無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）
    11/4/2007,隨著電視頻道的增加，衛(wèi)星電視和有線電視的傳輸容量的局限性日益顯現(xiàn)。將這些視頻信號(hào)融入到PON里是降低網(wǎng)絡(luò)操作成本的有效手段。然而由于運(yùn)營(yíng)公司的差異性，以及不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)體系的不同，直接在PON中央站（CO）混合傳輸視頻信號(hào)并不可行。本期墨爾本大學(xué)的研究者在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)采用中繼器實(shí)現(xiàn)了視頻服務(wù)的光接入�？匆幌缕鋵�(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，作者在CO發(fā)射1.25GHz的NRZ信號(hào)，在傳輸一定距離以后進(jìn)入遠(yuǎn)程中繼器，這里下載數(shù)據(jù)信號(hào)先被檢測(cè)，然后使用一個(gè)信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)換為4.096Mb/s，中心頻率1.7GHz的RF信號(hào)。再使用一噪聲發(fā)生器，通過(guò)中心頻率2GHz，帶寬300MHz的帶通濾波，產(chǎn)生白噪聲用來(lái)上載視頻信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)通過(guò)電子混頻器復(fù)用在一起，復(fù)用前原下載信號(hào)先通過(guò)截止頻率1.25GHz的低通濾波器，以降低和視頻信號(hào)的串?dāng)_。最后使用分布反饋激光器做光源，將RF信號(hào)以副載波復(fù)用的方式加在中心波長(zhǎng)1550.92nm的光波段上，以傳輸給相應(yīng)ONU。綜合來(lái)看作者的方案主要有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，一是使用副載波復(fù)用的方式，一定程度增加了可利用帶寬，另一方面在中繼站接入視頻，由于采用了白噪聲發(fā)生器，避免了由于上載帶來(lái)的信噪比惡化。
    上交大的研究者基于多個(gè)PON，使用特定的通道構(gòu)造了全光虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN），既增加了信息容量，降低了信號(hào)延遲，也改進(jìn)了用戶安全性。作者的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要有兩個(gè)層次，低階使用多個(gè)傳統(tǒng)WDM-PON，而網(wǎng)絡(luò)的高階部分基于時(shí)分復(fù)用（TMD）模式，兩個(gè)部分通過(guò)光耦合器相連。在OLT，作者使用了雙向光放大器來(lái)對(duì)上下載信號(hào)進(jìn)行放大，此外使用不同的光纖光柵（FBG）來(lái)與各ONU相應(yīng)的VPN相對(duì)應(yīng)，以反射不同的VPN信號(hào)，這是與以往報(bào)導(dǎo)中類(lèi)似網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)顯著區(qū)別，以往通常使用1:m的光耦合器，現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)極大降低了損耗。系統(tǒng)使用正交的ASK/FSK調(diào)制格式，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)上載服務(wù)。對(duì)VPN數(shù)據(jù)，主要采用FSK調(diào)制格式，可以實(shí)現(xiàn)625Mb/s的上載，而對(duì)通常數(shù)據(jù)，主要通過(guò)信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)5Gb/s的上載。上載信號(hào)到達(dá)OLT后，通過(guò)光耦合器被分為兩部分，一部分經(jīng)過(guò)環(huán)路器后被路由到一些解復(fù)用器，這些解復(fù)用器與個(gè)子WDM-PON相對(duì)應(yīng)。另一部分則使用FBG來(lái)提取VPN信號(hào)。綜合來(lái)看，作者建議的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要具有可測(cè)量性好、上載快速和調(diào)度簡(jiǎn)單三個(gè)優(yōu)勢(shì)。
