北京郵電大學教授張曉光
訊石光通訊網(wǎng)
2009/5/27 8:07:19
通信世界網(wǎng)（CWW）5月26日消息在電信運營商重組完成以及3G牌照發(fā)放的帶動下，2009年我國光通信市場需求繼續(xù)呈迅猛增長態(tài)勢。3G建設使電信運營商對光通信的需求大增，3G網(wǎng)絡建設、基站光纖拉遠技術的應用、運營商光進銅退戰(zhàn)略的實施，以及光纖到戶應用的發(fā)展，都成為光通信市場增長的強勁動力。
今天由人民郵電出版社主辦，北京信通傳媒有限責任公司承辦的2009光通信技術與市場發(fā)展高層論壇在北京艾維克酒店舉行，通信世界網(wǎng)將進行實時直播。
我今天講演的內容是三個方面，第一是為什么研究光纖通信系統(tǒng)中的偏振問題，第二講一下偏振模色散，還有一個是偏振跟蹤與偏振穩(wěn)定。
為什么研究光信號偏振，在整個光纖中，光纖是不均勻的，可以分幾個小段看，光信號偏振臺SOP在每個局段出現(xiàn)，而且變化是隨機的。介紹一下偏振模色散的基本概念，鋪設的過程中會造成一些變形或者有一些盈利會造成光纖截面的非對稱性。偏振模色散是比較復雜的概念，我是學物理的，所以選了這樣的題目，偏振模色散有一個主態(tài)概念，光纖里雙折射是隨機的，而且兩端的折射率都是不同的。1986年C.D.Poole86年提出了主態(tài)概念，有輸入主態(tài)和輸出主態(tài)。我們看到有下角是主態(tài)的實驗，這是第一次驗證。
我們說偏振模色散是隨機性的，橫軸是波長，縱軸是DGD，我們可以看多上面這行是19K秒占50%，33K秒占10%，50K秒占了0.12%。對于光纖有一個參量，傳輸距離是跟平均的DGD平方成正比的，那么說近幾年，這些廠家已經(jīng)利用各種技術，扭轉光纖拉直技術，制造了很低的PMD系數(shù)。比如說PMD系數(shù)都做到了0.036K秒。這是1985年到2001年德國電信鋪設的9770條電纜的PMD系數(shù)，最高峰的地方大約差不多是0.04左右。
偏振模色散解決方案有兩種，一種是緩解技術，一種是補償技術，緩解技術我們制造的光纖本身來講就是利用了低的偏振模色散系統(tǒng)，老的光纖系統(tǒng)就不能再利用，相對高一點。電信來講的話，現(xiàn)在都是用新的碼型傳輸，對偏振模色散都有高的容錯能力。前向糾錯也是提高偏振模色散的銅線?？梢匝a償?shù)姆椒ㄊ请娪蚓夂凸庥蚓?。這是一些新型調制格式提高PMD容限，還有就是前向糾錯，這個是前向糾錯技術的一個框圖。下面在07年日本Y.Konishi的看到他的FEC均衡技術再加上DPSK，最后的結果的非常好。D-FPS是分布式快速擾偏器，都放到了那個放大鏡的位置，可以看到左邊那個藍色的圖，那個虛線是FEC處理的，在FEC真結構力，錯誤都集中在某一處的話糾錯能力就低。用這種快速的擾偏器的話，他們可以從時間上分散。
另外電子均衡技術，HF函數(shù)的話，電結構做一個逆函數(shù)，這樣進行的補償。前向均衡新有兩種，一種是FFE，一種是DFE。它們兩種結合在一起效果更好。這是一個實驗結果，是德國人做到，這是沒有均衡器的時候是那樣一條曲線。隨著偏振模色散的變化上升非常快，可以看到FFE+DFE的方式是最好的。我再講一下光域的自適應均衡技術，現(xiàn)在做40G到100G的偏振模色散，現(xiàn)在能用的技術只有光域的，分成快軸和慢軸，經(jīng)過偏振模色散光纖就分離了，產生了DGD，主要單位包括四個，一個是空氣，還有一個DGD，氫食鹽，后面是一個反饋信號，下面是控制單元。這些器件是GP公司提供的，實驗室有很多。
