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闫慧文,易小刚. 非线性补偿相干光纤传输系统的通信性能预测[J]. 光通信技术,2020,44(12):11-15.

非线性补偿相干光纤传输系统的通信性能预测

闫慧文,易小刚*

(太原理工大学 物理与光电工程学院,太原 030024)

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摘要:对于完全补偿了信号-信号间非线性相互作用的相干光纤传输系统,系统的通信性能主要受到非线性信号-噪声间相互作用(NSNI)的限制。提出了全阶NSNI的理论模型,以速率为256 Gb/s、调制格式为基于偏振复用的16阶正交振幅调制(16QAM)信号的奈奎斯特光传输系统为例,对全阶NSNI模型进行了验证。实验结果表明:仅考虑一阶和二阶NSNI效应会高估系统的通信性能,全阶NSNI模型则能较准确地反映NSNI效应对系统的影响。

关键词:相干光通信;非线性补偿;数字后向传输算法;非线性信号-噪声相互作用;信噪比

中图分类号:TN913.7 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)12-0011-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.12.003

0 引言
       借助于强大的光学相干检测和数字信号处理(DSP)技术,光纤传输系统中的线性损伤(如色散和偏振模色散)可以在接收机处进行数字补偿。由光纤Kerr效应引起的非线性传输损伤成为相干检测光传输系统的主要损伤源。近年来,人们提出了许多非线性补偿(NLC)方案以减少光纤Kerr效应引起的非线性效应的影响[1-4]。其中,数字后向传输(DBP)技术被认为是补偿线性和非线性损伤的最合适的方法之一。
  DBP技术可以完美地补偿光纤传输系统中任何确定性的非线性效应,故系统性能主要受限于不确定性效应的影响,如非线性信号-噪声间相互作用(NSNI)和偏振模色散。到目前为止,已经有许多文献对DBP系统中的NSNI效应进行了研究[5-8],也提出了DBP系统中的信噪比(SNR)的演化表达式[9-11]。这些表达式考虑到了信号和线性放大自发辐射(ASE)噪声之间相互作用的一阶NSNI效应。然而,在多跨段DBP传输链路中,信号和ASE噪声的共同传输不仅会产生一阶NSNI,而且还会产生二阶NSNI[12]。本文在此基础上提出全阶NSNI效应的理论模型,对光纤传输系统的性能进行预测分析。

4 结束语
       对于补偿了非线性损伤的光纤通信系统,信号和噪声间的非线性相互作用将是主要的损伤源。本文提出了信号-噪声间相互作用的完整理论模型,并对该模型进行了模拟验证。实验结果表明:仅考虑一阶或二阶NSNI效应会高估系统的通信性能,尤其在高入纤功率的情况下,这一现象更加明显。本文提出的全阶NSNI模型则可以较准确地预测系统的传输性能,并且该模型可适用于不同的非线性补偿方案。