    在長(zhǎng)距離PON中，由于入射功率的浮動(dòng)，可能導(dǎo)致放大器放大后產(chǎn)生突發(fā)模式信號(hào)，這些突發(fā)模式信號(hào)有可能產(chǎn)生突發(fā)錯(cuò)誤，甚至直接損壞接收器。對(duì)雙向PON鏈路，最近基于Raman的雙向放大很受關(guān)注，因?yàn)楸绕餎DFA放大，可實(shí)現(xiàn)的無(wú)中繼傳輸距離將會(huì)顯著增加。本期丹麥的研究者對(duì)基于分布Raman雙向放大的PON系統(tǒng)做了實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)討論了可能產(chǎn)生的突發(fā)模式損傷。作者使用80km的非零色散漂移光纖（NZDSF）做雙向放大，其Raman增益可達(dá)到0.71W-1.km-1。在NZDSF前后先后通過(guò)環(huán)路器正反向輸入兩個(gè)連續(xù)光，做放大的增益鉗制用，可以降低超過(guò)1dB的功率損耗，且由于增益鉗制，可以避免突發(fā)錯(cuò)誤的危害。作者證明采用分布拉曼放大，是未來(lái)長(zhǎng)距離大容量PON應(yīng)用的有利候選方案，可以有效避免突發(fā)模式的影響。
    在PON中，結(jié)合使用反射式半導(dǎo)體光放大器（RSOA）能夠有效節(jié)約系統(tǒng)成本，避免更多光源的使用。本期墨爾本大學(xué)的研究者僅在客戶端使用一個(gè)自種子注入式的RSOA，而通過(guò)在不同ONU使用FBG來(lái)選擇波長(zhǎng)。作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，證明該系統(tǒng)能成功用在PON系統(tǒng)信號(hào)上載或局域網(wǎng)應(yīng)用，并能滿足較高比特率傳輸應(yīng)用。此外作者也驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)至少能滿足32個(gè)ONU同時(shí)工作。
調(diào)制格式
    DQPSK格式信號(hào)因?yàn)樽V效率高、對(duì)非線性和PMD損傷公差高而備受重視。但DQPSK信號(hào)也較容易受到相位噪聲的影響。通常相位噪聲主要來(lái)自于非線性效應(yīng)，例如Gordon- Mollenauer噪聲，會(huì)將強(qiáng)度自發(fā)噪聲（ASE）轉(zhuǎn)換為相位噪聲影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。本期德國(guó)的研究者采用非線性放大環(huán)鏡（NALM）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)80Gb/s信號(hào)的再生。這里使用的NALM實(shí)際上是一個(gè)Sagnac光纖干涉環(huán)，光束進(jìn)入干涉環(huán)后順時(shí)針?lè)较蛞来谓?jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)控制器、色散漂移光纖（DSF）和雙向EDFA。首先信號(hào)在進(jìn)入干涉環(huán)前利用光耦合器分為不等功率的兩部分，其中弱信號(hào)逆時(shí)針，強(qiáng)信號(hào)順時(shí)針，這樣弱信號(hào)將首先被放大再通過(guò)DSF產(chǎn)生較大相移，而強(qiáng)信號(hào)先經(jīng)過(guò)DSF再通過(guò)EDFA則相移改變很小，由于其信號(hào)強(qiáng)度高，相位對(duì)干涉后信號(hào)起決定性作用，抑制了相位扭曲。而干涉后產(chǎn)生了平坦的強(qiáng)度分布，也抑制了強(qiáng)度噪聲的影響。
    香港中文大學(xué)的研究者建議在光時(shí)分復(fù)用（OTDM）方案里使用RZ On-Off強(qiáng)度鍵控和RZ-DPSK的混合調(diào)制格式，認(rèn)為比使用單一調(diào)制格式的OTDM更有利于降低解復(fù)用時(shí)的帶間串?dāng)_。作者使用電吸收調(diào)制器實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)了這種混合調(diào)制格式OTDM的8:1（84.88- 10.61Gb/s）解復(fù)用，其解復(fù)用信號(hào)的開(kāi)關(guān)窗口達(dá)到15ps，遠(yuǎn)高于信號(hào)的比特率周期（11.8ps），這是單一調(diào)制格式的OTDM系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的。
