CN105391512B - 一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***，安捷伦误码仪81250输出的时钟信号放大后到调制器中调制激光，这时产生光谱不平坦的超密集多载波；该光谱放大后输入色散平坦光纤模块进行非线性均衡处理，得到所需谱峰平坦的超密集多载波；得到的平坦光谱作为一个小分组，可与波导阵列光栅复用器中的一个信道兼容对接；更多分组可对应更多信道，从而实现更多多载波谱峰的超密集、平坦输出。

Description

一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***
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***，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，***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Nature Photonics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(Optics Express、Journal of LightwaveTechnology、IEEE Photonic Technology Letters)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***，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
在国家自然科学基金重点项目(编号61431009)、山东省自然科学基金(ZR2011FM015)、“泰山学者”建设工程专项经费、山东省政府公派出国留学项目支持下，针对宽带需求日益迫切和带宽迅速增长的形势以及超密集多载波研究中的问题，本发明提出了一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***，采用超密集调制、非线性均衡处理方式来解决多载波的超密集和平坦性问题，为超密集波分复用光接入网络、非线性光学等领域的深入研究提供了支持。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提出了一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***，拟采用的技术方案：安捷伦误码仪81250输出的2.5GHz时钟信号；该时钟经6dB电衰减器衰减后去电放大器SHF803P放大，然后到调制器中调制窄线宽NDFB激光器产生的激光，这时产生光谱不平坦的超密集多载波；该光谱经Keopsys公司掺铒光纤放大器放大后输入色散平坦光纤模块B5RBBO进行非线性均衡处理，得到所需的频率间隔2.5GHz、谱峰平坦的超密集多载波；得到的平坦光谱作为一个小分组，可与12.5GHz间隔的波导阵列光栅复用器AWG中的一个信道兼容对接；更多分组可对应更多信道，从而实现更多谱峰的超密集多载波平坦输出。
采用上述所述技术方案的***包括窄线宽NDFB激光器、偏振控制器、40G高速宽带调制器、安捷伦误码仪81250、6dB电衰减器、40G电放大器SHF803P、Keopsys公司掺铒光纤放大器、色散平坦光纤模块B5RBBO、超密集多载波的测量仪器光谱仪AQ6319和电谱仪E4440A；其特征在于：窄线宽NDFB激光器产生的连续激光，经偏振控制器调整偏振后，输入一个40G高速宽带调制器去调制，调制信号是安捷伦误码仪81250输出的2.5GHz时钟信号；该时钟经6dB电衰减器衰减后去电放大器SHF803P放大，然后到调制器中调制激光，这时产生光谱不平坦的超密集多载波；该光谱经Keopsys公司掺铒光纤放大器放大后输入色散平坦光纤模块B5RBBO进行非线性均衡处理，得到所需的频率间隔2.5GHz、谱峰平坦的超密集多载波；超密集多载波经测量仪器进行参量的测量分析，光谱仪AQ6319用于多载波的光谱性能检测，电谱仪E4440A用于多载波的电谱性能检测；得到的平坦光谱作为一个小分组，可与12.5GHz间隔的N信道波导阵列光栅AWG复用器兼容对接，从而实现更多谱峰的超密集多载波平坦输出。
本发明的有益效果是：
本发明一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***；一个分组采用同一个NDFB激光光源，有效抑制了相位噪声；采用的NDFB激光具有窄线宽、高消光比特性，有效抑制了强度噪声；采用误码仪81250输出的2.5GHz时钟信号通过一个宽带调制器去调制NDFB光源提高了多载波的密集性；采用色散平坦光纤模块B5RBBO进行非线性均衡提高了多载波的平坦性。与以往的研究相比，本发明多载波产生方案新颖、简单可行，超密集、超平坦、有效抑制噪声。本发明为光纤接入、非线性光学等领域进一步深入研究提供了支持。
附图说明
图1是本发明一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***示意图。图1中，1是窄线宽NDFB激光器，2是偏振控制器，3是40G高速宽带调制器，4是安捷伦误码仪81250，5是6dB电衰减器，6是40G电放大器SHF803P，7是Keopsys公司掺铒光纤放大器，8是色散平坦光纤模块B5RBBO，9是超密集多载波的测量仪器光谱仪AQ6319和电谱仪E4440A。
图2是光谱仪AQ6319测量超密集多载波产生***中不同环节的光谱。图2(a)是在调制器3输出端实验得到的光谱不平坦的超密集多载波；图2(b)是经过非线性均衡处理模块8输出端实验得到的3个谱峰平坦的超密集多载波，多载波间隔2.5GHz；图2(c)是经过非线性均衡处理模块8输出端实验得到的5个谱峰平坦的超密集多载波，多载波间隔2.5GHz；由图2(b)和(c)可得，超密集多载波的平坦度很好；图2(b)超密集多载波的平坦度为±0.26dB，图2(c)超密集多载波的平坦度为±0.66dB。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。
图1所示，窄线宽NDFB激光器(1)产生的连续激光，经偏振控制器(2)调整偏振后，输入一个40G高速宽带调制器(3)去调制，调制信号是安捷伦误码仪81250(4)输出的2.5GHz时钟信号；该时钟经6dB电衰减器(5)衰减后去电放大器SHF803P(6)放大，然后到调制器(3)中调制激光，这时产生光谱不平坦的超密集多载波，如图2(a)所示是用光谱仪AQ6319扫描的光谱；该光谱经Keopsys公司掺铒光纤放大器(7)放大后输入色散平坦光纤模块B5RBBO(8)进行非线性均衡处理，得到所需的频率间隔2.5GHz、谱峰平坦的超密集多载波如图2(b)所示；调整***参量，经色散平坦光纤模块B5RBBO(8)进行非线性均衡处理后，可形成更多的平坦谱峰，如图2(c)所示。超密集多载波经测量仪器(9)进行参量的测量分析，光谱仪AQ6319用于多载波的光谱性能检测，电谱仪E4440A用于多载波的电谱性能检测。得到的平坦光谱作为一个小分组，可与12.5GHz间隔的N信道波导阵列光栅复用器AWG兼容对接，从而实现更多谱峰的超密集多载波平坦输出。由图2(b)和(c)可得，超密集多载波的平坦度很好；图2(b)超密集多载波的平坦度为±0.26dB，图2(c)超密集多载波的平坦度为±0.66dB。
一个超密集多载波小分组采用同一个DFB激光光源产生光毫米波，可有效抑制相位噪声；采用的DFB激光具有窄线宽、高消光比特性，可有效抑制强度噪声；采用误码仪81250输出的2.5GHz时钟信号通过一个宽带调制器去调制NDFB光源提高了多载波的密集性；采用色散平坦光纤模块B5RBBO进行非线性均衡提高了多载波的平坦性；与以往的密集多载波产生研究相比，本发明产生方案新颖、简单可行，光谱间隔更小、光谱更平坦。本专利方法与装置可作为探索研究超密集多载波的重要参考，可为无线光纤接入、非线性光学等领域的深入研究提供支持。