我們看一下OPMDC產品歷史，大概2000年左右作康寧公司推出了10Gb/s的PMDC，2000年初Yafo公司先后推出了Yofo10（10Gb/S），Yafo10（40Gb/s）的PMDC。2001年OFC大會Yafo40的展出引起了很大的反響。2002年到2006年由于科技泡沫破裂，沒有公司推出OPMDC產品。下面的是沖電氣OPMDC原理圖，經(jīng)過光纖進入以后形成了偏振模色散，通過偏振控制以后，快軸和慢軸對在一起就在三個位置上補償完成了。我們可以把它作為一個反饋信號，這邊的話有一個中間凹陷，我們可以用這種算法去尋求中間凹陷的幾小時去進行偏振模色散。但是實際上試驗線的話時間很長，它的精度很高，可以達到微妙量級，但速度是跟不上的，我們說到偏振模色散一定要達到毫秒。反正都是由一個PC和一個DGD形成一個單元，下面兩階段補償器可以補償二級的偏振模色散的。中間這個是一階段補償器的結果，明顯看出來，兩階段的補償器比一階段補償器的效果好的多。
北京郵電大學在偏振模色散領域做了一些研究，我們從2000年開始關注偏振模色散的研究，2002年到03年完成了國家贊助資金的一個項目，到了04年初完成了國家863重點項目，張主任還是我們項目的驗收專家，這個項目叫光纖偏振模色散自適應補償技術。當時搜索相應時間是<100毫米，跟蹤恢復響應約11ms。我們獲得了科學技術三等獎，這是獲獎證書，我們還沒有成為產業(yè)收益，當時一等獎我記得很清楚，是聯(lián)通的雙?？?，因為它收益是上億的，所以獲得了一等獎，我們這個只獲得了三等獎，我們還是不錯的。
我們在國內首次完成了40G的OTMD系統(tǒng)的POD自適應補償實驗，而且是首家國外報道PMD自適應補償實驗的單位，在國外正式雜志報道偏振模色散補償實驗好象只有我們一家，也可能我了解不夠。我們比較有創(chuàng)新性的是引用了一個算法，叫做ParticleSwarmOptimization，國際同行關注了我們的實驗，這是日本OKI公司于2008年在日本電信東京度大阪做160GCSRZ傳輸現(xiàn)場實驗，制作的偏振模色散補償器中，這種實驗他有一個算法就是PSO算法。這是我們申請的專利，這里有一個錄像，40GOTDM系統(tǒng)PMD補償錄像，項目剛開始的時候是80毫秒，結束的時候90毫秒。最近還有一個偏振保持穩(wěn)定器的研究，這個研究背景是什么？光纖中由于溫度的變化，早晚溫差，附近有火車還有施工引起的振動，而架空光纜受大風的擾動，所以光信號的偏振態(tài)隨時間隨機性的變化，可以達到十Rad/s直到數(shù)千rad/s。
這種SOPD隨即變化對于符多級狀態(tài)的新型調制格式的相干解調造成影響。偏振穩(wěn)定器的應用舉例的話，就是相干檢測。假如說我來的信號里面偏振態(tài)是相對變化的，這里加一個偏振穩(wěn)定器的話，以加強穩(wěn)定性。這是QPSK加偏分復用加相干檢測。這是我們今年OFC發(fā)表的論文，達到了12.6K/m，這是工作原理示意圖，我們把這個偏振態(tài)隨機的動起來，經(jīng)過算盤控制住，把它調整起來。Scrambler是模擬偏振態(tài)的改變隨機變化，Polarimeter是檢測光的偏振狀態(tài)。邦加球方便地表現(xiàn)了偏振狀態(tài)，這是他們的一個原理我就不再仔細說了，構建一個函數(shù)調整電壓讓它保持一個最大值。這是一個進程。穩(wěn)定器SOP響應速度的測量，通過記錄穩(wěn)定SOP的標準偏差，隨著不同的相位變化幅度與不同頻率來評價穩(wěn)定器的響應速度。SOP穩(wěn)定器達到了12.6krad/s的穩(wěn)定響應速度。這是偏振穩(wěn)定器的實驗表現(xiàn)。
