相干光通信發展二十餘年 光器件有大進步

2020-11-27 OFweek光電新聞網

  OFweek光通訊網消息,在光通信領域,更大的帶寬、更長的傳輸距離、更高的接收靈敏度,永遠都是科研者的追求目標。

  儘管波分復用(WDM)技術和摻鉺光纖放大器(EDFA)的應用已經極大的提高了光通信系統的帶寬和傳輸距離,伴隨著視頻會議等通信技術的應用和網際網路的普及產生的信息爆炸式增長,對作為整個通信系統基礎的物理層提出了更高的傳輸性能要求。

  光通信系統採用強度調製/直接檢測(IM/DD),即發送端調製光載波強度,接收機對光載波進行包絡檢測。儘管這種結構具有簡單、容易集成等優點,但是由於只能採用ASK調製格式,其單路信道帶寬很有限。因此這種傳統光通信技術勢必會被更先進的技術所代替。

  然而在通信泡沫破滅的今天,新的光通信技術的應用不可避免的會帶來對新型通信設備的需求,面對居高不下的光器件價格,大規模通信設備更換所需要的高額成本,是運營商所不能接受的,因此對設備製造商而言,光纖通信新技術的研發也面臨著很大的風險。如何在現有的設備基礎上提高光通信系統的性能成為了切實的問題。

  在這樣的背景下,二十多年前曾被寄予厚望的相干光通信技術,再一次被放到了桌面上。相干光通信的理論和實驗始於80年代。由於相干光通信系統被公認為具有靈敏度高的優勢,各國在相干光傳輸技術上做了大量研究工作。經過十年的研究,相干光通信進入實用階段。英美日等國相繼進行了一系列相干光通信實驗。AT&T及Bell公司於1989和1990年在賓州的羅靈—克裡克地面站與森伯裡樞紐站間先後進行了1.3μm和1.55μm波長的1.7Gbit/s FSK現場無中繼相干傳輸實驗,相距35公裡,接收靈敏度達到-41.5dBm。NTT公司於1990年在瀨戶內陸海的大分—尹予和吳站之間進行了2.5Gbit/s CPFSK相干傳輸實驗,總長431公裡。直到19世紀80年代末,EDFA和WDM技術的發展,使得相干光通信技術的發展緩慢下來。在這段時期,靈敏度和每個通道的信息容量已經不再備受關注。然而,直接檢測的WDM系統經過二十年的發展和廣泛應用後,新的徵兆開始出現,標誌著相干光傳輸技術的應用將再次受到重視。

  在數字通信方面,擴大C波段放大器的容量,克服光纖色散效應的惡化,以及增加自由空間傳輸的容量和範圍已成為重要的考慮因素。在模擬通信方面,靈敏度和動態範圍成為系統的關鍵參數,而他們都能通過相關光通信技術得到很大改善。數字傳輸系統中在數字傳輸系統中,DPSK和DQPSK的使用已經非常普遍,這就標誌著採用相位敏感的編碼和傳輸技術將成為一種趨勢。而檢測靈敏度和頻譜效率是這種趨勢的關鍵所在。其他影響選擇檢測方案的因素還包括物理層的安全可靠性和網絡的自適應性,兩者都可得益於採用相干光技術的幅度,頻率和偏振編碼。

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