單模光纖S波段開展試驗

摘要:綜述單模光纖最近新辟S波段的實驗動態(tài)。首先介紹光纖從C波段和L波段擴充至S波段的過程,然后說明了S波段使用的摻銩光纖放大器和拉曼放大器的構(gòu)成,最后報道了S波段的長途傳輸試驗和C波段、L波段和S波段這三個波段聯(lián)合運用試驗的簡況。

關(guān)鍵詞 光纖通信;C波段、L波段和S波段;摻鉺光纖放大器;摻銩光纖放大器;拉曼放大

1 前言

當(dāng)今信息時代,眾多通信用戶日常需用的通信業(yè)務(wù)量不斷快速增長,這使原有的C波段(1525-1565nm)和L波段(1570-1616nm)顯得不夠,故亟需發(fā)掘更多的傳輸波段。

在最新發(fā)現(xiàn)的1475-1510nm寬約35nm的S波段中,損耗和色散值都不太大,特性也較為平坦,適用于DWDM(密集波分復(fù)用),并且與C波段和L波段相連。但原來用于C波段和L波段的EDFA(摻鉺光纖放大器)已明顯地不適用該波段,而最近試制成功的摻銩光纖放大器(TDFA)可以對S波段提供有用的功率放大。

2 用于S波段的TDFA

TDFA是通過在氟化物光纖的纖芯中摻銩(Tm3+)制成的,它可將增益帶寬從S+1450--1480nm移至S波段1480-1510nm。TDFA有兩種制作方法:1)采用1.4μm和1.56μm兩個波長的泵浦;2)在纖芯中摻入高濃濾Tm3+。現(xiàn)有報道稱用一個500mW、1.4μm泵浦源和雙通結(jié)構(gòu)摻入高濃度Tm3+(6×10-3質(zhì)量百分比),可獲得高達42%的功率轉(zhuǎn)移效率。雙通結(jié)構(gòu)是通過波分復(fù)用耦合器將泵浦功率分別耦合到兩段長度分別為3m和5m的摻銩光纖中,此摻銩光纖是Tm3+共摻ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF3)。試驗結(jié)果,在1480-1510nm波段放大器增益為26dB,輸出功率23.9dBm,噪聲系數(shù)小于7dB,功率轉(zhuǎn)移效率42%,F(xiàn)在TDFA可提供8路波長一同放大,每路載荷信號10Gb/s,因而總的信號速率為80Gb/s。

3 用于s波段的拉曼放大器

從最近發(fā)表的研究報道得到,在S波段采用“全拉曼”放大器作為沿線放大器,可以補償1488-1518nm光纖線路的損耗和色散,也可用作發(fā)送端和接收端放大器。拉曼放大包含兩部分:1)沿線分布放大;2)兩級組合的分立放大器。

S波段的拉曼放大器第一個傳輸試驗是采用6個各長100km的NZDSF(非零色散位移光纖)環(huán)路盤,該光纖的零色散波長位于1400nm以下,仍符合G.655標準的要求,可避免四波混頻,且具有較小的色散斜率,并與拉曼放大器中的DCF(色散補償光纖)的色散斜率相匹配。為了進行多路傳輸,利用40個可調(diào)諧DFB(分布反饋式)激光管,波長間隔為100GHz,由陣列波導(dǎo)光柵(AWG)作為合波器,合成40路覆蓋1488.5-1517.9nm。每個波長各通過MZ(馬赫-曾德爾)調(diào)制器受到10Gb/s。危遥跀(shù)字信號的調(diào)制。這就形成40×10=400Gb/s信號經(jīng)過拉曼放大器沿6×100=600km光纖線路傳輸,相當(dāng)于400×600=240(Tb/s).km傳輸,試驗結(jié)果表明,在30μm寬的波段,色散變化為200ps/nm,經(jīng)過600km傳輸后光信噪比在0.1nm內(nèi)約為23dB,各路間的差異不大于3dB,眼圖和輸出譜圖都很好。甚至在某一種除去仍沒有引起四波混頻的串?dāng)_,總的來說,S波段傳輸和拉曼放大器的試驗結(jié)果是合乎通信要求的。

第二個傳輸試驗是在整個S波段有20路光信號波長,間隔為200GHz,共占用1493-1523nm的30nm寬度。調(diào)制的數(shù)字信號速率10.67Gb/s,傳輸線路用標準的單模光纖,分10段,總距離867km,沿線共有11個拉曼放大器串接。每一放大器可提供增益30dB,噪聲系數(shù)5.5dB,放大器每路輸入功率+1dBm,平均每一放大器輸出功率+14dBm,實際上每個拉曼放大器的輸出功率至少有+19dBm。試驗結(jié)果表明,平均接收的光信噪比在0.1nm帶寬內(nèi)約為20.7dB。對于數(shù)字信號10.67Gb/s,沒有利用任何糾錯碼方式,誤碼率小于10-12?傊硬ǘ蔚倪@些長途線路試驗取得了令人滿意的結(jié)果。

4。、L、S三波段聯(lián)合運用試驗

在國際會議上公開報道的大容量光纖傳輸系統(tǒng)中,最近的最高記錄是在一根光纖上同時傳輸數(shù)字信號速率高達10Tb/s數(shù)量級的DWDM系統(tǒng)。顯然,這樣的大容量系統(tǒng)必須聯(lián)合運用C波段、L波段和s波段三個波段,以提供現(xiàn)階段光纖可能實現(xiàn)的最大波寬。具體地說,這個大容量系統(tǒng)需要占用1475-1610nm可能的波段,它包括了S波段1476.81-1508.01nm、C波段1526.83-1563.05nm和L波段1570.01-1610.06nm。按波長間隔50GHz計,S波段約容納85路,C波段約容納92路,L波段約容納96路,總共273路。每路波長受數(shù)字信號40Gb/s調(diào)制,總的數(shù)字信號達到273×40Gb/s=10.92Tb/s。

在這樣由三個波段聯(lián)合運用的實驗線路中,C波段和L波段兩個波段使用EDFA,S波段則使用最近試制成功的TDFA,此外還加用拉曼光纖放大器。由于各路波長間隔很近,發(fā)送端S波段的85路激光管分成43路和42路兩組,分別由兩個AWG復(fù)接,實行數(shù)字調(diào)制,兩組信號利用偏振復(fù)接器合成,即一組水平偏振和一組垂直偏振信號合成,然后,S波段全部信號與C波段、L波段合成為一個總的波段。同理,在接收端,S波端與C波段、L波段分開后,須按照不同偏振分成兩組。

實驗線路117km包含兩段,各有純石英纖芯光纖(PSCF)40km和反向色散光纖(RDF)19km、18km。實驗測得,三個波段的光信噪比很均勻,三個波段各路接收數(shù)字信號的誤碼率都小于10-9,有些波長甚至小于10-12,三個波段的眼圖清晰?傊扇齻波段(S波段、C波段、L波段)聯(lián)合運用的大容量10Tbs/的光纖傳輸系統(tǒng),實驗表明是實際可行的。

 

   來源:通信廣角
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