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DWDM替代技术:空分复用提升光纤传输能力

发布时间:作者:cobinet 10G屏蔽模块浏览:595次来源:千家综合布线网
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为了提升单根光纤的传输能力,人们已经提出了密集波分复用(DWDM)的一种替代技术--空分复用(SDM)技术,该技术使用多芯光纤或少模光纤(few-mode fiber,FMF)。

FMF是一种纤芯面积足够大、足以利用几个独立的空间模式传输并行数据流的光纤。理想情况下,FMF的容量与模式的数量成正比。然而,为了延长传输距离,需要使用少模光纤放大器。不同于那些用于自由空间光通信和高功率激光应用中的放大器,少模光纤放大器具有可控的与模式相关的增益,以确保所有的SDM信道均被优化。

目前,美国中佛罗里达大学美国光学与光子学院(CREOL)和NEC美国实验室的研究人员,已研究出一种在少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)中控制模态增益,以提高模分复用光通信网络可行性的方法。[1]

控制模态相关增益

模态相关增益(MDG)是激活掺杂离子的浓度分布、泵浦光以及信号光的横向强度分布之间的交叠积分的函数。通过光纤设计来控制掺杂离子分布和信号强度分布,可以调谐模态增益。在掺杂光纤制作完成后,可以通过控制泵浦的模式内容来实现MDG的动态控制。

少模掺铒光纤放大器由15米长的少模掺铒光纤构成,其掺杂纤芯芯径为16?m,支持1550nm附近信号波长的两种模式群-LP01(s)和LP11(s),以及980 nm附近泵浦波长的四种模式群-LP01(p)、LP11(p)、LP21(p)和LP02(p)。

在像LP11(s)、LP11(p)和LP21(p)这样的模式群中,具有相同传播常数的简并模式的两种类型,可以通过它们角度依赖性的奇偶性,定义为偶数模式和奇数模式(如图)。

图:图中给出了少模光纤放大器的泵浦光和信号光的模式强度分布(左图),

以及它们沿x轴的归一化强度分布(右图)。Normalized intensity (a.u.):归一化强度(a.u.)

为了展示利用放大器装置进行MDG控制,采用空间滤波器(模式转换器)和光学可变衰减器(OVA)将泵源光源分成N路,以产生N个泵模模式。通过合束器将N个信号模式进行空间合束,并通过分色镜输入到信号光路中。通过调谐每个OVA,就可以调节单个泵浦模式内容的功率,从而能够控制泵浦光与信号光之间的交叠以及MDG。

通过在接收器前使用少模掺铒光纤放大器,研究人员成功地通过50km长的少模光纤传输了26.4Tbit/s的模分复用DWDM信号。[2]接收到的信号由三个同步相干接收器探测,模式耦合、模态的群延迟和色散,由一个数字式多输入多输出(MIMO)均衡器进行补偿。

该实验证明了研究人员对MDG的控制,对于所有通道,产生的位错误率(BER)都小于3.8×10-3,在前向纠错后足以进行无差错传输。"少模掺铒光纤放大器有望成为未来长距离SDM传输系统的关键元件,"CREOL的博士研究生Neng Bai表示,"我们期待着与业界合作,以实现低复杂度、高效率的少模掺铒光纤放大器。"

参考文献

1. N. Bai et al., OFC/NFOEC 2012, Special Symposium on Enabling Technologies for Fiber Capacities Beyond 100 Terabits/second, paper OW1D.3 (Mar. 7, 2012).

2. N. Bai et al., Opt. Exp., 20, 3, 2668 (2012).

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