摘要:综述单模光纤最近新辟S波段的实验动态。首先介绍光纤从C波段和L波段扩充至S波段的过程,然后说明了S波段使用的掺铥光纤放大器和拉曼放大器的构成,最后报道了S波段的长途传输试验和C波段、L波段和S波段这三个波段联合运用试验的简况。
要害词光纤通信;C波段、L波段和S波段;掺铒光纤放大器;掺铥光纤放大器;拉曼放大
1前言
当今信息时代,众多通信用户日常需用的通信业务量不断快速增长,这使原有的C波段(1525-1565nm)和L波段(1570-1616nm)显得不够,故亟需发掘更多的传输波段。
在最新发现的1475-1510nm宽约35nm的S波段中,损耗和色散值都不太大,特性也较为平坦,适用于DWDM(密集波分复用),并且与C波段和L波段相连。但原来用于C波段和L波段的EDFA(掺铒光纤放大器)已明显地不适用该波段,而最近试制成功的掺铥光纤放大器(TDFA)可以对S波段提供有用的功率放大。
2用于S波段的TDFA
TDFA是通过在氟化物光纤的纤芯中掺铥(Tm3+)制成的,它可将增益带宽从S+1450--1480nm移至S波段1480-1510nm。TDFA有两种制作方法:1)采用1.4μm和1.56μm两个波长的泵浦;2)在纤芯中掺入高浓滤Tm3+。现有报道称用一个500mW、1.4μm泵浦源和双通结构掺入高浓度Tm3+(6×10-3质量百分比),可获得高达42%的功率转移效率。双通结构是通过波分复用耦合器将泵浦功率分别耦合到两段长度分别为3m和5m的掺铥光纤中,此掺铥光纤是Tm3+共掺ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF3)。试验结果,在1480-1510nm波段放大器增益为26dB,输出功率23.9dBm,噪声系数小于7dB,功率转移效率42%。现在TDFA可提供8路波长一同放大,每路载荷信号10Gb/s,因而总的信号速率为80Gb/s。
3用于s波段的拉曼放大器
从最近发表的研究报道得到,在S波段采用“全拉曼”放大器作为沿线放大器,可以补偿1488-1518nm光纤线路的损耗和色散,也可用作发送端和接收端放大器。拉曼放大包含两部分:1)沿线分布放大;2)两级组合的分立放大器。
S波段的拉曼放大器第一个传输试验是采用6个各长100km的NZDSF(非零色散位移光纤)环路盘,该光纤的零色散波长位于1400nm以下,仍符合G.655标准的要求,可避免四波混频,且具有较小的色散斜率,并与拉曼放大器中的DCF(色散补偿光纤)的色散斜率相匹配。为了进行多路传输,利用40个可调谐DFB(分布反馈式)激光管,波长间隔为100GHz,由阵列波导光栅(AWG)作为合波器,合成40路覆盖1488.5-1517.9nm。每个波长各通过MZ(马赫-曾德尔)调制器受到10Gb/sNRZ数字信号的调制。这就形成40×10=400Gb/s信号经过拉曼放大器沿6×100=600km光纤线路传输,相当于400×600=240(Tb/s).km传输,试验结果表明,在30μm宽的波段,色散变化为200ps/nm,经过600km传输后光信噪比在0.1nm内约为23dB,各路间的差异不大于3dB,眼图和输出谱图都很好。甚至在某一种除去仍没有引起四波混频的串扰,总的来说,S波段传输和拉曼放大器的试验结果是合乎通信要求的。
第二个传输试验是在整个S波段有20路光信号波长,间隔为200GHz,共占用1493-1523nm的30nm宽度。调制的数字信号速率10.67Gb/s,传输线路用标准的单模光纤,分10段,总距离867km,沿线共有11个拉曼放大器串接。每一放大器可提供增益30dB,噪声系数5.5dB,放大器每路输入功率+1dBm,平均每一放大器输出功率+14dBm,实际上每个拉曼放大器的输出功率至少有+19dBm。试验结果表明,平均接收的光信噪比在0.1nm带宽内约为20.7dB。对于数字信号10.67Gb/s,没有利用任何纠错码方式,误码率小于10-12。总之,S波段的这些长途线路试验取得了令人满足的结果。
4C、L、S三波段联合运用试验
在国际会议上公开报道的大容量光纤传输系统中,最近的最高记录是在一根光纤上同时传输数字信号速率高达10Tb/s数量级的DWDM系统。显然,这样的大容量系统必须联合运用C波段、L波段和s波段三个波段,以提供现阶段光纤可能实现的最大波宽。具体地说,这个大容量系统需要占用1475-1610nm可能的波段,它包括了S波段1476.81-1508.01nm、C波段1526.83-1563.05nm和L波段1570.01-1610.06nm。按波长间隔50GHz计,S波段约容纳85路,C波段约容纳92路,L波段约容纳96路,总共273路。每路波长受数字信号40Gb/s调制,总的数字信号达到273×40Gb/s=10.92Tb/s。
在这样由三个波段联合运用的实验线路中,C波段和L波段两个波段使用EDFA,S波段则使用最近试制成功的TDFA,此外还加用拉曼光纤放大器。由于各路波长间隔很近,发送端S波段的85路激光管分成43路和42路两组,分别由两个AWG复接,实行数字调制,两组信号利用偏振复接器合成,即一组水平偏振和一组垂直偏振信号合成,然后,S波段全部信号与C波段、L波段合成为一个总的波段。同理,在接收端,S波端与C波段、L波段分开后,须按照不同偏振分成两组。
实验线路117km包含两段,各有纯石英纤芯光纤(PSCF)40km和反向色散光纤(RDF)19km、18km。实验测得,三个波段的光信噪比很均匀,三个波段各路接收数字信号的误码率都小于10-9,有些波长甚至小于10-12,三个波段的眼图清楚。总之,由三个波段(S波段、C波段、L波段)联合运用的大容量10Tbs/的光纤传输系统,实验表明是实际可行的。