今天由人民郵電出版社主辦，北京信通傳媒有限責任公司承辦的2009光通信技術與市場發(fā)展高層論壇在北京艾維克酒店舉行，通信世界網(wǎng)將進行實時直播。
圖為北京郵電大學教授張曉光
我今天講演的內容是三個方面，第一是為什么研究光纖通信系統(tǒng)中的偏振問題，第二講一下偏振模色散，還有一個是偏振跟蹤與偏振穩(wěn)定。
為什么研究光信號偏振，在整個光纖中，光纖是不均勻的，可以分幾個小段看，光信號偏振臺SOP在每個局段出現(xiàn)，而且變化是隨機的。介紹一下偏振模色散的基本概念，鋪設的過程中會造成一些變形或者有一些盈利會造成光纖截面的非對稱性。偏振模色散是比較復雜的概念，我是學物理的，所以選了這樣的題目，偏振模色散有一個主態(tài)概念，光纖里雙折射是隨機的，而且兩端的折射率都是不同的。1986年C.D.Poole86年提出了主態(tài)概念，有輸入主態(tài)和輸出主態(tài)。我們看到有下角是主態(tài)的實驗，這是第一次驗證。
我們說偏振模色散是隨機性的，橫軸是波長，縱軸是DGD，我們可以看多上面這行是19K秒占50%，33K秒占10%，50K秒占了0.12%。對于光纖有一個參量，傳輸距離是跟平均的DGD平方成正比的，那么說近幾年，這些廠家已經(jīng)利用各種技術，扭轉光纖拉直技術，制造了很低的PMD系數(shù)。比如說PMD系數(shù)都做到了0.036K秒。這是1985年到2001年德國電信鋪設的9770條電纜的PMD系數(shù)，最高峰的地方大約差不多是0.04左右。
偏振模色散解決方案有兩種，一種是緩解技術，一種是補償技術，緩解技術我們制造的光纖本身來講就是利用了低的偏振模色散系統(tǒng)，老的光纖系統(tǒng)就不能再利用，相對高一點。電信來講的話，現(xiàn)在都是用新的碼型傳輸，對偏振模色散都有高的容錯能力。前向糾錯也是提高偏振模色散的銅線?？梢匝a償?shù)姆椒ㄊ请娪蚓夂凸庥蚓?。這是一些新型調制格式提高PMD容限，還有就是前向糾錯，這個是前向糾錯技術的一個框圖。下面在07年日本Y.Konishi的看到他的FEC均衡技術再加上DPSK，最后的結果的非常好。D-FPS是分布式快速擾偏器，都放到了那個放大鏡的位置，可以看到左邊那個藍色的圖，那個虛線是FEC處理的，在FEC真結構力，錯誤都集中在某一處的話糾錯能力就低。用這種快速的擾偏器的話，他們可以從時間上分散。
另外電子均衡技術，HF函數(shù)的話，電結構做一個逆函數(shù)，這樣進行的補償。前向均衡新有兩種，一種是FFE，一種是DFE。它們兩種結合在一起效果更好。這是一個實驗結果，是德國人做到，這是沒有均衡器的時候是那樣一條曲線。隨著偏振模色散的變化上升非常快，可以看到FFE+DFE的方式是最好的。我再講一下光域的自適應均衡技術，現(xiàn)在做40G到100G的偏振模色散，現(xiàn)在能用的技術只有光域的，分成快軸和慢軸，經(jīng)過偏振模色散光纖就分離了，產生了DGD，主要單位包括四個，一個是空氣，還有一個DGD，氫食鹽，后面是一個反饋信號，下面是控制單元。這些器件是GP公司提供的，實驗室有很多。