    窄帶光學(xué)濾波是RZ-DQPSK產(chǎn)生帶間串?dāng)_的主要因素，Bell實(shí)驗(yàn)室的研究者證明使用光學(xué)均衡器能夠有效抑制窄帶濾波對(duì)RZ-DQPSK格式信號(hào)質(zhì)量的影響。作者指出均衡器既可以使用在信號(hào)被調(diào)制后，也可以使用在接收器之前。作者以一個(gè)三通道（通道間隔50GHz）的WDM系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，單通道使用85.4Gb/s的RZ-DQPSK信號(hào)，作者證明使用了光學(xué)均衡器可以將中心波長(zhǎng)的功耗由原來(lái)的8.7dB降低到2.0dB。
光傳輸與接收
    法國(guó)的研究者基于16×40Gb/s的WDM系統(tǒng)，對(duì)超長(zhǎng)距離傳輸網(wǎng)絡(luò)的性能做了測(cè)試，作者分別使用了標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SSMF）和超波光纖（UWF）進(jìn)行測(cè)試比較。這里的UWF是一種具有色散補(bǔ)償?shù)墓饫w，以100km為基本單位，前34km采用超大截面（SLA）光纖，中間32km采用負(fù)色散光纖，后面再使用34km的SLA光纖。作者證明使用UWF比使用SSMF能獲得幾乎兩倍的最大傳輸距離。再以2000km的傳輸距離為例，當(dāng)使用UWF時(shí)，采用CSRZ-ASK和CSRZ-DPSK調(diào)制格式都可以正常工作。而使用SSMF時(shí)，則僅使用CSRZ-DPSK調(diào)制格式才可以正常工作。這也從另一個(gè)角度證明現(xiàn)有2000km的10Gb/s系統(tǒng)是可以升級(jí)為40Gb/s系統(tǒng)的。
    挪威的研究者對(duì)分組交換（OPS）系統(tǒng)中的偏振控制做了研究。目前商用的自動(dòng)偏振控制模塊（APC）具有毫秒的響應(yīng)時(shí)間，長(zhǎng)于通常的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，正常情況已經(jīng)足夠用在OPS系統(tǒng)中。但問(wèn)題不是發(fā)生在有數(shù)據(jù)包接收的過(guò)程，而是發(fā)生在數(shù)據(jù)包間的空閑間隙上，此時(shí)容易產(chǎn)生控制系統(tǒng)反饋信號(hào)的丟失。為了解決這個(gè)問(wèn)題，作者仍使用商用APC模塊，在后面有自行設(shè)計(jì)了反饋采樣模塊。該反饋模塊先使用偏振分束器（PBS）兩路都使用光電探測(cè)器作檢測(cè)，之后反饋電路采用統(tǒng)計(jì)算法能保證最大采樣，靠使用這樣的反饋模塊作者能實(shí)現(xiàn)連續(xù)采樣。
    California大學(xué)的研究者基于MEMs技術(shù)制作了微盤(pán)共振濾波器，入射端是幾個(gè)頻率分量的混合，通過(guò)改變微盤(pán)的溫度，可改變微環(huán)的共振條件，使得另一端的共振濾波波長(zhǎng)改變，實(shí)現(xiàn)可調(diào)的帶寬分配。溫度調(diào)節(jié)通過(guò)電壓改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，可產(chǎn)生0.1nm/°C的調(diào)節(jié)。
   靈敏度高的接收器對(duì)于增加光網(wǎng)絡(luò)傳輸容量和距離都有重要意義，目前接收器靈敏度的改善主要通過(guò)三個(gè)途徑，即合理選擇判決點(diǎn)位置、接收濾波器帶寬和高級(jí)的前向糾錯(cuò)方法等。本期南洋理工的研究者設(shè)計(jì)了靈敏度較高的On-Off鍵控光接收器，通過(guò)使用雙重域值判定和刪除區(qū)域的精確選擇，使得接收器能從前向糾錯(cuò)算法里獲得額外的信號(hào)增益，在不使用放大器和預(yù)放接收的前提下，能夠?qū)�Q值提高1.8dB左右。
   電子色散補(bǔ)償是近期報(bào)導(dǎo)較多的技術(shù)，本期北京大學(xué)的研究者提出了一種迭代最小均方差算法，來(lái)對(duì)光通訊系統(tǒng)里產(chǎn)生的非線性和非高斯噪聲影響做出補(bǔ)償，有效移除由于PMD和色散帶來(lái)的碼間干擾。比起常用的最大似然估計(jì)算法，作者提出的算法能夠有效改進(jìn)接收器的性能。此外，澳大利亞的研究者也使用電子色散補(bǔ)償來(lái)消除光網(wǎng)絡(luò)的非線性損傷，有特色的是作者是基于正交頻分復(fù)用（OFDM）系統(tǒng)進(jìn)行研究，因?yàn)樵撓到y(tǒng)特別合適使用自適應(yīng)的電子色散補(bǔ)償。作者證明采用電子色散補(bǔ)償，采用色散6ps/nm/km的光纖，能夠成功消除4000km OFDM系統(tǒng)的非線性損傷，提高2dB左右的傳輸功率。