[发明专利]一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生系统，可应用于超密集波分复用光接入网络、非线性光学等领域。

背景技术

近年来，云计算、大数据和流媒体等所引发的各种业务流量日益剧增，世界各个国家相继制定了国家宽带战略，我国也在“宽带中国”中提出了战略目标。2013年，“宽带中国”战略及实施方案部署了未来8年宽带发展目标及路径，意味着“宽带战略”从部门行动上升为国家战略，宽带首次成为国家战略性公共基础设施。2015年，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划；这进一步推动了宽带发展需求和带宽迅速增长，“光进铜退”是宽带普及和提速发展的必然趋势，光纤接入网络的发展迎来了前所未有的机遇。

但是，随着光纤接入网络的发展和普及应用，时分复用无源光接入网络(TDM-PON)在提升接入能力时受光电器件带宽的制约存在难以逾越的瓶颈，国际全业务接入网联盟(FSAN)和ITU-T正在考虑到下一代光接入NG-PON2(第二代)技术，可选方案包括时分波分复用(TWDM-PON)、正交频分复用(OFDM-PON)等多种体系架构，其中TWDM-PON由于其技术相对成熟，已成为NG-PON2的优选方案。

与此同时，在OFC2012年接入网研讨会上，以NTT代表的运营商率先提出了NG-PON3(第三代)，适合于满足光接入网的长远发展需求。以诺基亚-西门子网络公司为代表的设备商提出了超密集波分复用光接入网络(UDWDM-PON)方案，是NG-PON3最热门的技术方案，从而成为光接入网的前沿研究方向。其基本要求是C波段3GHz间隔、1000个波长、覆盖100km(可采用光放大)、每用户1Gbps、总容量1Tbps。UDWDM-PON在用户带宽保证、容量汇聚能力、网络覆盖范围等方面显示出明显的优越性和发展潜力。超密集波分复用光接入多载波产生作为UDWDM-PON中的关键核心技术，引起了世界各国政府及其科技工作者的高度重视；超密集多载波产生的相关问题研究进入初步研究阶段。

2011年以来，Science和NaturePhotonics期刊上陆续发表了3篇多载波相关研究论文：德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)利用固体锁模激光器经过高非线性光纤放大扩谱后实现了频率间隔12.5GHz的325个波长输出；美国普渡大学利用调制和微环的四波混频效应产生频率间隔10GHz的多波长源；瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)利用微型硅环的四波混频效应实现10GHz-1000GHz高重复频率光梳。

光通信和光学领域的主流刊物(OpticsExpress、JournalofLightwaveTechnology、IEEEPhotonicTechnologyLetters)和国际会议(OFC和ECOC)等也相继报道了超密集多载波方面的研究。日本NTT光子实验室报道了1046个间隔6.25GHz的多载波超连续谱，进行了单跨距63km、总126km传输。在UDWDM-PON系统，诺基亚西门子仅提出光传输组(OTG)概念，利用副载波调制使每个激光器产生一组10个光载波，可以按需增加OTG数量，但未涉及具体参数。日本NTT网络实验室提出载波间隔25GHz、单DFB激光器61通道、平坦度8dB的多载波产生；加拿大拉瓦尔大学提出载波间隔12.5GHz、单DFB激光器7通道、平坦度2dB的多载波产生；北京邮电大学提出载波间隔12.5GHz、单激光器50通道、平坦度2.5dB的多载波产生；葡萄牙阿威罗大学提出并模拟仿真了载波间隔3.125GHz、32个激光器32载波、n-PSK和n-QAM调制格式方案；德国诺基亚西门子提出并模拟仿真了载波间隔3GHz、32载波、DQPSK调制格式方案；国立雅典理工大学提出多窄线宽激光器32载波、8-QAM调制格式方案；西班牙加泰罗尼亚理工大学提出并模拟仿真了载波间隔3GHz、单DFB激光器单载波、PSK调制格式方案。

上述研究表明，作为UDWDM-PON超密集、超平坦多载波产生进入了初步研究阶段，使用的多为DFB激光器及其多载波作为光源，而且多载波频率间隔研究最多的是10GHz、12.5GHz，且载波间平坦度一般大于2.5dB；频率间隔3GHz附近的超密集多载波研究多为模拟仿真。因此，有必要探索新型的3GHz附近的超密集、超平坦多载波产生方法；该研究具有重要的学术价值和应用价值，前景广阔、意义重大。

发明内容