超高速OTDM進展及Tbit/s級可行性分析
利用光纖網(wǎng)實現(xiàn)更高速率的信息傳輸已經(jīng)成為一個全球性的技術研究熱點。光纖通信向更高傳輸速率的發(fā)展主要依賴于光時分復用（OTDM)和波分復用(WDM)技術。WDM技術相對簡單,目前已比較成熟。和WDM相比,OTDM還不成熟,很多器件尚處于實驗室的研究階段。
OTDM之所以引起人們的很大興趣,主要原因有兩個：一是它可以克服WDM的一些固有缺點,如：放大器級聯(lián)產(chǎn)生的增益特性的不平坦,光纖非線性的限制等;二是OTDM技術被認為是一種長遠的網(wǎng)絡技術,將來的網(wǎng)絡必然是采用全光交換和全光路由選擇的全光網(wǎng)絡,OTDM的一些特點使它作為未來的全光網(wǎng)絡技術方案更具吸引力,上下話路方便,可適用于本地網(wǎng)和主干網(wǎng)。但OTDM必須采用歸零碼超短脈沖,占用帶寬寬,色散和色散斜率影響尤為顯著。
超高速OTDM傳輸是實現(xiàn)未來Tbit/s級光網(wǎng)的關鍵技術之一,而且就組網(wǎng)功能而言,OTDM比WDM具有更大優(yōu)勢。目前OTDM盡管尚未實現(xiàn)Tbit/s傳輸,但400 Gbit/s和640Gbit/s 高速OTDM已有報道。本文將全面闡述高速OTDM的關鍵技術及最新研究進展,并對Tbit/s OTDM的可行性做進一步分析。
OTDM干線通信系統(tǒng)主要由光源、傳輸、時鐘提�。謴秃徒鈴陀盟膫�部分組成。
1、時分復用光源。OTDM通信系統(tǒng)要采用歸零碼以便在時域上間插不同信號,因此要求低時間抖動,高重復率,變換限(TL)的高質(zhì)量超短脈沖源或孤子源。主要光源有：增益開關半導體激光器(GS-DFB),它的動態(tài)“單頻”特性好,脈沖重復頻率0～10GHz可調(diào),簡單、緊湊、廉價、穩(wěn)定性好,但有啁啾;摻雜光纖環(huán)形鎖模激光器（ML-FRL）,輸出10～2ps的變換限脈沖,重復頻率2～40GHz;DFB激光器與電吸收器(EAM)聯(lián)用可構成實用的OTDM光源,能產(chǎn)生10GHz、20ps的近變換限脈沖,但可得的最小脈沖寬度有限;鎖模鉺光纖激光器泵浦單模光纖產(chǎn)生的超連續(xù)(SC)光源,其平坦帶寬可達200nm以上,最窄脈沖寬度0.3ps,時間抖動小于0.2ps,可完全滿足未來Tbit/s WDM/OTDM通信系統(tǒng)的容量要求 。要想向超高速率OTDM傳輸容量發(fā)展,還必須對ps信號壓縮、整形,采用亞ps信號進行時分復用。這也促進了其它相關技術的發(fā)展。
2、傳輸損耗、色散、非線性噪聲和EDFA的ASE噪聲一直是限制放大器間距和總傳輸距離的主要問題。OTDM通信技術使用單一波長,沒有FWM效應影響。但信號占用譜寬寬,光纖色散影響較為顯著。通常采用孤子傳輸、傳輸線采用色散位移光纖、預啁啾技術、色散管理或色散補償技術、啁啾光纖光柵以及相位共軛頻譜反轉(zhuǎn)等技術。對于已鋪設的G.652光纖,通常采用色散管理技術適應高速率OTDM通信系統(tǒng),色散補償和色散斜率補償光纖也相繼得到發(fā)展,如色散補償光纖(DCF)、色散斜率補償光纖(DSCF)和反色散光纖(RDF)等等。與DSCF相比較,RDF的偏振模色散(PMD)�。≧DF<0.03ps/km;DSCF>0.1ps/km）,而且RDF的色散和色散斜率幾乎恰好與SMF光纖相反。
3、全光復用及解復用技術。OTDM系統(tǒng)中多路信號的復用通常采用平面光波導線路(PLC)集成制作而成。全光解復用器實質(zhì)上是一個二波光與門,其兩個輸入端子之一是數(shù)據(jù)信號脈沖,另一個是從信號脈沖流中提取的同步時鐘脈沖,光與門的輸出便是被解復用后的單信道數(shù)據(jù)信號。全光與門的基本原理是利用光纖交叉相位調(diào)制（XPM)效應或四波混頻效應（FWM),半導體光學(XGM）或交叉相位調(diào)制
