4/28/2013,APEX Technologies(APEX)公司生產(chǎn)的超高分辨率光譜儀(UHR-OSA)不僅是一款非常重要的測量光OFDM信號光譜的工具，測試的頻率間隔甚至可達幾十MHz，它還適用于調(diào)整測試其他調(diào)制技術(shù)。
　　APEX UHR OSA越來越多地應(yīng)用于OFDM研究領(lǐng)域，APEX UHR OSA成功的在工業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，當(dāng)前，世界上許多大學(xué)和研究所正在使用著超過30臺APEX UHR OSA，這包括Duoblin City university（愛爾蘭），Melbourne university（澳大利亞墨爾本大學(xué)），IT AVEIRO（葡萄牙），Bangor university等大學(xué)，以及rang Labs， KDDI R&D LAB等工業(yè)用戶。
1.OFDM是什么？
　　光學(xué)正交頻分復(fù)用（OFDM）具有高的頻譜效率和抵抗色散能力，是下一代長距離和接入網(wǎng)中非常有前景的一種調(diào)制技術(shù)，OFDM技術(shù)采用幾百個副載波來傳遞信息，每個載波攜帶一部分數(shù)據(jù)。OFDM主要特點是副載波頻率之間是正交的，其頻率間隔為（幾倍）最低速數(shù)據(jù)流符號速率的倒數(shù)。
　　OFDM的優(yōu)點是避免了載波間的相互干擾，允許信號間頻譜重疊以提高頻譜效率。為了保持這種正交性，在每個OFDM符號前增加一個循環(huán)前綴CP，以消除符號間的干擾。OFDM在傳輸方面受了越來越多的重視，得益于低的載波數(shù)據(jù)速率，它能有效抵抗由色散，PMD等效應(yīng)引起的碼間串?dāng)_，而不需要在接收端采用復(fù)雜的電均衡。因此，增加副載波的數(shù)目非常關(guān)鍵，可以使每個載波的數(shù)據(jù)速率（等于名義比特率除以載波數(shù)目）盡可能的低。在頻域，這相當(dāng)于幾十MHz（通常是20MHz~50MHz）的副載波間隔。光纖OFDM系統(tǒng)可以通過光的直接檢測（DDO）或者相干光檢測（COD）來實現(xiàn)。
2.是什么讓APEX超高分辨率光譜儀表現(xiàn)的如此優(yōu)秀？
　　APEX超高分辨率光譜儀的關(guān)鍵特點就是它能夠測量OFDM信號的光譜，并且清楚的顯示所有的副載波，甚至可顯示頻率間隔為幾十MHz的載波，這是傳統(tǒng)光柵光譜儀（分辨率最高20pm/2.5GHz）所做不到的。APEX超高分辨率光譜儀基于干涉的方法，具有極高的分辨率（最高可達到5MHz，0.04pm），波長精度（±3pm）以及動態(tài)范圍。這些指標，尤其是分辨率對于觀察OFDM譜細節(jié)以及相鄰子載波間隔已經(jīng)足夠好了，見圖1。

　　圖1：利用APEX光譜儀測試的雙邊帶OFDM光譜
3.單邊帶DDO-OFDM: 未來接入網(wǎng)關(guān)鍵解決方案
　　成本控制、能耗、高比特率和拓展傳輸距離是下一代接入網(wǎng)部署所面臨的挑戰(zhàn)。由于有很強的抵抗色散的能力，以及具有高的譜效率，OFDM成為能夠滿足這些要求的關(guān)鍵解決方案。DDO-OFDM實現(xiàn)簡單，低成本和低功耗，成為接入網(wǎng)的首選。但是，DDO-OFDM信號由于色散問題，它更適合于經(jīng)濟型短距離應(yīng)用。確實，OFDM接收機的頻域均衡修正了部分色散，但當(dāng)其功率接近或低于噪聲底部時，它不能完全恢復(fù)信號數(shù)據(jù)。
　　在這種情況下，很多研究都聚焦在如何通過移除信號兩個邊帶中的一個來減少信號光譜寬度，從而克服DDO系統(tǒng)中的色散問題。為了避免來自大信號帶寬和長傳輸距離中的色散，通常調(diào)整OFDM信號成為單邊帶調(diào)制信號。 傳統(tǒng)實現(xiàn)光SSB信號的方式是采用一個光纖布拉格光柵（FBG）對一個雙邊帶信號進行濾波。
4.用APEX-UHR-OSA調(diào)整單邊帶OFDM信號
　　為了進一步增加OFDM的譜效率，提高比特率和傳輸距離，APEX-UHR-OSA對于在調(diào)整SSB信號發(fā)生器工作點時，驗證采用SSB調(diào)制技術(shù)的OFDM信號的兼容性非常關(guān)鍵。以下是APEX-UHR-OSA用戶證明采用APEX-UHR-OSA調(diào)整和修正SSB-OFDM信號譜的有效性的證詞： “APEX-UHR-OSA是檢查我們40MHz副載波間隔OFDM信號的SSB特性的最完美的工具”（Mr. Colm Browning, PhD Student at Radio and Optical Communications Group, the Rince Institute, Dublin City University, APEX-UHR-OSA (AP2443B) user）
　　確實,OFDM由于負載波信號譜之間是重疊的，因此具有很高的譜效率，采用SSB調(diào)制，其譜效率可以進一步提高。 當(dāng)前的實驗工作，采用SSB OFDM信號（基于DSP和外調(diào)制器的合成）通過外調(diào)制器調(diào)制可調(diào)諧激光器的光強。為了產(chǎn)生SSB光譜，外部調(diào)制器需要準確偏置在線性點。主要問題是，外調(diào)制器的偏置點會隨著時間變化，從而嚴重影響系統(tǒng)性能，因為如果偏置偏離線性點，信號就不再是SSB信號了。唯一的驗證OFDM是否是SSB信號的方法是采用APEX-UHR-OSA觀察發(fā)射的光信號。 該OSA的高分辨率允許觀察光載波以及OFDM邊帶的細節(jié)。因此在確保SSB工作條件下，對系統(tǒng)性能進行優(yōu)化（圖2.）

