長(zhǎng)距離光傳輸限制因素的研究與應(yīng)用

夏和坤

（貴州華坤萬(wàn)泰科技有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081）

1 系統(tǒng)功率

1.1 系統(tǒng)功率限制

光纖為光信號(hào)的傳播提供了載體，而光功率會(huì)隨著光信號(hào)對(duì)變小而降低，也就是說(shuō)光信號(hào)在光纖的作用下會(huì)逐漸變小，并且隨著光信號(hào)傳播長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，這一削弱能力會(huì)逐漸提高。對(duì)光衰減器、連接器、光纖接頭、其他無(wú)源光器件、附加光纖自身及敷設(shè)情況具有的衰減作用進(jìn)行綜合考慮，這樣才能保證光信號(hào)在允許的衰減范圍內(nèi)，對(duì)最壞情況的功率值進(jìn)行控制，主要從以下三個(gè)方面入手。第一，對(duì)光纜設(shè)置相關(guān)因素的變化情況充分適應(yīng)，比如，光纜長(zhǎng)度的增加以及附加接頭元件數(shù)量的增加等。第二，對(duì)光纖性能在不同環(huán)境中出現(xiàn)的變化進(jìn)行充分適應(yīng)。第三，對(duì)MPI-S與MPI-R之在光路中存在的光器件性能劣化充分適應(yīng)。

1.2 解決系統(tǒng)功率限制的方法

對(duì)光路損耗進(jìn)行大幅度降低，只能對(duì)系統(tǒng)功率限制進(jìn)行輕微的緩解，而通過(guò)對(duì)光放大器的有效運(yùn)用，能夠使系統(tǒng)光功率具有的性質(zhì)得到有效克服，這樣能夠?qū)⒂捎诠饴窊p耗導(dǎo)致傳輸距離受到限制的問題從根源上得到有效解決。與此同時(shí)，對(duì)于光放大器而言，種類具有多元化特點(diǎn)，目前，運(yùn)用在解決系統(tǒng)功率限制工作中的光放大器類型主要以摻鉺光纖放大器和半導(dǎo)體光放大器為主。通過(guò)不斷的完善和優(yōu)化，摻鉺光纖放大器具有的作用和價(jià)值已經(jīng)得到人們的肯定，目前已經(jīng)在工程領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用[1]。

2 系統(tǒng)色散

2.1 系統(tǒng)色散限制

（1）對(duì)于色度色散而言，主要指的是在光源光譜中，不同波長(zhǎng)具有的群延時(shí)差在光纖中所引發(fā)的光脈沖展寬現(xiàn)象，在光光脈沖的長(zhǎng)寬下，對(duì)傳輸碼之間產(chǎn)生干擾，從而降低光接收機(jī)具有的靈敏性。為了解決這一問題必須對(duì)接收光的功率進(jìn)行增加，而光纖色度色散率隨著光纖長(zhǎng)度的延長(zhǎng)而增加，從而就會(huì)導(dǎo)致光纖具有的光纖色度色散程度進(jìn)一步提高。（2）光通道代價(jià)主要指的是，在光纖傳輸過(guò)程中，光脈沖器的波形出現(xiàn)嚴(yán)重失真現(xiàn)象，從而嚴(yán)重降低其在1dB條件下對(duì)測(cè)量結(jié)果具有的靈敏接收性。

2.2 解決系統(tǒng)色散限制的方式

對(duì)于解決系統(tǒng)色散限制的有效方式而言，就是將導(dǎo)致色散產(chǎn)生的因素進(jìn)行消除或減小，從而為光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行有效的色散補(bǔ)償。在此過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)低色散光纜的有效應(yīng)用，對(duì)激光器自相位調(diào)制、啁啾聲、調(diào)試寬帶、波譜幅度產(chǎn)生的光譜擴(kuò)大問題進(jìn)行有效抑制，或者將全新的協(xié)調(diào)方式和調(diào)制方式運(yùn)用其中，使單個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速度在密集波分復(fù)用技術(shù)的作用下有效降低。

3 偏振模色散

3.1 偏振模色散限制

對(duì)于偏振模色散限制系統(tǒng)而言，主要指的是由于偏振模色散具有的限制作用，導(dǎo)致光纖通信系統(tǒng)具有的傳輸速率以及最大再生段傳輸距離的效果無(wú)法達(dá)到令人滿意的程度，我們就稱該系統(tǒng)為偏振模色散限制系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)偏振模色散限制系統(tǒng)展開的大量實(shí)際調(diào)查研究能夠知道，光纜系統(tǒng)偏振模色散值限制具有的最大傳輸距離為

式中，光纖線路允許最大傳輸距離為L(zhǎng)，單位為km；系統(tǒng)傳輸速率為B，單位為Gbit/s；光纖鏈路偏振模需要的色散系數(shù)為DPMD，單位為ps/km1/2。

