[發(fā)明專利]支持相干光網(wǎng)絡(luò)的WDM柵格頻率標(biāo)準(zhǔn)的光源管理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410017809.5
• 申請(qǐng)日: 2014-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN103780311A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易興文;張靜;陳雪梅;張洪波;鄧明亮;邱昆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)，特別涉及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處通常采用直接探測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)、解調(diào)，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。然而，直接探測(cè)技術(shù)接收靈敏度低、頻譜利用率低等固有缺陷，使得其不適用于長程骨干網(wǎng)傳輸。相干探測(cè)的接收靈敏度高、頻譜利用率高，更有利于提高頻譜利用率，實(shí)現(xiàn)大容量、長距離的光纖傳輸。盡管目前相干光探測(cè)的成本還比較高，可以預(yù)見的是，如果可以實(shí)現(xiàn)在硅光子平臺(tái)上開發(fā)相干接收機(jī)，有可能顯著降低相干探測(cè)的成本，使得相干接收機(jī)更廣泛的應(yīng)用于各種光通信網(wǎng)中。

目前，光網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)大都采用波分復(fù)用（WDM）的方式。為了滿足光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要，WDM相干光網(wǎng)絡(luò)極有可能成為未來光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要模式。傳統(tǒng)的波分復(fù)用方式，大都采用半導(dǎo)體激光器或者可調(diào)諧激光器。半導(dǎo)體激光器的優(yōu)點(diǎn)在于尺寸小、耦合效率高、響應(yīng)速度快等；可調(diào)諧激光器則可以減少系統(tǒng)中激光器的數(shù)量，提高網(wǎng)絡(luò)靈活性、降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度。然而，半導(dǎo)體激光器的波長和頻率穩(wěn)定性、輸出光功率等自身限制仍然是限制光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展的主要因素。尤其是相干探測(cè)的WDM網(wǎng)絡(luò)對(duì)激光器頻率穩(wěn)定要求更高。

WDM網(wǎng)絡(luò)中，多波長LD、LD陣列或者寬譜光源可以解決多波長問題，國際通信聯(lián)盟(ITU)規(guī)定了光纖通信中光載波信道間距為100GHz或50GHz，相應(yīng)的波長間距分別為0.8nm和0.4nm，這便要求各信道上的分布反饋式（Distributed?Feedback?Laser，DFB）激光器的波長有較高的穩(wěn)定度。在一個(gè)較大規(guī)模的WDM網(wǎng)絡(luò)中會(huì)使用到大量的激光器，但是這些激光器的波長都是各自獨(dú)立控制，并沒有全局的協(xié)作。一旦有某個(gè)激光器的波長出現(xiàn)了偏移，將對(duì)相鄰的WDM信道產(chǎn)生串?dāng)_，WDM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越大，出現(xiàn)激光器波長偏移的概率就增加，其造成的串?dāng)_問題越嚴(yán)重。

同時(shí)，當(dāng)前WDM光網(wǎng)絡(luò)受國際電信聯(lián)盟（ITU-T）波長網(wǎng)格和頻譜資源的限制，傳輸鏈路通常被超額配置了頻譜，頻譜資源利用率較低，無法有效的承載低速業(yè)務(wù)和超高速業(yè)務(wù)。打破傳統(tǒng)WDM柵格定義的理念和技術(shù)，采用微柵格的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將成為未來光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。特別是隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸容量、動(dòng)態(tài)性和靈活性要求的提升，基于微柵格的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將成為未來光網(wǎng)絡(luò)的主流架構(gòu)，如向著12.5GHz間隔發(fā)展，會(huì)進(jìn)一步增加對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求。然而，電信級(jí)激光器即使采用波長鎖定器將頻率鎖定于國際電信聯(lián)盟（ITU）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)頻率，仍有大約2GHz的精度差，將嚴(yán)重影響傳輸性能，WDM網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳輸?shù)牟ㄩL不規(guī)范。在進(jìn)一步增加頻譜效率的需求下，所有WDM通道可能以超通道的方式傳輸，不再采用傳統(tǒng)WDM的頻率間隔，這樣對(duì)激光器的要求就無法通過分離的激光器控制來完成。

相干探測(cè)技術(shù)的數(shù)字信號(hào)處理中，需要進(jìn)行信號(hào)同步、頻偏估計(jì)、相位噪聲估計(jì)、判決等處理。相干探測(cè)技術(shù)中的數(shù)字信號(hào)處理主要是頻偏估計(jì)和相位噪聲估計(jì)。長距離光纖傳輸時(shí)，需要采用大抽頭系數(shù)的有限沖激響應(yīng)濾波器（FIR）實(shí)現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償，可以通過重疊頻域色散均衡（OFDE）等技術(shù)減少FIR的抽頭系數(shù)。短距離傳輸時(shí)，可以采用較少抽頭系數(shù)的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)相位噪聲補(bǔ)償。此時(shí)，一個(gè)顯著問題是頻偏估計(jì)，它的運(yùn)算復(fù)雜度高、耗能較大，極大限制了相干探測(cè)技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。尤其，考慮到激光器大約有2GHz的頻率漂移，直接探測(cè)下可能造成接收靈敏度的下降，相干探測(cè)下會(huì)增加頻偏估計(jì)算法的復(fù)雜度，并且相干接收機(jī)中頻偏估計(jì)是主要的能耗模塊。此外，相干探測(cè)對(duì)激光器的線寬要求比較高，尤其是隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的升級(jí)，需要采用高頻譜效率的調(diào)制格式，將對(duì)線寬的要求更高。因此，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是使用外腔激光器（ECL）獲得窄線寬輸出，但是，相應(yīng)的成本也比較高。因此，頻率穩(wěn)定的相干光網(wǎng)絡(luò)可以有效降低能耗、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，提升性能，是應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)的必備條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種使得光網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)通道的光源都被準(zhǔn)確鎖定于規(guī)定的頻率上，并具有一定的光信噪比，能夠支持相干光網(wǎng)絡(luò)的WDM柵格頻率標(biāo)準(zhǔn)的光源管理方法，簡化相干光接收機(jī)的復(fù)雜度和耗能。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采樣的技術(shù)方案是，支持相干光網(wǎng)絡(luò)的WDM柵格頻率標(biāo)準(zhǔn)的光源管理方法，包括：

光頻梳生成器產(chǎn)生具有間距精確的光頻梳；

光頻梳生成器將光頻梳發(fā)送到各光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處；或者，光頻梳經(jīng)解復(fù)用器后，將解復(fù)用后的各光譜線發(fā)送到對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；

各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)從光頻梳中提取相應(yīng)的單個(gè)光譜線，或者，直接獲取經(jīng)解復(fù)用器后單個(gè)光譜線；光頻梳的單個(gè)光譜線作為本地發(fā)送用的光載波、接收用的本振光、或者作為本地激光器的注入光。