[发明专利]用于补偿双偏振相干通道中的噪声的系统及方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及用于补偿光纤通信系统（和诸如此类的装置）中的信号失真的系统以及方法。更具体地，本公开涉及一种正交偏振探测和宽带导频（OPDBP）技术，该技术用于补偿高数据速率偏振复用（PM）多级别正交振幅调制（M-QAM）通道中由相邻通道导致的非线性交叉偏振（即非线性交叉偏振调制）（XPolM）引起的噪声和非线性交叉相位调制（XPM）引起的噪声。 

背景技术

鉴于现行的渐进式光纤传输系统升级方法，高数据速率PM（例如，100Gb/s、200Gb/s等）通道必须与设计为用于这种开关键控（OOK）信号的链路中的传统OOK相邻通道共存。然而，多数的现场试验和实验室试验揭示了相干100Gb/s通道中的显著的非线性串扰障碍，例如，由通过10Gb/s的OOK相邻通道引起的XPolM或者非线性偏振串扰和XPM导致的障碍。例如，这种非线性串扰障碍使得在包括非色散位移光纤（NDSF）和非零色散位移光纤（NZDSF）的色散补偿链路上的高数据速率PM信号的未再生范围降低若干分贝（dB）。这发生在最常见的陆地和海底链路上。 

用于处理非线性XPolM引起的噪声和非线性XPM引起的噪声的现有方法可以被分为四大类：（1）根据高速模数变换器/数字信号处理（ADC/DSP）追踪由XPolM导致的信号偏振变化和由XPM导致的信号的相位变化的相干偏分复用（PDM）系统；（2）使用导频音来补偿通道间非线性障碍；（3）使用前馈DSP和训练比特序列以补偿XPolM；以及（4）使用基于DSP的非线性反向传播以补偿通道内（即，单通道内部）的非线性系统性失真。这些方法的缺点阐述如下。 

由于数据处理速度和数据获取方案，根据高速ADC/DSP的传统的相 干PDM系统中追踪偏振和相位的速度通常被限制成小于1MHz。因此，由与10Gb/s的通道相邻，发生在～1GHz的速率下的由XPolM导致的信号偏振变化和由XPM导致的信号相位变化远远超出了传统的相干PDM系统中追踪偏振和相位的能力。 

在已提出的用于PDM系统中正交偏振探测的基于导频的方法中，滤波导频的低通滤波器（LPFs）的带宽已被限制为不高于100MHz，从而使放大的自发辐射（ASE）噪声影响最小化。如之后的分析所示，由非线性XPM和XPolM导致的大量的非线性噪声位于1GHz至3GHz的光谱范围内。通过这种推理，所提出的在低于100MHz的带宽内进行导频滤波的正交偏振方法仅仅具有约0.5dB的质量（Q）系数改善能力。所提出的基于导频的非线性补偿方法使得在单偏振波分复用（WDM）传播中具有2.4dB的Q系数改善。然而，该方法仅仅具有补偿XPM和自相位调制（SPM）的能力，并且其无法补偿PDM系统中由XPolM导致的非线性交叉偏振噪声。所提出的另一种导频辅助方法已经被证明为由部分XPM补偿导致在相干PDM中产生相当有限的（例如，低于0.6dB）Q系数改善。用于XPM补偿的多个替代的导频辅助方法也产生1dB以内的、有限的Q系数改善。需要注意，这些方法无法用于XPolM补偿。所提出的另一种导频辅助方法仅仅允许容限发射功率中0.5dB的适度提升。同样地，所提出的基于导频音的方法允许在非线性容限中上至0.5dB的改善。另一种导频辅助方法允许1dB的发射功率提升，从而在最大系统范围中产生9%的适度提升。 

使用前馈DSP和训练比特序列来补偿XPolM的方法也产生有限的（例如，1dB）Q系数改善。这样的原因是双重的。第一，用于切断超过10MHz的偏振变化的训练序列被限制成约0.1微秒。第二，在该方法中由XPM导致的非线性信号相位变化保持无补偿。 

最后，被应用在单通道带宽内的数字反向传播因为无法用于通道间的XPM和XPolM补偿，所以在WDM环境下仅仅产生非常有限的益处（例如，低于1dB）。多通道带宽数字反向传播能够提供更高的增益，但是无法实施在任何现实的长期DSP技术中。 

发明内容

在多个示例性实施方式中，本公开提供用于补偿光纤通信系统和诸如此类的装置中的信号失真的系统以及方法。更具体地，本公开提供用于补偿高数据速率PM M-QAM通道中由相邻通道导致的非线性XPolM引起的噪声和非线性XPM引起的噪声的OPDBP技术。该方法允许同步地补偿XPolM和XPM，提供数dB的光范围扩展。该方法使用通过导频音的宽带（例如，几GHz宽度）滤波的基于导频音的正交偏振探测方案。