1550nm超干線及寬帶接入光傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著中國(guó)廣電模擬電視到數(shù)字電視整體平移工程的展開，光纖有線電視網(wǎng)的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。為了更好地整合和配置網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)級(jí)的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，出現(xiàn)了兩種趨勢(shì)。一是有線電視大范圍聯(lián)網(wǎng)，在地市級(jí)共享有線網(wǎng)絡(luò)前端，以節(jié)約投資及便于管理。由于1550nm傳輸技術(shù)的低損耗、可光放大等特點(diǎn)，使1550nm技術(shù)成為數(shù)百公里超干線傳輸?shù)谋厝贿x擇。二是光纖向小區(qū)、樓棟日益延伸，實(shí)現(xiàn)光纖接入(FTTx)基礎(chǔ)上的三網(wǎng)融合，由于以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)結(jié)

2、構(gòu)與有線電視網(wǎng)一致，使EPON技術(shù)成為廣電實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入的首選技術(shù)。這兩種趨勢(shì)都會(huì)對(duì)1550nm副載波復(fù)用光纖電視傳輸系統(tǒng)提出新的挑戰(zhàn)和要求。本文圍繞1550nm超干線及寬帶接入光傳輸關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論、仿真和實(shí)驗(yàn)研究，全文的主要內(nèi)容由四部分組成，具體如下： 第一部分論述了EPON下行1490nm數(shù)據(jù)通道與1550nm CATV通道的相互串?dāng)_問題。采用等效傳遞函數(shù)法得出了任意調(diào)制信號(hào)下1490nm光波對(duì)1550nm光波拉曼串?dāng)_

3、的理論計(jì)算公式，并將拉曼串?dāng)_轉(zhuǎn)化為CATV系統(tǒng)相對(duì)強(qiáng)度噪聲指數(shù)RIN的變化，得到了CATV通道載噪比劣化的計(jì)算公式。首次系統(tǒng)地進(jìn)行了RF Overlay EPON系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)到了以太空閑字符Idle信號(hào)在62.5 MHz及倍頻處對(duì)CATV信號(hào)的單頻干擾和隨機(jī)碼流對(duì)低端載噪比的影響，并研究了偏振對(duì)串?dāng)_的影響，提出了對(duì)Idle信號(hào)進(jìn)行擾碼和采用改變發(fā)端1490nm或1550nm信號(hào)的偏振態(tài)以減小拉曼串?dāng)_的方法。論述了下行1550nm C

4、ATV光波對(duì)1490nm數(shù)據(jù)光波的線性串?dāng)_，得出了串?dāng)_造成的光功率代價(jià)，指出波長(zhǎng)隔離度大于30dB的1490nm/1550nm分波器可以基本消除線性串?dāng)_。 第二部分論述了1550nm長(zhǎng)距離光纖CATV系統(tǒng)中由自相位調(diào)制(SPM)和色散引起的組合二階失真(CSO)劣化及其補(bǔ)償問題。采用微擾法求解了非線性薛定諤方程，得出了存在SPM和色散的情況下，多級(jí)EDFA級(jí)聯(lián)光纖CATV系統(tǒng)CSO指標(biāo)的計(jì)算公式。在采用啁啾光柵進(jìn)行色散補(bǔ)償時(shí)，對(duì)

5、以上的CSO計(jì)算公式進(jìn)行了修正，指出色散補(bǔ)償器的位置對(duì)補(bǔ)償效果具有很大影響，通過計(jì)算得出的色散補(bǔ)償器最佳位置，對(duì)工程應(yīng)用具有指導(dǎo)作用。VPI軟件的仿真結(jié)果與以上理論計(jì)算結(jié)果一致。進(jìn)行了1550nm長(zhǎng)距離光纖CATV系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。測(cè)試了沒有色散補(bǔ)償時(shí)CSO隨傳輸距離的變化及CSO隨入纖光功率的變化，對(duì)100km傳輸系統(tǒng)啁啾光柵色散補(bǔ)償器的最佳位置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在將色散補(bǔ)償器置于理論計(jì)算的最佳位置后，得到了較好的CSO輸出指標(biāo)。建立了200km

6、傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)比了有無(wú)DCM色散補(bǔ)償時(shí)的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果，表明采用啁啾光柵的色散補(bǔ)償確實(shí)能夠改善由SPM效應(yīng)引起的CSO指標(biāo)。 第三部分論述了分布式拉曼放大器在光纖有線電視網(wǎng)中應(yīng)用的相關(guān)問題。給出了拉曼放大器的增益、噪聲公式，指出在采用窄帶光濾波器時(shí)，拉曼放大器的噪聲主要由信號(hào)-ASE拍頻噪聲引起，進(jìn)而得出了拉曼放大器的載噪比表達(dá)式，計(jì)算結(jié)果表明雙向或反向泵浦分布式拉曼放大器可以改善長(zhǎng)跨距無(wú)中繼系統(tǒng)的CNR。給出了由模擬系統(tǒng)向數(shù)字

7、調(diào)制系統(tǒng)整體平移后調(diào)制誤差比MER指標(biāo)的計(jì)算公式，及采用色散補(bǔ)償光纖(DCF)進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)淖罴袲CF長(zhǎng)度的理論計(jì)算方法。最后分析了目前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的包含超長(zhǎng)跨距拉曼放大、DCF色散補(bǔ)償?shù)?60km數(shù)字調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、指標(biāo)計(jì)算及測(cè)試結(jié)果。 第四部分對(duì)1550nm超長(zhǎng)距離傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備摻鉺光纖放大器EDFA進(jìn)行了研究。研制了DWDM系統(tǒng)用的增益平坦C+L波段超寬帶EDFA，根據(jù)提出的優(yōu)化策略對(duì)C波段和L波段增益平坦EDFA的泵

8、浦功率、光纖長(zhǎng)度和增益濾波器進(jìn)行了優(yōu)化仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果采用分波段并聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作了功放、線放和預(yù)放三種類型的EDFA，進(jìn)行了測(cè)試，得到了70nm的傳輸帶寬。研制了一種新型全光增益箝制EDFA，通過增加980nm泵浦的預(yù)放和在輸出端設(shè)置增益均衡濾波器，在C波段內(nèi)獲得了平坦的增益譜、較高的箝制增益和較低的噪聲系數(shù)，為應(yīng)用于WDM系統(tǒng)和波長(zhǎng)路由全光網(wǎng)絡(luò)的EDFA提供了一種有效的解決方案。研制了一種新型的EDFA大功率泵浦激光器控制器，采用