大容量长距离强度调制直接探测光互连关键技术研究

摘要

随着各种互联网应用不断渗透改变人们的生活，人们对于高速互联网接入的需求越来越高，同时对成本也更加敏感，因此强度调制直接探测技术作为一种低成本的光纤通信系统方案成为国内外关注热点。但受限于光纤非线性效应，使得光互连系统传输距离受限。论文研究了基于非线性补偿算法的大容量长距离强度调制直接探测光互连系统，分析了光信号传输损伤机理，尤其是为了实现长距离传输时，提高入纤功率所引起的非线性损伤来源。为了补偿非线性传输损伤，提出利用基于Volterra模型的均衡技术。
　　论文主要研究成果包括：
　　(1)除了传输性能，功耗和成本是光互连应用的重要考虑因素。论文使用四电平脉冲振幅调制格式作为光互连用高级调制码型，研究了大容量长距离光互连系统传输损伤来源及相关数字均衡技术。
　　(2)使用两个带宽为18GHz的C波段直接调制激光器完成了无中继光放大器的长距离大容量光互连传输实验。在100km标准单模光纤上，实现了2×56Gb/s四电平脉冲幅度调制信号传输。在发射端使用梳状滤波器实现残留边带调制，提高了光信号色散容忍度，在接收端使用基于Volterra模型的均衡器以补偿非线性传输损伤。
　　(3)提出了基于四电平脉冲幅度调制信号的LR-PON架构，使用四个带宽为10GHz的C波段直接调制激光器，在80km标准单模光纤上实现4×28Gb/s下行传输。在OLT中色散补偿光纤模块进行色散预补偿，同时在ONU中使用基于稀疏Volterra模型的均衡器补偿非线性传输损伤，在减少60％的计算复杂度的同时，成功实现每波长信道33dB的功率预算，可以支持超过64个ONU，每个ONU不低于1.25Gbps的接入速率。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及论文框架

2 强度调制直接探测工作原理

2.1强度调制光发射机

2.2光纤

2.3光放大器

2.4光接收机

2.5下一代长距无源光网络接入架构

2.6本章小结

3 非线性补偿模型及自适应滤波器算法

3.1线性模型

3.2 Volterra模型

3.3稀疏Volterra模型

3.4自适应滤波器算法

3.5本章小结

4 PAM4光互连实验

4.1基于PAM4的2×28 Gbaud的100公里SSMF传输

4.2基于PAM4的LR-PON下行传输实验

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录

附录2 缩略词表