高速光纖通信系統(tǒng)中全光信號(hào)處理技術(shù)分析

何勝發(fā)

（江蘇省廣電有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)股份有限公司蘇州分公司 江蘇 蘇州 215000）

1 引言

在當(dāng)前時(shí)代背景下，由于人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、視頻直播等技術(shù)具有較大需求，在不斷擴(kuò)大光纖通信系統(tǒng)的同時(shí)，對(duì)全光信號(hào)處理技術(shù)提出了要求。通過(guò)分析該系統(tǒng)中全光信號(hào)處理技術(shù)，能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的光信號(hào)源，同時(shí)處理多路信號(hào)等。

2 研究高速光纖通信系統(tǒng)中全光信號(hào)處理技術(shù)的必要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)信號(hào)處理質(zhì)量和效率提出了更高的要求。在高速光纖通信系統(tǒng)不斷發(fā)展的背景下，其對(duì)大容量寬帶的需求也不斷增加，在對(duì)寬帶容量進(jìn)行拓展時(shí)，給全光信號(hào)處理技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn)。由于光纖網(wǎng)絡(luò)具有極強(qiáng)的復(fù)雜性，這主要是因?yàn)槠浠旌狭硕喾N復(fù)用技術(shù)，導(dǎo)致難以對(duì)全光信號(hào)進(jìn)行高質(zhì)量、及時(shí)的處理。但是，通過(guò)對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)中全光信號(hào)處理技術(shù)的研究，能夠在保證信號(hào)處理質(zhì)量的前提下同時(shí)處理多路光信號(hào)，且有效降低節(jié)點(diǎn)復(fù)雜度。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日益復(fù)雜的當(dāng)下，能夠在較低處理成本的基礎(chǔ)上對(duì)全光信號(hào)進(jìn)行高質(zhì)量處理，滿(mǎn)足人們對(duì)信號(hào)處理的需求，可以說(shuō)，全光信號(hào)處理技術(shù)是高速光纖通信系統(tǒng)能夠商用化的決定性技術(shù)。例如，全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)、處理技術(shù)能夠直接對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)進(jìn)行處理，在保證信號(hào)處理質(zhì)量的同時(shí)縮短處理時(shí)間，滿(mǎn)足人們的需求。另外，還有基于模式色散的全光相關(guān)器，該技術(shù)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的成本進(jìn)行有效降低，在保證信號(hào)傳輸?shù)那疤嵯绿岣咝盘?hào)處理質(zhì)量，而且，能夠避免因偏振、波長(zhǎng)等因素導(dǎo)致的信號(hào)間串?dāng)_問(wèn)題，具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

3 高速光纖通信系統(tǒng)中全光信號(hào)技術(shù)分析

在高速光纖通信系統(tǒng)中，其寬帶容量較大，需要高效的全光信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，甚至是對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行處理。從目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看，學(xué)者針對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)中的全光信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行了多方面的研究，具體如下。

3.1 全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)

