光信噪比(OSNR)測(cè)量解決方案

    基于ROADM網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，為測(cè)試光信噪比提出了新的挑戰(zhàn)。JDSU偏振分束法可以準(zhǔn)確真實(shí)測(cè)試ROADM光信噪比。

　　可再配置光分插復(fù)用器(ROADMs)是構(gòu)建動(dòng)態(tài)的可重構(gòu)密集波分復(fù)用(DWDM)網(wǎng)絡(luò)或智能光網(wǎng)絡(luò)(AON)的關(guān)鍵元件。AON加速了三重播放服務(wù)的展開，并使先進(jìn)的波長(zhǎng)應(yīng)用能夠在更低的成本上實(shí)現(xiàn)。

　　雖然基于ROADM的網(wǎng)絡(luò)更加經(jīng)濟(jì)，但是它們也為光學(xué)測(cè)試提出了新的測(cè)量挑戰(zhàn)。光信噪比(OSNR)是光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中預(yù)測(cè)系統(tǒng)誤碼率(BER)的關(guān)鍵性能參數(shù)。使用一個(gè)光譜分析儀可以相當(dāng)容易地測(cè)量光信噪比(OSNR)?，F(xiàn)在，由于基于ROADM的網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，必須利用新的測(cè)量方法。

　　ROADM網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)h

　　在以可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)為基礎(chǔ)的高速光纖網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)通道都可以穿越通過(guò)不同的路徑、光放大器和分插濾波器。由于這些不同的途徑，相鄰?fù)ǖ赖脑肼暦瓤赡苁遣煌?。用于可再配置光分插?fù)用器(ROADMs)內(nèi)部解復(fù)用通道時(shí)的在線濾波器也抑制了光纖通道之間的噪聲。因此，使用線性內(nèi)插法(帶外測(cè)量)沒(méi)有給出在實(shí)際通道波長(zhǎng)位置所出現(xiàn)的噪聲，產(chǎn)生了不正確的光信噪比(OSNR)數(shù)值。要獲得真實(shí)的光信噪比(OSNR)數(shù)值，需要帶內(nèi)光信噪比(OSNR)測(cè)量。
　　
光信噪比(OSNR)測(cè)量解決方案

　　要測(cè)量真實(shí)的光信噪比(OSNR)，必須獲得可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)濾波器光傳輸帶內(nèi)的噪聲，或帶內(nèi)噪聲?？梢圆捎萌N方法來(lái)進(jìn)行“帶內(nèi)”噪聲測(cè)量：

　　1.使用傳統(tǒng)光譜分析器(OSA)的肩部法軟件解決方案；2.偏振差異檢測(cè)，有限的零偏振技術(shù)；3.偏振分束法，高級(jí)的零偏振技術(shù)。

　　在下文中對(duì)這三種解決方案進(jìn)行了更加詳細(xì)的分析。

　　·肩部法

　　某些測(cè)試儀表供應(yīng)商聲稱，即使自動(dòng)光信噪比(OSNR)測(cè)量是錯(cuò)誤的，但是人們可以通過(guò)肉眼可見的標(biāo)記手動(dòng)測(cè)量光信噪比(OSNR)。這就是肩部法。“肩部法”的基礎(chǔ)是一個(gè)假設(shè)。

　　在高速光纖網(wǎng)絡(luò)中，光學(xué)信號(hào)的帶寬差不多和濾波器帶寬一樣大，造成噪聲與信號(hào)之間非常平滑地過(guò)渡。

　　在ROADM網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致濾波波形變窄，這使得即使在10Gbps為準(zhǔn)確的噪聲測(cè)量而檢測(cè)一個(gè)凸起也幾乎是不可能的。

　　肩部法不可能在10Gbps或更高(40/43Gbps)的數(shù)據(jù)傳輸率上準(zhǔn)確地測(cè)量高速網(wǎng)絡(luò)中的帶內(nèi)噪聲基底，這樣就不可能測(cè)量真實(shí)的光信噪比(OSNR)。

　　·偏振差異檢測(cè)

