[发明专利]高速WDM光通信系统及该系统中抑制非线性效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信系统，特别是涉及高速WDM光通信系统及该系统中抑制 非线性效应的方法。

背景技术

本发明中所用到的技术术语含义如下：

WDM，Wavelength Division Multiplexing，波分复用；

iFWM，Intra-channel Four Wave Mixing，信道内四波混频；

PolSK，Polarization Shift Keying，偏振移位键控；

iXPM，Intra-channel Cross-Phase Modulation，信道内交叉相位调制；

SPM，Self-Phase Modulation，交叉相位调制；

CSRZ，Carrier Suppression Return Zero，载波抑制归零码；

AMI，Alternative Mark Inversion，传号交替反转码。

为了适应愈来愈大的网络带宽需求，WDM光纤通信系统被广泛采用。现有 的WDM光纤通信系统以10Gbps的信道速率为主，然而，随着技术的不断发展， 40Gbps的光纤通信系统已逐渐商用，更高速率的100Gbps光纤通信系统也已经 开始研究。在光纤通信中，损耗、色散和非线性效应是限制其传输能力提升的 主要障碍。

在单信道传输速率低于10Gb/s时，自相位调制(Self-phase Modulation， SPM)、交叉相位调制(Cross-phase Modulation，XPM)和四波混频(Four-wave Mixing，FWM)是最主要的非线性效应，因此，信道间的非线性效应是系统设 计的重要考虑因素。而当单信道传输速率高于10Gb/s，特别是高于40Gb/s后， 带内交叉相位调制(Intrachannel Cross-phase Modulation，iXPM)和带内 四波混频(Intrachannel Four-wave Mixing，iFWM)取代XPM和FWM，成为限 制高速光纤传输系统的最主要因素，这是因为在高速光通信系统中，IXPM效应 容易使相邻脉冲相互交叠，引起相邻脉冲间的时间抖动，而iFWM则容易引起 “1”脉冲的幅度抖动，并且会在“0”脉冲处产生“影子”脉冲(即所谓的‘ghost’ pulse)，它们都会引起眼图的恶化，增加误码率，从而限制系统的传输能力。 但研究表明，iXPM的影响大小与脉冲宽度τ(FWHM)和脉冲周期T的比值有 关：当τ/T＜0.3时，iXPM很小；在τ/T＝1时，iXPM最大；当τ/T＞＞1时， iXPM也很小。我们知道，在光纤传输中，由于色散的作用，τ是在变化的。 在目前通常的色散管理光传输系统中，在光纤链路的绝大部分长度内， τ/T＞＞1，即脉冲交叠非常严重，亦即iXPM很小，因此，从总体来看，iXPM 在色散管理光传输系统中的影响较小。这样，iFWM成为高速WDM光通信系统中 主要需考虑的非线性效应。

FWM效应的形成要求满足相位匹配条件。对于信道间FWM，只要光纤不是 零色散，信道间隔在50GHz或更大，相位匹配条件一般难以满足，所以可以忽 略其影响。对于信道内FWM(即iFWM)，光载频的各次谐波较容易满足相位匹 配条件，容易形成混频。具体来讲，iFWM导致“1”码的幅度抖动，并引起“0” 码位置出现影子脉冲(Ghost Pulse)。图1以脉冲串“1101”为例，示意性地 给出了iFWM的形成。

为了抑制iFWM，通常的方法是破坏其相位匹配条件，即采用特殊的码型， 使相位匹配条件难以满足，或使产生的iFWM互相抵消。由于高速率系统一般 采用RZ码，所以目前有不少通过改进RZ码来抑制iFWM的方法。比如CSRZ使 相邻两个码元反相，RZ-AMI使相邻两个“1”码反相，还有一种设计是使以相 邻两个“1”码为单位的码组反相(见图2)。

但是，上述抑制iFWM的方法，需要满足严格的相位条件，对激光器的线 宽和调制器性能要求很高，实际系统的性能达不到理论描述的效果。

综上所述，对于高速率的光通信系统，iFWM是限制系统性能的最主要的非 线性效应。现有抑制iFWM的方法在实际应用中的效果受实际条件的限制，不 能令人满意，需要更优的抑制iFWM的方法。

发明内容