在使用全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，無(wú)需進(jìn)行電-光或光-電轉(zhuǎn)換，能夠直接在光域進(jìn)行光信號(hào)波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)移，有效提升光信號(hào)波長(zhǎng)的利用效率，并降低網(wǎng)絡(luò)阻塞，可以說(shuō)，全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)是處理全光信號(hào)的重要基礎(chǔ)技術(shù)。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)的基礎(chǔ)是自相位調(diào)制（SPM），主要使用非線(xiàn)性光纖、放大器以及濾波器三部分，其中，通過(guò)濾波器能夠?qū)庾V進(jìn)行偏置濾波，進(jìn)而直接實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理，無(wú)需使用泵浦源就能夠進(jìn)行信號(hào)廣播，這是全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)方案中最為簡(jiǎn)單的一種。另外，通過(guò)在高速光纖通信系統(tǒng)中使用該技術(shù)對(duì)全光信號(hào)進(jìn)行處理，還能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行放大、整形以及光時(shí)鐘恢復(fù)，其中光時(shí)鐘恢復(fù)也被稱(chēng)為3R再生技術(shù)。一般情況下，在使用全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)時(shí)，主要是雙向使用，通過(guò)使用信號(hào)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，并使雙向信號(hào)的光譜因SPM效應(yīng)發(fā)生狀況，進(jìn)而避免信號(hào)串?dāng)_。而且，通過(guò)對(duì)信號(hào)的峰值功率進(jìn)行調(diào)整，能夠有效擴(kuò)大光譜覆蓋率。在以SPM為基礎(chǔ)的全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)將OTDM信號(hào)的輸入信號(hào)速率調(diào)整在20～50Gb/s，那么皮秒脈沖光源輸出中心波長(zhǎng)為1 555.5nm，重復(fù)頻率為10GHz，脈沖寬度為1.8ps，這樣的脈沖序列通過(guò)信號(hào)放大設(shè)備能夠得到光線(xiàn)令色點(diǎn)為1578n，色散斜率為0.013ps/nm2/km。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后，能夠得到不同波長(zhǎng)的信號(hào)，通過(guò)反向傳播，能夠使OTDM信號(hào)處于正常色散區(qū)，并增加對(duì)稱(chēng)展寬，不僅實(shí)現(xiàn)信號(hào)再生，還提高全光信號(hào)的處理效率[1]。

3.2 基于模式色散的全光相關(guān)器技術(shù)

隨著對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)中光信號(hào)處理技術(shù)的不斷研究，色度色散因具有極強(qiáng)的響應(yīng)速度，被廣泛應(yīng)用于光信號(hào)處理方面?；谀Ｊ缴⒌娜庀嚓P(guān)器技術(shù)主要理論是頻域轉(zhuǎn)換原理，當(dāng)向MMF中注入短脈沖時(shí)，能夠通過(guò)對(duì)入射角度進(jìn)行調(diào)整從而在光線(xiàn)中激勵(lì)模式，得到近似矩形的時(shí)間響應(yīng)，而由于離散模式的群速度不同，進(jìn)而會(huì)得到類(lèi)似二進(jìn)制碼型的脈沖響應(yīng)。計(jì)算公式為：其中，Iout（t）指的是自相關(guān)結(jié)果，S（t）為信號(hào)碼型，H（t）為脈沖響應(yīng)，當(dāng)脈沖響應(yīng)為矩形響應(yīng)且自相關(guān)結(jié)果為信號(hào)積分結(jié)果時(shí)，其公式則為：從而能夠掌握脈沖響應(yīng)寬度。例如，數(shù)值孔徑、MMF分別為0.37和50m，那么其寬度為6ns[2]?；谀Ｊ缴⒌娜庀嚓P(guān)器無(wú)需增加其他的光源和非線(xiàn)性器件就能夠?qū)Ω咚俟饫w通信系統(tǒng)中的全光信號(hào)進(jìn)行有效處理，而且，能夠?qū)γ}沖響應(yīng)的寬度進(jìn)行有效擴(kuò)展，擴(kuò)大其碼元位數(shù)的范疇。而且，通過(guò)對(duì)MMF的數(shù)量數(shù)值孔徑和纖芯進(jìn)行增加，能夠調(diào)整到更為合適的激勵(lì)角度位置，進(jìn)而激勵(lì)更多模式、接收更多模式。另外，在實(shí)際使用過(guò)程中，能夠通過(guò)使用較短長(zhǎng)度的MMF獲得相應(yīng)的脈沖響應(yīng)寬度，提高分辨率。相較于以往傳統(tǒng)的全光相關(guān)器，基于模式色散的全光相關(guān)器能夠有效避免其他色散對(duì)激光信號(hào)的干擾，降低對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)和寬度的限制，從而更好地處理全光信號(hào)[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，全光信號(hào)處理技術(shù)對(duì)高速光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展及使用具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。因此，相關(guān)人員應(yīng)深入研究全光信號(hào)處理技術(shù)，并對(duì)其不斷優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理技術(shù)，從而提高全光信號(hào)處理質(zhì)量和效率。