基于单个光滤波器的高速信号频率均衡和啁啾管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信领域，具体涉及基于单个光滤波器的高速信号频率均衡和啁啾管理方法。
【背景技术】
[0002]随着互联网的普及和发展，通信数据流量逐年上涨，而作为通信技术的支柱之一的光纤通信，传输容量需要不断提升。系统容量的增加通常可以通过两种途径实现，即增加波长数量和提升单波长速率;其中，单波长速率提升就是能够支持更高的传输速率，这就要求发射和接收器件要支持较高的调制和接收速率。单波长速率提升涉及两方面技术:(1)高带宽的光电调制、光电探测器件；(2)高频谱利用率的调制格式。常见的利用窄带宽器件实现高速信号调制的方式有以下几种:
[0003](— )采用高阶调制格式，它是通过利用高阶调制码型提高单个符号所携带的比特数量，以提高带宽利用率，降低对调制接收器件的带宽要求；
[0004]2014年，在华为技术有限公司在光纤通信会议(Optical Fiber Communicat1nConference)上发表了题为 “30km Downstream Transmiss1n Using 4 X 25Gb/s 4-PAMModulat1n with Commercial lOGbps T0SA and ROSA for 100Gb/s-P0N”(基于商用10Gb/S收发器件的4X25Gb/s 4-PAM信号的30公里传输)的文章，文中作者演示了利用商用lOGbps器件实现四电平幅度调制(4-PAM)格式的单波长25Gb/s信号的调制和解调。该文献提供的方案中调制器件为商用10Gb/S的电吸收调制器(EML);由于器件带宽受限，需要在信号接收端利用离线数字信号处理(DSP)技术对信号进行均衡处理和在光纤传输中累积的色散进行补偿;而对4-PAM信号的解调是通过实时示波器采样判决实现的，该实时解调电路需要进行多电平判决或使用高速模数转换(ADC)芯片，并且需要实时DSP芯片进行频率均衡和色散补偿，总体技术复杂，成本较高。
[0005](二)除PAM-4外，双二进制调制也是一种常用的调制方式，由于双二进制码的带宽比二进制降低了近一半，所以该调制方式的抗色散能力更强；
[0006]阿尔卡特-朗讯公司的D.Van Veen等在2014年的欧洲光纤通讯展览会(EC0C)上发表了题为“26-Gbps PON Transmiss1n over 40-km using Duobinary Detect1n with aLow Cost 7-GHz APD-Based Receiver”(利用7GHz APD接收机实现的26-Gb/s双二进制信号的40km传输)的文章，该文中提出在接收端用7GHz带宽的接收机实现26Gb/s信号的双二进制接收，后续通过二进制解调电路进行解调。该方案虽然降低了接收机的带宽，但在发射端仍需要宽带调制器;而且信号波长在0波段，而该波段色散系数很低，因此该方案没有考虑色散问题。2015年，D.Van Veen等在IEEE Journal of Lightwave Technology(《光波技术杂志》)上发表了另一篇题为“Demonstrat1n of 40-Gb/s TDM-P0N Over 42-km With31 dB Optical Power Budget Using an APD-Based Receiver”(基于APD接收机的31_dB功率预算和42km光纤传输的40Gb/s时分复用无源光网络系统演示)的论文，文中提出利用窄带调制器实现高速Duobinary调制，发射端通过低通滤波器将00K转换为duobinary码型，而该方案的接收端仍需要宽带接收机;该实验演示了 40-Gb/s信号在C波段的26km差分距离的光纤传输，虽然采用了啁啾系数较小的外调制方式，仍然需要使用FBG进行色散预补偿，而且对不同的传输距离需要补偿不同的色散量。
[0007](三)采用频率均衡技术提高调制带宽，该调制方式是提高器件的调制带宽或提高器件的调制速率；
