高速光纤通信系统中全光信号处理技术分析

何胜发

（江苏省广电有线网络股份有限公司苏州分公司 江苏 苏州 215000）

1 引言

在当前时代背景下，由于人们对物联网、视频直播等技术具有较大需求，在不断扩大光纤通信系统的同时，对全光信号处理技术提出了要求。通过分析该系统中全光信号处理技术，能够生产高质量的光信号源，同时处理多路信号等。

2 研究高速光纤通信系统中全光信号处理技术的必要性

随着社会经济的发展以及人们生活质量的提高，人们对信号处理质量和效率提出了更高的要求。在高速光纤通信系统不断发展的背景下，其对大容量宽带的需求也不断增加，在对宽带容量进行拓展时，给全光信号处理技术提出了更高的挑战。由于光纤网络具有极强的复杂性，这主要是因为其混合了多种复用技术，导致难以对全光信号进行高质量、及时的处理。但是，通过对高速光纤通信系统中全光信号处理技术的研究，能够在保证信号处理质量的前提下同时处理多路光信号，且有效降低节点复杂度。在网络环境日益复杂的当下，能够在较低处理成本的基础上对全光信号进行高质量处理，满足人们对信号处理的需求，可以说，全光信号处理技术是高速光纤通信系统能够商用化的决定性技术。例如，全光波长转换技术、处理技术能够直接对信号波长进行处理，在保证信号处理质量的同时缩短处理时间，满足人们的需求。另外，还有基于模式色散的全光相关器，该技术能够对网络节点的成本进行有效降低，在保证信号传输的前提下提高信号处理质量，而且，能够避免因偏振、波长等因素导致的信号间串扰问题，具有极强的现实意义。

3 高速光纤通信系统中全光信号技术分析

在高速光纤通信系统中，其宽带容量较大，需要高效的全光信号处理技术对信号进行处理，甚至是对多路信号进行处理。从目前国内外研究现状来看，学者针对高速光纤通信系统中的全光信号处理技术进行了多方面的研究，具体如下。

3.1 全光波长转换技术

在使用全光波长转换技术对高速光纤通信系统的信号进行处理时，无需进行电-光或光-电转换，能够直接在光域进行光信号波长的转移，有效提升光信号波长的利用效率，并降低网络阻塞，可以说，全光波长转换技术是处理全光信号的重要基础技术。全光波长转换技术的基础是自相位调制（SPM），主要使用非线性光纤、放大器以及滤波器三部分，其中，通过滤波器能够对光谱进行偏置滤波，进而直接实现波长转换、信号处理，无需使用泵浦源就能够进行信号广播，这是全光波长转换技术方案中最为简单的一种。另外，通过在高速光纤通信系统中使用该技术对全光信号进行处理，还能够对信号进行放大、整形以及光时钟恢复，其中光时钟恢复也被称为3R再生技术。一般情况下，在使用全光波长转换技术时，主要是双向使用，通过使用信号放大器对信号进行放大处理，并使双向信号的光谱因SPM效应发生状况，进而避免信号串扰。而且，通过对信号的峰值功率进行调整，能够有效扩大光谱覆盖率。在以SPM为基础的全光波长转换技术实验中，通过将OTDM信号的输入信号速率调整在20～50Gb/s，那么皮秒脉冲光源输出中心波长为1 555.5nm，重复频率为10GHz，脉冲宽度为1.8ps，这样的脉冲序列通过信号放大设备能够得到光线令色点为1578n，色散斜率为0.013ps/nm2/km。在对信号进行调制后，能够得到不同波长的信号，通过反向传播，能够使OTDM信号处于正常色散区，并增加对称展宽，不仅实现信号再生，还提高全光信号的处理效率[1]。

3.2 基于模式色散的全光相关器技术

随着对高速光纤通信系统中光信号处理技术的不断研究，色度色散因具有极强的响应速度，被广泛应用于光信号处理方面。基于模式色散的全光相关器技术主要理论是频域转换原理，当向MMF中注入短脉冲时，能够通过对入射角度进行调整从而在光线中激励模式，得到近似矩形的时间响应，而由于离散模式的群速度不同，进而会得到类似二进制码型的脉冲响应。计算公式为：其中，Iout（t）指的是自相关结果，S（t）为信号码型，H（t）为脉冲响应，当脉冲响应为矩形响应且自相关结果为信号积分结果时，其公式则为：从而能够掌握脉冲响应宽度。例如，数值孔径、MMF分别为0.37和50m，那么其宽度为6ns[2]。基于模式色散的全光相关器无需增加其他的光源和非线性器件就能够对高速光纤通信系统中的全光信号进行有效处理，而且，能够对脉冲响应的宽度进行有效扩展，扩大其码元位数的范畴。而且，通过对MMF的数量数值孔径和纤芯进行增加，能够调整到更为合适的激励角度位置，进而激励更多模式、接收更多模式。另外，在实际使用过程中，能够通过使用较短长度的MMF获得相应的脉冲响应宽度，提高分辨率。相较于以往传统的全光相关器，基于模式色散的全光相关器能够有效避免其他色散对激光信号的干扰，降低对信号波长和宽度的限制，从而更好地处理全光信号[3]。

4 结论

综上所述，全光信号处理技术对高速光纤通信系统的发展及使用具有极强的现实意义。因此，相关人员应深入研究全光信号处理技术，并对其不断优化，根据实际情况选择合适的处理技术，从而提高全光信号处理质量和效率。