偏振复用相干光纤通信论文范文

1工作原理

提出了两级自适应色散估计算法，该算法结合了ACSPW算法和M－CMA算法的优点，弥补了相互的不足，使本算法总体的计算相对简单，CD值估计精度有所提升。图1是该算法流程图，第一级使用ACSPW算法，利用（1）式和（2）式得到功率信号自相关结果，式中IFFT（•）表示快速逆傅里叶变换，FFT（•）表示快速傅里叶变换，conj（•）表示复共轭，R（n）为自相关函数。通过监控图2中自相关波形峰值点，利用（3）式换算得到链路累积色散Dl［15－16］。但是链路累积色散Dl存在较大误差，例如，比特率为f＝28G，信号二倍采样fs＝56G，Ts＝1／fs＝17．85ps，τ＝n＊Ts，n为自相关函数的下标，T为脉冲宽度，得到的链路累积色散Dl的分辨率约为80ps／nm。因此将该算法作为粗色散估计。

2实验和仿真验证

为了验证该算法的可行性，在OPTSIM仿真软件中，搭建了112Gb／s的偏分复用非归零四相相移键控（PDM－NRZ－QPSK）系统，如图3所示。波长为1550nm的连续（CW）光通过偏振分束器（BPS）分为两个相互垂直的偏振态，并且通过两个IQ调制器将速率为28Gb／s的一段（如215－1）伪随机序列（PRBS）分别调制到两个偏振态上。然后通过偏振耦合器（BPC）将两个偏振态耦合到光纤中，得到112Gb／sPDM－QPSK的信号。信号经过单模光纤（SMF）和掺铒光纤放大器（EDFA）传输后进入接收端，此时光信号通过BPS分为两束正交的偏振光，两束偏振光与本地振荡光（LO）分出的两束正交的偏振光，一起分别送入两个90°光混频器中进相干检测，经过平衡光电探测器（PD）得到电信号，电信号通过模数转换器（ADC）进行二倍采样，最后送入DSP模块中，使用提出的两级自适应色散补偿算法对整个链路的累积CD值进行估计和补偿。这里光纤的色散因子、损耗以及非线性系数分别为16ps／（nm•km）、0．2dB／km和1．267W－1•km－1。图4为接收功率在－0．985dBm条件下，ACSPW算法与新算法补偿前后的星座图。从图4（a）和（d）可以看出原始信号经过1000km单模光纤后，由于色散的作用使得解调后的信号完全失真。而分别通过ACSPW算法以及本文算法处理后，可以发现色散可以有效地进行补偿。对比（b）、（c）以及（e）、（f）可以看出，新算法补偿的星座图更好，说明色散值估计得更加准确，在后端使用非线性补偿等算法可以更好地得到QPSK信号。

图5为新算法与ACSPW算法在200～3000km单模光纤传输时，接收功率为－0．985dBm条件下，测试得到的色散值估计精度对比图。图5（a）为不同光纤长度下两种算法估计的色散值与实际值对比图，可以观测到新算法与实际值很接近，说明算法的估计精度比较高；图5（b）是新算法与ACSPW算法色散估计误差值对比图，可以发现ACSPW算法估计的误差值呈现的是锯齿状的量化误差值。这个现象可以通过（3）式解释，例如，比特率为f＝28G，信号二倍采样fs＝56G，Ts＝1／fs＝17．85ps，τ＝n＊Ts，则τ的分辨率为17．85ps，此时利用（3）式换算得到累积色散的分辨率约为80ps／nm，造成色散估计值与实际值呈现锯齿型误差。由此看出此算法的色散估计精度不高，最大误差值为129ps／nm。然而所提出的新算法误差值范围为－8ps／nm到＋35ps／nm，较大程度上减小了误差，使色散估计值更为精确。为了更为清楚地说明补偿算法的性能，还测量了传输1000km后的误码率（BER），如图6所示。在参考误码率为10－2时，对比传统ACSPW，新算法的功率罚改善8dB，这表明信号质量得到了极大的提高。

3结论

提出了两级自适应色散估计算法，可以很好地监测传输链路的累积色散值，仿真结果表明，新算法色散估计的误差在－8～＋35ps／nm，而ACSPW算法误差最大值达到129ps／nm，在参考误码率为10－2时，对比传统ACSPW算法，本文算法的功率罚改善8dB，说明该算法色散估计的精度相比于ACSPW算法具有很大提升，与M－CMA误差搜索算法精度一样，但是复杂度比M－CMA误差搜索算法小。该方法具有算法简单、高精度、超大色散监测范围等优点，适用于长距离、动态的、链路色散未补偿的相干光纤通信系统。

作者：蒋林闫连山易安林陈智宇盘艳潘炜罗斌单位：西南交通大学信息光子与通信研究中心