FBG和DCF在10G DWDM系统中的实验比较

作者：H.S.Fews,
M.F.C.Stephens,
A.Straw,
W.Forysiak,
B.K.Nayar 
and L.M.Gleeson,
Broadband Networks,
Ericsson,
New Century Park, Coventry,
CV3 1HJ, UK. marc.stephens@ericsson.com
翻译：凌云光子技术有限公司 Dr. Zhao Yongpeng,  River Tian 。
摘要： 我们实验比较了宽带FBG和传统色散补偿光纤DCF在525KM 40×10Gdwdm系统中性能。这里提出了采用FBG补偿的优化配置方案。
引言
　　近年来啁啾光纤光栅FBG已经被确定为减小色散效应的一种可行方案[1-3]。FBG补偿方式的主要优点包括：低插入损耗，低非线性效应以及体积小。典型地，FBG色散补偿的应用在过去主要局限在通道数较少的系统中，这是由于把大光栅链拼接在一起而保持低插入损耗是非常困难的。基于超结构取样光栅的多通道啁啾FBG的出现消除了FBG的这种应用局限，为其在DWDM系统中实际有效应用开辟了道路。宽带FBG的可能应用领域为新兴城域和短距区域网应用，所覆盖的距离最高为500km。到目前位置，还很少有关于这个距离范围内的最佳色散补偿技术的评价报道。
　　在这篇文章中，我们比较了光纤和FBG为基础的色散补偿技术，分析了40个100G间隔的10G通道525km SSMF传输性能。评价了FBG色散补偿模块几种不同系统配置的特性，并和典型的DCF方案做了比较。结果表明，和DCF短距应用相比，通过广范地取消中间阶段放大器， FBG可以提供优越的色散补偿性能。可是，部署混合的单段放大器和中间阶段放大器，可能能够有效地获得最佳系统性价比。
实验配置
　　我们通过图1所示的配置来评价FBG的性能。终端包括40个100GHz间隔的C带通道，传输线路为7段75km光纤段。每个光纤段包含可变衰减器来平衡损耗。具体的测试配置如下：
  
（i）分布式中间段补偿(Distributed Mid-Stage Compensation)
　　该配置允许最直接的比较FBG和DCF技术。图中标明DCF模块和其有效的SSMF补偿长度。接着6个84km DCF用等效的FBG来取代，但是维持恒定的中间段损耗。
（ii）分布式单段补偿
　　FBG的插入损耗为2.30.5dB，而DCF的插损为8.10.5dB，为了利用FBG低损耗特性，FBG被移到每跨段的开始位置，中间段放大器由具有相同增益的单段放大器取代，这减少了每个EDFA的噪声指数1dB.
(iii)集总式中间阶段补偿)
　　3dB跨段损耗的增加（ii）需要更高的输出功率以维持相同的OSNR。为了避开这个问题，我们评价了在终端放置所有FBG色散补偿器的性能，在这个配置中，RX和TX放大器分别包含补偿273km和252km色散的补偿器件。图2表明DCF和FBG色散补偿方案的剩余色散非常接近。我们目标为欠补偿~0.2ps(nm.km)，这允许补偿传输中的SPM。
  
结果
  
　　图3显示了四种不同配置的结果，Q2 为所有波长的平均值，显示了总的性能趋势，正如期望的那样，中间段FBG补偿配置和使用DCF具有相似的趋势，在由传输光纤的非线性导致的高功率滚降之前，这两种情况的Q值和发射功率几乎成线性关系。可以看出，由于在DCF中有很大的非线性作用，分布式FBG的性能劣化出现的比DCF要晚的多。
　　当FBG放在跨距之前（配置ii）由于入射传输光纤的光功率较低，我们看到性能和功率之间有更好的线性关系，由于7个跨距中有5个跨距的线路衰耗比其他两个多3DB，性能出现劣化，但由于单级放大改善了噪声指数，可以抵消这个劣化。可以看出提高发射光功率可以提高性能，但这通常并不是经济有效的方式。
　　最后一种情况，当FBG 被集中用在两个终端放大器的中间（配置iii），在低发射光功率时具有较好的性能，该方式结合了单级放大系统的低噪声和低跨距衰耗，使性能得到改善。我们看到这个配置的发射功率允许比采用传统的DCF小4dB，而只有0.5dBQ 代价。图4显示了这种最佳FBG配置的接收光谱，OSNR和眼图。这表明了在更高的信道发射功率时，眼图闭合，而此时分布式色散补偿有更优越的性能。

结论
　　比较了DCF和多通道啁啾FBG四种配置在40个10G 通道525公里SSFM传输性能，DCF和FBG在分布式色散补偿时有相似的性能。在传输跨段中添加FBG是可行的，因为FBG具有低插入损耗，允许采用更便宜，低噪声指数，单级放大器。但减少的放大噪声不足以抵消由于增加跨距衰耗而引起的代价。把FBG集中在终端放大器的中间，在其他地方采用一级放大，可以在放大器成本，性能和发射功率之间获得最佳折中平衡。