当前位置 > 首页 > 网站建设学院 > > 光纤通信

光时分复用(OTDM)技术现状

2/14/2005来源:光纤通信人气:11533

光时分复用(OTDM)技术现状 摘要介绍了OTDM技术开发现状。主要介绍了短脉冲发生技术、模同步光纤型激光器、 光MUX/DEMUX器件技术的开发与应用及其发展趋势。 一、引言 日本邮政省委托NTT-AT公司对日本国内的光时分复用技术(OTDM)现状进行了调 查。提出的调查报告表明:“迅速发展着的光通信技术,特别是通信技术的网络化、高 速化,带来了通信的高收入。其收人效益高出以往的数倍以上。现在所要解决的主要技 术课题是如何降低成本、扩大产量、提高质量、不断增加实际效益,扩大收入的问题。” 为了降低成本,就必须不断地提高TDM速度。但是通信市场的实际现状是还没有研究 出超高速工作的器件及其工作电路。在技术上必须有新的突破,才能真正把成本降下来。 就目前实际技术现状而言,做为技术开发和应用的趋势之一就是研制生产简易型OT DM电路。主要技术课题有MUX/DEMUX、阵列调制器件、阵列光检测及与之相匹配的OTDM 电路系统。 开发研究并完全解决这些技术课题,估计量最少得5年时间。预计100Gb/S的OTDM传 输技术开发时间5年后可达21%,10年后达到43%。MUX/DEMUX技术达到25%,光3R、光 信号处理技术实现20%,其它技术(如高速器件技术、低成本器件技术、稳定化传输技 术等)可达到23%。下面就来分析介绍这些技术。 二、OTDM技术现状及水平 目前阶段的OTDM传输技术在传输速率方面已实现了640Gb/s(40Km),400Gb/s(4 0Km)。在400Gb/S的传输实验中采用了逆陡度(SLOPE)光纤,色散陡度值比DSF光纤降 低了2/3,SN值可能超过100km。 最新研究成果,也是目前最高水平的OTDM技术成果是1998年9月ECOC会议上公布的速 率为120Gb/s(160k)(采用DSF光纤)光OTDM传触验。 但是对该实验实际考察表明,这只能是一个传输数据水平。在实际传输装置中,在 120Gb/S的速率中只调制了80Gb/S,脉冲宽度仅为3.5PS比特流。目前,能制作OTDM收 发装置的只有日本NTT公司。 要真正实现100Gb/S传输距离的OTDM尚需一定时间,这主要是解决端局间的收发装 置。目前只能进行短距离传输。在日本的长距离通信网中,现在只是解决了色散斜度, SNR、PMD技术,长距离用光纤需要很快解决,然后才能进行长距离传输。 三、短脉冲发生技术 光时分复用技术的关键技术是要解决短脉冲生成技术、时分复用/分离、高速同步 泵浦技术等。其中,最关键技术是短脉冲生成技术,即生成Transform-limited光脉冲, 脉冲的生成方法主要有以下四种 ·采用半导体激光器用增益开关法。 ·采用CW界限吸收型调制器,通过门脉冲泵浦法解决:在该方法中,只能得到10Ps 的脉冲。将得到的脉冲进行非线性光学压缩,采用脉冲压缩法得到所需要的脉冲。 ·采用冲突脉冲模同步半导体激光器得到所需要的脉冲。用该法可以得到1PS脉冲。 ·模同步光纤环型激光器法。采用该法可以得到3PS脉冲宽度,接近孔特性,速度偏 差值在0.1PS以下。激光器前端脉冲宽度比模同步LD更细,是一种很好的光源。 四、模同步光纤环型激光器120Gb/s的OTDM系统使用的激光器为有源模同步光纤环 型激光器(AML-FRL)。 模同步光纤环型激光器由EDFA、滤波器、耦合器、调整共振器长度的延迟器、LA调 制器(带宽20GHZ)等共同组成,构成一个环型的共振器。环型共振的基本频率值为绕环 型一周时间,为1的整数倍时为模同步。使用该值对10GHZ、20GHZ反复振荡,即生成并得 到了3PS的脉冲。 共振器中使用的光纤全部为熊猫光纤。EDFA也是用熊猫光纤掺饵制作。调制器为偏 振固定型。偏振波产生变化时,输出光脉冲特性也发生变化。 由于光纤激光器的共振器长度为数十米,易受温度变化、机械振动的影响,所以共 振器长度变化控制系统,是解决稳定振荡的技术关键。 日本NTT公司提出解决这些问题的方案是把一部分光信号还原成电信号,监控电气信 号来缓和振动频率成份。当共振器长度准确与模同步条件匹配时,把稳定振动频率抑制 到最低水平。如果共振长度偏离了稳定条件,振动成份就增加,只要偏高10pm,就会增 加很大噪声。因此,需要对噪声进行监控,使共振器长度准确,噪声达到最小值,从而 获得稳定的光脉冲。 在非线性光纤中,容易产生三维非线性光学效应(即自相位调制)和四波混频现象。 光脉冲宽度和峰值功率与色散有密切关系。首先表现出自相位调制(SPM),当接近零色 散波长时,又在SPM间产生四波混频(FWM)。SPM和FWM引起光谱发生变化,波形曲线下 降,在某一色散部分上出现平坦区域,展宽为200mm左右。 光纤中的光功率密度是非常重要的,光纤芯层越小,其光功率密度越高,其截面积 一般为通信用光纤的1/2左右。 五、光MUX/DEMUX器件 在光通信领域中,把信号光脉冲作成MUX/DEMUX光开关器件的研究分为二个方面: 1.相位移动光环型反射镜(NOLM:Nonlinear Optical Loop Mirror)。 当输入控制脉冲光信号后,使其与信号光重叠部分分成左右非对称相位变化,并可 抽运出来、采用相位干涉原理,制作高速光器件。 2.频率移动型FWM 利用信号光时间差的光脉冲,使不同成份交叉相互作用,产生不同波长的FWM。在 接收端采用NOLM电路、FWM电路或马赫干涉仪进行分析研究。 3.还有一种实现OTOM的重要技术就是相位同步环技术(PLL:Phase Lock Loop) 六、结束语 本文介绍了光时分复用技术(OTDM)开发研究现状及其高速光器件技术。 关于光纤技术的研究课题,主要是继续研究已实用化的各种光纤的新应用领域及应 用条件。研究并制作了Tb/s级的高速率新型光纤,拓宽光纤应用范围。 当务之急是解决低成本的OTDM技术。以便尽早建立起实用化的OTDM传输系统,服务 于人类,满足各种各样的通信用户的需求。