圖2，APEX-UHR-OSA測量的 40MHz副載波頻率間隔的SSB OFDM譜
5.多子帶相干OFDM( COH-OFDM):超100G長距傳輸潛在技術(shù)
　　另一個消除CD效應(yīng)的方法是在接收端使用相干探測（COD）。在該系統(tǒng)中，發(fā)射和接受端都需要窄線寬激光器，以降低相位噪聲。COD-OFDM的主要性能使其成為長距離傳輸系統(tǒng)強有力候選方案。我們知道單帶OFDM的主要挑戰(zhàn)在于發(fā)射和接收端的數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能器件帶寬限制。 通過把WDM信道譜進行分割，可以產(chǎn)生幾個獨立的OFDM子帶，每個子帶具有其獨立光載波，如圖3所示。在這種情況下，利用多子帶OFDM，可以放松對 DAC/ADC的限制，在OFDM中的循環(huán)前綴也減少了。因此，多子帶COD-OFDM技術(shù)是超100Gbps波分復(fù)用長距離傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，它對色散和偏振模色散[7]引起的ISI有很好的抵抗能力。

圖3：多子帶OFDM光譜
　　最近，利用多子帶OFDM結(jié)合偏振復(fù)用，在長距網(wǎng)中，可以用四個偏振復(fù)用的子帶（如圖4）攜帶100Gbps，如圖4.【3】。已經(jīng)表明，相干雙偏振多子帶OFDM是用于400Gbps甚至1Tbps WDM傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。

圖4：雙偏振多帶寬OFDM信號結(jié)構(gòu)
　　6.APEX-UHR-OSA測試DP-MB-OFDM信號
　　 圖5顯示了參考【3】中提到的100Gbps-DP-MB-OFDM發(fā)射機實驗裝置。10GHz間隔的光梳信由外腔激光器和10GHzRF頻率驅(qū)動的雙臂MZM調(diào)制產(chǎn)生，利用20GHz和40GHz的保偏延時線干涉儀把該光梳信號分束成四組40GHz間隔的光學(xué)載波，產(chǎn)生的4個頻率載波經(jīng)過一個復(fù)-MZM調(diào)制器調(diào)制后，通過一個4:1 保偏耦合器把4個載波信號復(fù)用在一起，由于兩個任意波形發(fā)生器的使用，其中AWG1產(chǎn)生第一個和第三個子帶，AWG2 產(chǎn)生第二個和第四個子帶，相鄰子帶攜帶的數(shù)據(jù)可以完全實現(xiàn)去相關(guān)。


圖5,124G DP-MB-OFDM發(fā)射機（顯示在圖中內(nèi)部左上角梳妝光源的光譜由APEX-UHR-OSA測量。）
　　APEX-UHR-OSA的重要作用就是調(diào)整CMZM工作點來產(chǎn)生DP-MA-OFDM信號。法國Orange Labs，第二個使用APEX UHR-OSA的用戶證實APEX UHR-OSA在調(diào)整45MHz副載波間隔的DP-MB-OFDM信號的高效性。 如圖6所示，APEX UHR-OSA允許靈活的顯示MZM同相I和正交Q臂0傳輸點，在調(diào)整他們的45MHz間隔的DP-MB-OFDM信號時具有很高的設(shè)備效率。”【3】此外，APEX UHR OSA可以用來協(xié)助調(diào)諧集成的Π/2.相移。

圖6.APEX UHR OSA在調(diào)整偏振復(fù)用OFDM子帶傳輸中的作用
　　 圖7(a)和圖7(b)描述了偏振復(fù)用OFDM子帶在調(diào)整CMZM工作點（標示為載波抑制）前后的光譜。



圖7. 偏振復(fù)用 OFDM子帶光譜 (上) 調(diào)整前，（下）調(diào)整后。
　　要求的4個光載波在發(fā)射機的輸出端通過一個方形平頂光帶通濾波器選出，該濾波器的帶寬為40GHz左右（圖5）。 圖8示出了APEX UHR OSA測量的100G DP-MB-OFDM信號光譜。 

圖8： APEX-UHR-OSA測量的DP-MB-OFDM光譜