[0008]Μ.0mella等在IEEE Photonics Technology Letters(《光子技术杂志》)上发表了一篇题为 “10Gb/s full-duplex bidirect1nal transmiss1n with RSOA-based 0NUusing detuned optical filtering and decis1n feedback equalizat1n” 的文章，文中提出利用光滤波均衡和电的DFE(判决反馈均衡)共同提高RS0A的调制速率，从而实现了基于 1.2GHz带宽RS0A的lOGbs 00K调制。类似地，Yi An等曾在IEEE Photonics SocietyOptical Interconnects Conf erence (光互联会议)上发表题为 “Modulat1n SpeedEnhancement of Directly Modulated Lasers Using a Micro-ring Resonator”(利用微环谐振腔提升直调激光器调制速率)的文章，文中提出利用微环谐振腔的滤波作用将在10Gb/s DFB直调激光器上实现40-Gb/s的00K调制。但以上两个方案均只降低了对发射机的带宽要求，而接收端仍需要采用宽带接收机，无法同时降低发射和接收机的带宽;而在色散管理方面，通常采用电域信号处理技术对直调信号进行色散管理，如电色散补偿模块等，该模块只能工作于单波长，因此对多波长的系统需要多个模块。
[0009]考虑到成本和性能等因素，在通过提升单波长速率来提升光纤通信系统容量时，不同类型的光网络通常采用不同的方案进行信号传输，而对于高速光信号而言，在光纤中传输受光纤色散的影响会发生脉冲展宽，导致信号劣化，因此，对于接入网和短距离互联等对成本较为敏感的系统，如何利用低成本的器件和简单的调制解调技术实现高速信号调制以及对高速信号进行色散管理，使之能支持长距离的光纤传输已成为急需要解决的问题。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是在采用提升单波长速率来提升光纤通信系统容量时，如何利用低成本的器件和简单的调制解调技术实现高速信号调制以及对高速信号进行色散管理的问题。
[0011]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于单个光滤波器的高速信号频率均衡和啁啾管理方法，具体为:
[0012]信号发射装置对高速信号进行光调制，得到调制的光信号；
[0013]光信号通过单个光滤波器件进行滤波处理，其中，光滤波器件的阻带与高速信号光谱长波长部分，并靠近载波的位置对应；
[0014]经过滤波后的光信号通过光纤传输到信号接收装置。
[0015]在上述方法中，所述信号发射装置为直接调制激光器或外调制激光器。
[0016]在上述方法中，所述光滤波器件为能够对部分光谱抑制的光滤波器件，对其形状和周期性无要求。
[0017]在上述方法中，所述信号发射装置和信号接收装置为窄带器件和宽带器件的任意组合。
[0018]在上述方法中，所述信号发射装置为直接调制分布反馈式激光器，激光器带宽为10GHz，在室温下输出波长为1543nm，激光器上加载的信号为二进制信号，速率为25Gb/s，通过电流调制实现信号的调制。
[0019]在上述方法中，所述光滤波器件为带宽和中心波长可调的光延迟干涉仪。
[0020]在上述方法中，所述光纤为单模光纤，在C波段的色散系数为17ps/nm/km，长度为40kmo
[0021]在上述方法中，所述信号接收装置为光电探测器，其带宽为10GHz。
[0022]本发明利用单个光滤波器件的滤波作用实现对光信号的频率均衡，降低了发射和接收端器件的带宽要求，而单个光滤波器件的频谱整形作用还解决了直接调制信号的啁啾问题，使直接调制激光器在高速信号调制下仍能支持长距离光纤传输，极大地降低了系统成本;另外，本发明无需改变系统架构，可以直接在传统的lOGb/s系统上实现25Gb/s及以上的高速信号调制，使得在接入网、短距离互联等场合有很好的后向兼容性，实现平滑的升级。
【附图说明】
[0023]图1为本发明提供的基于单个光滤波器的高速信号频率均衡和啁啾管理方法的信号处理流程图；
[0024]图2为本发明提供的实施例滤波前、后直接调制光信号的光谱图；