3.2 解決偏振模色散限制的方法

對(duì)于偏振模色散系統(tǒng)限制的有效解決途徑之一，就是將導(dǎo)致偏振膜出現(xiàn)色散現(xiàn)象的因素有效消除或減少，并且對(duì)偏振模色散進(jìn)行有效補(bǔ)償。目前有效的技術(shù)方式有以下兩種，第一，對(duì)偏振模色散補(bǔ)償器進(jìn)行合理利用，第二，保證光纖光纜具有的偏振模色散補(bǔ)償系數(shù)較低。其中第二種方法不僅不會(huì)使系統(tǒng)的成本提高，還會(huì)使系統(tǒng)具有的復(fù)雜性降低，提高系統(tǒng)的可靠性，具有的經(jīng)濟(jì)性和有效性較高，能夠?yàn)楹罄m(xù)系統(tǒng)擴(kuò)充工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。因此在進(jìn)行光纜線路建設(shè)、查詢系統(tǒng)開通、升級(jí)現(xiàn)有光纜線路系統(tǒng)的過(guò)程中，要對(duì)偏振模色散值進(jìn)行有效測(cè)量，通過(guò)對(duì)其具有的限制進(jìn)行充分考慮，預(yù)留足夠的偏振模色散富余度。

4 光信噪比

4.1 光信噪比限制

對(duì)于光信噪比而言，主要是對(duì)光輸出功率與噪聲輸出功率比值的總結(jié)，對(duì)于長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)而言，光信噪比級(jí)聯(lián)后的計(jì)算難度較大。這是因?yàn)榧?jí)聯(lián)的光放大器在兩個(gè)電中繼器中間，而光放大器的作用只是對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)會(huì)將光放大器帶來(lái)的放大自發(fā)輻射噪聲進(jìn)行積累。當(dāng)光纖中有光信號(hào)在傳播時(shí)，信號(hào)具有的信噪比會(huì)隨著級(jí)聯(lián)數(shù)目的增加而下降，當(dāng)信噪比的數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，新號(hào)將無(wú)法被電接收機(jī)正常接收，從而出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象。

4.2 解決光信噪比限制的方法

通過(guò)對(duì)再生器、光纖號(hào)濾波器、內(nèi)帶FEC技術(shù)、外帶FEC技術(shù)的有效利用，能夠使系統(tǒng)具有的光信噪比得到不斷提高和改善。在此過(guò)程中，雖然對(duì)光信噪比限制進(jìn)行有效控制的最佳途徑為FEC技術(shù)，但是該技術(shù)的有效運(yùn)用需要損失一定的頻帶利用率。對(duì)于在生器而言，是對(duì)光通路中信號(hào)損傷進(jìn)行有效抗衡的一種積累方式，比如，光線噪比在WDM波道與光放大器噪聲直接串?dāng)_下所導(dǎo)致的降低、波形在色散作用下發(fā)生的畸變等。并且由于具體目標(biāo)不同，因此具有的作用不同，相關(guān)人士將其大致分為三個(gè)類型。光信噪比不僅可以對(duì)延長(zhǎng)光通路具有的傳輸距離進(jìn)行單獨(dú)使用，也可以作為O/E/O的波長(zhǎng)在各網(wǎng)元中進(jìn)行變換使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上針對(duì)長(zhǎng)距離光傳輸限制因素的有效解決途徑展開的深入研究和全面分析，我們能夠更加明確的了解，通過(guò)對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)演變歷程的深入研究，對(duì)影響傳輸網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)變化情況明確了解，對(duì)組成密集波分復(fù)用技術(shù)的四個(gè)要素光源、光波分復(fù)用器、光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、光放大器進(jìn)行系統(tǒng)性研究，并且結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其中每一種因素產(chǎn)生的原因、對(duì)應(yīng)解決方式，需要采取的措施進(jìn)行明確。明確了解光傳輸系統(tǒng)在長(zhǎng)期維護(hù)過(guò)程中由于光學(xué)家電纜線頻繁出現(xiàn)接割和老化現(xiàn)象，是相關(guān)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后普遍出現(xiàn)的性能惡化問題，因此必須將足夠量的冗余提供給每一個(gè)電中繼站或者光放站段，為相關(guān)系統(tǒng)后續(xù)維護(hù)工作提供便利。在此基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新工作進(jìn)行緊密跟進(jìn)，通過(guò)對(duì)傳輸距離受限因素以及新技術(shù)特點(diǎn)的有效運(yùn)用，設(shè)計(jì)出具有較高合理性和經(jīng)濟(jì)性的光傳輸系統(tǒng)，從而為我國(guó)電信行業(yè)整體發(fā)展水平的進(jìn)一步提高貢獻(xiàn)積極的力量。