且由于其本身的低频特性,反向泵浦结构下所产生的RPN的影响可以忽略不计,RPN的传递函数如图1所示。为了抑制RPN的影响,我们可对V-V算法进行优化,一种方法为优化算法的block size,另一种方法为优化算法里的权重因子。图2给出了三种算法下经过10段光纤传输后DQPSK系统的Q因子曲线,可见两种优化算法都可以显著提升系统性能。

  该研究工作得到国家“973”计划(No. 2010CB328305)、国家“863”计划(No. 2013AA013402, No. 2012AA011301)、国家自然科学基金(61107087, 61331010)等项目资助。研究成果发表在美国光学学会Optics Express杂志上(vol. 22, No. 7, pp. 1055-1057, 2014)。

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