高速光纖通信系統中全光信號處理技術分析

何勝發

（江蘇省廣電有線網絡股份有限公司蘇州分公司 江蘇 蘇州 215000）

1 引言

在當前時代背景下，由于人們對物聯網、視頻直播等技術具有較大需求，在不斷擴大光纖通信系統的同時，對全光信號處理技術提出了要求。通過分析該系統中全光信號處理技術，能夠生產高質量的光信號源，同時處理多路信號等。

2 研究高速光纖通信系統中全光信號處理技術的必要性

隨著社會經濟的發展以及人們生活質量的提高，人們對信號處理質量和效率提出了更高的要求。在高速光纖通信系統不斷發展的背景下，其對大容量寬帶的需求也不斷增加，在對寬帶容量進行拓展時，給全光信號處理技術提出了更高的挑戰。由于光纖網絡具有極強的復雜性，這主要是因為其混合了多種復用技術，導致難以對全光信號進行高質量、及時的處理。但是，通過對高速光纖通信系統中全光信號處理技術的研究，能夠在保證信號處理質量的前提下同時處理多路光信號，且有效降低節點復雜度。在網絡環境日益復雜的當下，能夠在較低處理成本的基礎上對全光信號進行高質量處理，滿足人們對信號處理的需求，可以說，全光信號處理技術是高速光纖通信系統能夠商用化的決定性技術。例如，全光波長轉換技術、處理技術能夠直接對信號波長進行處理，在保證信號處理質量的同時縮短處理時間，滿足人們的需求。另外，還有基于模式色散的全光相關器，該技術能夠對網絡節點的成本進行有效降低，在保證信號傳輸的前提下提高信號處理質量，而且，能夠避免因偏振、波長等因素導致的信號間串擾問題，具有極強的現實意義。

3 高速光纖通信系統中全光信號技術分析

在高速光纖通信系統中，其寬帶容量較大，需要高效的全光信號處理技術對信號進行處理，甚至是對多路信號進行處理。從目前國內外研究現狀來看，學者針對高速光纖通信系統中的全光信號處理技術進行了多方面的研究，具體如下。

3.1 全光波長轉換技術

在使用全光波長轉換技術對高速光纖通信系統的信號進行處理時，無需進行電-光或光-電轉換，能夠直接在光域進行光信號波長的轉移，有效提升光信號波長的利用效率，并降低網絡阻塞，可以說，全光波長轉換技術是處理全光信號的重要基礎技術。全光波長轉換技術的基礎是自相位調制（SPM），主要使用非線性光纖、放大器以及濾波器三部分，其中，通過濾波器能夠對光譜進行偏置濾波，進而直接實現波長轉換、信號處理，無需使用泵浦源就能夠進行信號廣播，這是全光波長轉換技術方案中最為簡單的一種。另外，通過在高速光纖通信系統中使用該技術對全光信號進行處理，還能夠對信號進行放大、整形以及光時鐘恢復，其中光時鐘恢復也被稱為3R再生技術。一般情況下，在使用全光波長轉換技術時，主要是雙向使用，通過使用信號放大器對信號進行放大處理，并使雙向信號的光譜因SPM效應發生狀況，進而避免信號串擾。而且，通過對信號的峰值功率進行調整，能夠有效擴大光譜覆蓋率。在以SPM為基礎的全光波長轉換技術實驗中，通過將OTDM信號的輸入信號速率調整在20～50Gb/s，那么皮秒脈沖光源輸出中心波長為1 555.5nm，重復頻率為10GHz，脈沖寬度為1.8ps，這樣的脈沖序列通過信號放大設備能夠得到光線令色點為1578n，色散斜率為0.013ps/nm2/km。在對信號進行調制后，能夠得到不同波長的信號，通過反向傳播，能夠使OTDM信號處于正常色散區，并增加對稱展寬，不僅實現信號再生，還提高全光信號的處理效率[1]。

3.2 基于模式色散的全光相關器技術

隨著對高速光纖通信系統中光信號處理技術的不斷研究，色度色散因具有極強的響應速度，被廣泛應用于光信號處理方面。基于模式色散的全光相關器技術主要理論是頻域轉換原理，當向MMF中注入短脈沖時，能夠通過對入射角度進行調整從而在光線中激勵模式，得到近似矩形的時間響應，而由于離散模式的群速度不同，進而會得到類似二進制碼型的脈沖響應。計算公式為：其中，Iout（t）指的是自相關結果，S（t）為信號碼型，H（t）為脈沖響應，當脈沖響應為矩形響應且自相關結果為信號積分結果時，其公式則為：從而能夠掌握脈沖響應寬度。例如，數值孔徑、MMF分別為0.37和50m，那么其寬度為6ns[2]。基于模式色散的全光相關器無需增加其他的光源和非線性器件就能夠對高速光纖通信系統中的全光信號進行有效處理，而且，能夠對脈沖響應的寬度進行有效擴展，擴大其碼元位數的范疇。而且，通過對MMF的數量數值孔徑和纖芯進行增加，能夠調整到更為合適的激勵角度位置，進而激勵更多模式、接收更多模式。另外，在實際使用過程中，能夠通過使用較短長度的MMF獲得相應的脈沖響應寬度，提高分辨率。相較于以往傳統的全光相關器，基于模式色散的全光相關器能夠有效避免其他色散對激光信號的干擾，降低對信號波長和寬度的限制，從而更好地處理全光信號[3]。

4 結論

綜上所述，全光信號處理技術對高速光纖通信系統的發展及使用具有極強的現實意義。因此，相關人員應深入研究全光信號處理技術，并對其不斷優化，根據實際情況選擇合適的處理技術，從而提高全光信號處理質量和效率。