超长距波分传输的前向纠错和新型光放大器技术

　　目前，超长距离密集波分复用光传输系统正沿着增大传输容量和延长传输距离这两个方向发展。每一次传输容量和传输距离的大幅度提升，都与市场需求和关键技术的突破这两方面紧密相关。回顾光传输系统的历史发展轨迹可以明显地看出，无电中继传输距离的每一次较大规模提升，总是基于新技术的采用和关键问题的克服而实现的，同时又伴随着对传输距离的新限制因素的出现。这些物理限制因素包括放大自发射辐射噪声积累、色度色散、非线性效应和偏振模色散等。在单信道10Gbps的ULH DWDM光传输中，又以前三种物理效应最为明显，而偏振模色散（PMD）效应主要在更高速率如40G传输系统中才明显起作用。为了应对这些技术挑战，诞生了多种技术，包括喇曼放大技术、前向纠错技术、色散补偿和非线性技术等。

　　本文将对基于解决放大自发射辐射噪声积累问题的一些关键使能技术进行简要介绍。

　　 一、放大自发辐射噪声和传输系统性能

　　放大自发辐射（ASE）噪声是光纤链路中光放大器生成的光噪声。所有的放大器都会带来额外的噪声，光放大器也一样。在EDFA中，铒离子周围的电子从基态被泵浦到激发态。在光信号穿过掺铒光纤（典型长度5-10米）时，前者从受激发的电子中抽取能量，信号也随之放大（通过受激辐射放大）。但是，电子会自发地回落到基态，同时随机辐射出光子。掺铒光纤的前端随机辐射生成的光子可在光纤的后部分获得放大。这种额外噪声可以由噪声指数（NF）描述，该参数说明了光放大器的放大特性有多“嘈杂”。实际应用中EDFA的噪声指数一般是6dB。由于光放大器不但能对输入的光信号和ASE噪声进行相同增益的放大，而且还会额外增加一部分ASE噪声功率，这种噪声还会沿着传输光纤路径积累起来。定义光信噪比（OSNR）为某信道的光功率与该信道波长上的ASE光功率之间的比值。显然，沿着传输光纤路径，OSNR数值是逐步降低（劣化）的。