我們看一下OPMDC產品歷史，大概2000年左右作康寧公司推出了10Gb/s的PMDC，2000年初Yafo公司先后推出了Yofo10（10Gb/S），Yafo10（40Gb/s）的PMDC。2001年OFC大會Yafo40的展出引起了很大的反響。2002年到2006年由于科技泡沫破裂，沒有公司推出OPMDC產品。下面的是沖電氣OPMDC原理圖，經(jīng)過光纖進入以后形成了偏振模色散，通過偏振控制以后，快軸和慢軸對在一起就在三個位置上補償完成了。我們可以把它作為一個反饋信號，這邊的話有一個中間凹陷，我們可以用這種算法去尋求中間凹陷的幾小時去進行偏振模色散。但是實際上試驗線的話時間很長，它的精度很高，可以達到微妙量級，但速度是跟不上的，我們說到偏振模色散一定要達到毫秒。反正都是由一個PC和一個DGD形成一個單元，下面兩階段補償器可以補償二級的偏振模色散的。中間這個是一階段補償器的結果，明顯看出來，兩階段的補償器比一階段補償器的效果好的多。
北京郵電大學在偏振模色散領域做了一些研究，我們從2000年開始關注偏振模色散的研究，2002年到03年完成了國家贊助資金的一個項目，到了04年初完成了國家863重點項目，張主任還是我們項目的驗收專家，這個項目叫光纖偏振模色散自適應補償技術。當時搜索相應時間是<100毫米，跟蹤恢復響應約11ms。我們獲得了科學技術三等獎，這是獲獎證書，我們還沒有成為產業(yè)收益，當時一等獎我記得很清楚，是聯(lián)通的雙?？?，因為它收益是上億的，所以獲得了一等獎，我們這個只獲得了三等獎，我們還是不錯的。
我們在國內首次完成了40G的OTMD系統(tǒng)的POD自適應補償實驗，而且是首家國外報道PMD自適應補償實驗的單位，在國外正式雜志報道偏振模色散補償實驗好象只有我們一家，也可能我了解不夠。我們比較有創(chuàng)新性的是引用了一個算法，叫做ParticleSwarmOptimization，國際同行關注了我們的實驗，這是日本OKI公司于2008年在日本電信東京度大阪做160GCSRZ傳輸現(xiàn)場實驗，制作的偏振模色散補償器中，這種實驗他有一個算法就是PSO算法。這是我們申請的專利，這里有一個錄像，40GOTDM系統(tǒng)PMD補償錄像，項目剛開始的時候是80毫秒，結束的時候90毫秒。最近還有一個偏振保持穩(wěn)定器的研究，這個研究背景是什么？光纖中由于溫度的變化，早晚溫差，附近有火車還有施工引起的振動，而架空光纜受大風的擾動，所以光信號的偏振態(tài)隨時間隨機性的變化，可以達到十Rad/s直到數(shù)千rad/s。
這種SOPD隨即變化對于符多級狀態(tài)的新型調制格式的相干解調造成影響。偏振穩(wěn)定器的應用舉例的話，就是相干檢測。假如說我來的信號里面偏振態(tài)是相對變化的，這里加一個偏振穩(wěn)定器的話，以加強穩(wěn)定性。這是QPSK加偏分復用加相干檢測。這是我們今年OFC發(fā)表的論文，達到了12.6K/m，這是工作原理示意圖，我們把這個偏振態(tài)隨機的動起來，經(jīng)過算盤控制住，把它調整起來。Scrambler是模擬偏振態(tài)的改變隨機變化，Polarimeter是檢測光的偏振狀態(tài)。邦加球方便地表現(xiàn)了偏振狀態(tài)，這是他們的一個原理我就不再仔細說了，構建一個函數(shù)調整電壓讓它保持一個最大值。這是一個進程。穩(wěn)定器SOP響應速度的測量，通過記錄穩(wěn)定SOP的標準偏差，隨著不同的相位變化幅度與不同頻率來評價穩(wěn)定器的響應速度。SOP穩(wěn)定器達到了12.6krad/s的穩(wěn)定響應速度。這是偏振穩(wěn)定器的實驗表現(xiàn)。
新聞來源：通信世界網(wǎng)
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