超高速超大容量超长距离光传输基础研究.ppt

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1、超高速超大容量超长距离光传输基础研究光网络是信息社会基础结构的支撑多家知名机构预测光纤通信未来3贝尔实验室预测（2008）电信网宽带用户数将达到50亿骨干网的流量将增长100倍单通道速率将从10G到300G通道波长数将大于1000信息爆炸时代面临挑战现有骨干网系统不堪重负4光传输系统扩容势在必行扩容途径高质业务需求剧增但同时面临传输距离挑战通道数传输速率未来光通信系统的演进3U5超高速(Ultra-HighSpeed)——单通道100Gbit/s超大容量(Ultra-LargeCapacity)——160

2、通道超长距离(Ultra-LongHaul)——2000公里3U3U3U已成为国际研究热点和技术制高点6预计十年后将大规模商用，当下是基础研究获得突破的契机，也是我国步入世界先进光通信行业的战略机遇期。3U瓶颈1频谱效率限制传输容量7提高谱效率是亟待解决的问题3U瓶颈2光纤色散影响传输速率和距离8光纤色散导致光信号脉冲展宽，造成误码并影响通信质量光通信速率越高，光纤色散越严重光传输距离越长，光纤色散影响越大信号距离3U瓶颈3非线性影响传输容量和距离93U要求40G系统准线性目标非线性影响10G系统非线性导

3、致光信号失真、串扰，降低了谱效率，制约了传输容量和距离传输通道数越多，非线性影响越大传输速率越高，非线性影响越大传输距离越长，非线性影响越大光信噪比谱效率196619701980199520012015光纤通信理论低损光纤室温激光器单模光纤长波长激光器波分复用先进调制超高速超大容量超长距离光纤色散高谱效率第一次突破非线性抑制三个瓶颈一直是制约光通信发展的核心问题高谱效率光通信技术发展史国际光通信多次飞跃的实践证明每一次重大突破均与本课题科学问题直接相关高谱效率非线性抑制光纤色散主要研究内容11编码与调制1

4、编码与调制2…...编码与调制160分波合波分波1.全相干发射与接收理论2.3U光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论3.3U系统高谱效率光编码调制理论和方法4.非线性抑制及协同理论研究内容1全相干发射与接收理论12面临问题非相干接收无法满足3U相干接收本振(LO)锁相技术复杂解决途径：基于双波长传输的相关接收优点灵敏度高选择性强非线性抑制能力强接收端对比从10nm展宽到100nmEDFA研究内容1全相干发射与接收理论各通道同步且正交相干光源双波长相关飞秒激光器同步时钟梳状滤波器高非线性光纤梳状滤波器嵌套式调制

5、阵列90°偏振1160…23…12316050GHz25GHz用于远端相关接收光源和发送举例频率相位延时和功率同时可控的高相干全通道光源发送端对比EDFA飞秒激光器同步时钟AWG/Interleaver非线性晶体光纤AWG/Interleaver嵌套式调制阵列90°偏振光源和发送举例主要研究内容16编码与调制1编码与调制2…...编码与调制160分波合波相关接收1相关接收2…...相关接收160分波1.全相干发射与接收理论3.3U系统高谱效率光编码调制理论和方法4.非线性抑制及协同理论2.3U光传输复杂光

6、纤色散与多阶均衡理论研究内容2精确色散管理理论面临问题：因工艺、类型等多维度动态变化，色散变化复杂，解决问题成本高昂目前色散补偿后的残余色散50ps/nm，无法满足3U系统需求17设计结构实验测试：4阶色散补偿能够达到0.02ps/nm/km精度要达到0.01ps/nm/km有待于进一步深入研究解决途径：揭示超高速光传输高阶（4阶）色散机理建立超高速光传输精确色散管理理论目标5年后达到160波同时补偿，残余色散小于10ps/nm主要研究内容18编码与调制1编码与调制2…...编码与调制160分波合波相关接

7、收1相关接收2…...相关接收160分波1.全相干发射与接收理论4.非线性抑制及协同理论2.3U光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论3.3U系统高谱效率光编码调制理论和方法研究内容3高谱效率光编码调制理论面临问题：非线性效应制约星座空间利用率受调制失真和OSNR限制解决途径：提出多阶调制及多维度调制理论，超强纠错编码及MZM多层嵌套方法目标：揭示3U系统准线性调制机制揭示高谱效率的途径、机理与容量限机理达到2.5bit/s/Hz高谱效率19主要研究内容20编码与调制1编码与调制2…...编码与调制160分波合

8、波相关接收1相关接收2…...相关接收160分波1.全相干发射与接收理论4.非线性抑制及协同理论2.3U光传输复杂光纤色散与多阶均衡理论3.3U系统高谱效率光编码调制理论和方法研究内容4非线性抑制及协同理论目标：3U传输系统非线性代价小于1dB21脉冲宽度脉冲中心位置色散图非线性频移面临问题160通道复杂非线性影响解决途径：采用全波段光同步有序控制通道脉冲控制数据比特光程差与国外同类研究对比22国外本课题光源及波长稳定性每波长