高速相干光接收机的全数字时钟恢复方案

时钟恢复是相干光接收机研究中的一个关键问题.首先对目前相干光接收机中有代表性的时钟恢复方案进行了分析,并针对解决现有方案中高采样率需求和非全数字实现的问题,提出一种新的适用于高速相干光接收机的时钟恢复方案.在所提方案中,将Gardner误差检测算法与插值滤波器相结合,使其具有算法复杂度低、可全数字化实现等优点.最后,在112Gbit/s偏振复用-非归零码-差分四相移键控(PM-NRZ-DQPSK)传输系统中对所提方案进行了仿真实验验证.仿真结果表明,所提的全数字时钟恢复方案在高速相干光接收机中能精确补偿由于本地采样时钟的频率和相位偏移带来的采样定时误差.

30.7 Tbit/s相干光PDM 16QAM OFDM 80 km SSMF传输

为了研究超高速大容量光传输系统关键技术,利用16路光源,每路光源采用相干光PDM(偏振复用)16QAM(16进制正交振幅调制)OFDM(正交频分复用)调制实现了单路传输速率为1.92Tbit/s、C波段总速率为30.7Tbit/s的80km普通单模光纤传输系统。每路光源信道包含了45路光子信道,其频谱宽度为250GHz,系统谱效率为7.68Gbit/s/Hz。所有信道经过80km传输后的误码率均低于第三代FEC(前向纠错)解码门限2×10-2。

基于动量因子DD-LMS算法在高速相干接收机中的应用

光纤中的色散是引起传输信号码间串扰(ISI)的直接原因,传统的用于均衡ISI的自适应盲均衡算法收敛速度慢、误差大,不适用于高速相干接收机。为解决该问题,本文引入动量因子,改进基于判决引导的最小均方(DD-LMS)算法用于优化光纤信道色散影响,理论推导并论证动量因子对盲均衡算法的收敛性能及误差函数的影响,同时探究不同函数的动量因子对算法的优化性能。本文在OptiSystem光仿真软件上搭建单载波传输速率224 Gib/s相干光传输系统。结果表明,相较于传统时域均衡器(TDE),在其后端添加此自适应滤波器,系统平均误码率能下降约2.5 dB。在光信噪比为15 dB、传输距离为500~1000 km的情况下,色散补偿模块误码率能稳定在10^(-2)左右,在色散信道中具有较强鲁棒性。

100Gb/sPDM-QPSK系统传输性能评估技术研究

研究了基于高速相干光接收的100Gb/s PDM-QPSK系统的传输性能评估技术,将解析评估公式推广到不同调制格式、带宽和不规则链路跨段等应用场景中并进行系统仿真验证。仿真结果显示,该评估方法能快速、准确地计算出不同功率、调制格式和跨段配置下的系统传输性能,Q因子误差低于0.8d B。

基于聚合物多模干涉器的大容差相干光混频器

根据多模干涉器（MMI,multimode interferometer）的自映像效应,设计了基于2×4MMI的聚合物相干光混频器,优化光混频器结构参数;采用模式转换设计解决多模波导的自映像与单模波导模式失配的问题,从而进一步提高其性能。仿真结果表明,优化后的光混频器其传输损耗小于6.3dB,传输不均衡性小于1dB,相位误差小于1°,并且MMI长度与宽度的设计容差分别达到40μm和0.5μm。根据设计制备了聚合物光混频器,通过实验表征了此光混频器的传输性能。在C波段下的测量结果表明,其传输损耗小于10dB,不均衡性在0.5~1.5dB之间,相位误差小于10°,而达到这些性能的MMI长度与宽度的器件容差分别为25μm和0.5μm,均大于制备过程中0.1μm的工艺容差。测量结果与理论模拟结果基本吻合。本文的聚合物光混频器成本低、容差高,对实现高集成度相干接收机具有实际意义。

反馈时延对高速率光数字接收机时域均衡器影响的分析

时域均衡器(TDE)是高速率相干光数字接收机的重要功能模块之一。从TDE的设计需要出发,本文详细研究了误差信号的反馈时延对其收敛性能的影响,提出了一种简化的理论分析方法,并通过对光纤色散信道的仿真验证了方法的有效性。分析表明,当TDE使用较小的迭代步长时,反馈时延对TDE收敛的影响很小,且TDE在收敛后的性能与无反馈时延的理想情况相同;但是,反馈时延的增加,会造成TDE抽头系数的振荡,从而导致TDE的发散;同时,反馈时延会大幅降低允许使用的最大迭代步长,造成TDE收敛速度的降低。本文采用数值仿真的方法对光纤色散信道的TDE进行了分析,其结果验证了上述理论分析方法的有效性,并获得了不同的反馈时延下所允许使用的最大迭代步长,其值将随着反馈时延的增大由1.0减小至0.1。

Effects of laser phase noise on the performance of optical coherent receivers

Laser phase noise （LPN） plays an important role in optical coherent systems. Based on the algorithm of Viterbi-Viterbi cartier phase estimation （CPE）, the effects of LPN imposed on the coherent receivers are investigated for quadrature phase shift keying （QPSK）, 8 phase shift keying （SPSK） and 16-quadrature amplitude modulation （16-QAM） optical coherent systems, respectively. The simulation results show that the optimal block length in the phase estimation algorithm is a tradeoffbetween LPN and additive white Gaussian noise （AWGN）, and depends on the level of modulation formats. The resolution requirements of analog to digital converter （ADC） in the coherent receivers are independent of LPN or the level of modulation formats. For the bit error rate （BER） of 10-3, the required bit number of ADC is 6, and the gain is marginal for the higher resolution.