超高速超大容量超长距离光传输基础研究.ppt

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3U 5 超高速 Ultra HighSpeed 单通道100Gbit s超大容量 Ultra LargeCapacity 160通道超长距离 Ultra LongHaul 2000公里 3U 3U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 9 非线性导致光信号失真 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 1966 1970 1980 1995 2001 2015 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 相干光源 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100nm EDFA 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 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 主要研究内容 16 相干光源 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 相干光源 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 相干光源 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1dB 21 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 研究课题 23 全同