Claims (2)

1.一种基于色散平坦光纤单级调制的多载波产生***，采用的技术方案是：安捷伦误码仪81250输出的时钟信号经电放大器放大，然后到调制器中调制窄线宽激光器产生的激光，这时产生光谱不平坦的超密集多载波；该光谱经掺铒光纤放大器放大后输入色散平坦光纤模块进行非线性均衡处理，得到所需谱峰平坦的超密集多载波；得到的平坦光谱作为一个小分组，可与波导阵列光栅复用器中的一个信道兼容对接；更多分组可对应更多信道，从而实现更多多载波谱峰的超密集、平坦输出。
2.根据权利要求1所述技术方案的***，其包括窄线宽NDFB激光器、偏振控制器、40G高速宽带调制器、安捷伦误码仪81250、6dB电衰减器、40G电放大器SHF803P、Keopsys公司掺铒光纤放大器、色散平坦光纤模块B5RBBO、超密集多载波的测量仪器光谱仪AQ6319和电谱仪E4440A；其特征在于：窄线宽NDFB激光器产生的连续激光，经偏振控制器调整偏振后，输入一个40G高速宽带调制器去调制，调制信号是安捷伦误码仪81250输出的2.5GHz时钟信号；该时钟经6dB电衰减器衰减后去电放大器SHF803P放大，然后到调制器中调制激光，这时产生光谱不平坦的超密集多载波；该光谱经Keopsys公司掺铒光纤放大器放大后输入色散平坦光纤模块B5RBBO进行非线性均衡处理，得到所需的频率间隔2.5GHz、谱峰平坦的超密集多载波；超密集多载波经测量仪器进行参量的测量分析，光谱仪AQ6319用于多载波的光谱性能检测，电谱仪E4440A用于多载波的电谱性能检测；得到的平坦光谱作为一个小分组，可与波导阵列光栅复用器中的一个信道兼容对接；更多分组可对应更多信道，从而实现更多多载波谱峰的超密集、平坦输出。
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