　　偏振差異檢測(cè)是以零偏振原理法則為基礎(chǔ)，而支持這一法則的事實(shí)是，光學(xué)傳輸信號(hào)包括了任意的偏振光，而放大自發(fā)輻射噪聲(ASE)只包括了非偏振光。在光路中安裝一個(gè)光纖偏振器，根據(jù)輸入信號(hào)的偏振狀態(tài)(SOP)，它會(huì)阻塞或傳遞光學(xué)信號(hào)。偏振分束器會(huì)將輸入信號(hào)分離成兩個(gè)正交偏振狀態(tài)(SOP-1和SOP-2)，抑制了偏振傳輸信號(hào)，并傳送了非偏振噪聲。雖然并不是普遍性的，但是某些業(yè)內(nèi)人士相信，通過(guò)分離兩個(gè)正交偏振，總是會(huì)有顯示噪聲肩部的條件，這樣可以直接測(cè)量帶內(nèi)噪聲。

　　在ROADM系統(tǒng)中，光學(xué)傳輸信號(hào)的偏振狀態(tài)在各個(gè)通道中有所不同。偏振分束器提供了一個(gè)固定的偏振狀態(tài)。偏振傳輸信號(hào)的抑制取決于輸入信號(hào)與偏振分束器之間偏振狀態(tài)的匹配，抑制可以在15分貝到20分貝不等改變。但是信號(hào)的抑制在各個(gè)通道中有所不同。而這導(dǎo)致用這種方法會(huì)帶來(lái)很高的測(cè)量不確定性。

　　使用偏振差異檢測(cè)不可能可靠地測(cè)量帶內(nèi)噪聲，因此也不可能測(cè)量真實(shí)的光信噪比(OSNR)。

　　·光學(xué)偏振分束法

　　偏振差異檢測(cè)的缺點(diǎn)在于偏振傳輸信號(hào)的抑制取決于傳輸信號(hào)和偏振分束器之間偏振狀態(tài)的匹配。JDSU提供了一種改進(jìn)的解決方案，它使用一個(gè)集成可變偏振控制器，將輸入信號(hào)的偏振調(diào)整到與偏振分束器相匹配。這種方法被稱作光偏振分束(OPS)法。

 

 

　　利用一個(gè)偏振控制器，使輸入信號(hào)的偏振狀態(tài)適合于偏振信號(hào)最大抑制的偏振分束器。偏振分束器會(huì)將偏振狀態(tài)分成兩個(gè)正交狀態(tài)(SOP-1和SOP-2)。對(duì)于每個(gè)光通道，都要對(duì)偏振控制器進(jìn)行個(gè)別調(diào)整。同時(shí)使用SOP-1和SOP-2的測(cè)量結(jié)果，可獲得真實(shí)的光信噪比(OSNR)。

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　　圖2顯示了三通道10Gbps系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)由100GHz濾光器構(gòu)建的可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)的光譜。

 

　　綠色跡線顯示了用光譜分析器(OSA)測(cè)量的信號(hào)+噪聲。紅色跡線顯示了偏振傳輸信號(hào)的抑制，它指出了使用光偏振分束(OPS)法所測(cè)量的噪聲基底(帶內(nèi)噪聲)，并因而得到了真實(shí)的光信噪比(OSNR)。

　　光偏振分束(OPS)法將會(huì)為每一個(gè)通道單獨(dú)地抑制傳輸信號(hào)而得到帶內(nèi)噪聲。不會(huì)由于缺少肩部或由于高帶寬信號(hào)(例如，在40Gbps或100Gbps)，而受任何限制。

　　利用光偏振分束(OPS)法可以在獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸率和調(diào)制格式的所有條件下非常準(zhǔn)確地測(cè)量全部光通道的真實(shí)光信噪比(OSNR)。

　　測(cè)試結(jié)果

　　為了檢驗(yàn)用于測(cè)量ROADM網(wǎng)絡(luò)中真實(shí)的光信噪比(OSNR)的不同方法，使用下面有八個(gè)通道通過(guò)兩個(gè)可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)的測(cè)試設(shè)置(如圖3所示)。

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　　第1、第2、第4和第8通道通過(guò)了可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)中的快速路徑。

　　第3、第5、第6和第7通道插入在可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)中。

　　測(cè)試結(jié)果如下表

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　　傳統(tǒng)的帶外光信噪比(OSNR)測(cè)量在八個(gè)通道中的五個(gè)失敗了(S欄中紅色)，誤差在3-13dB。對(duì)于八個(gè)通道中的三個(gè)，以偏振差異檢測(cè)為基礎(chǔ)對(duì)光信噪比(OSNR)進(jìn)行測(cè)量產(chǎn)生了不正確的光信噪比(OSNR)值(E欄中橙色)。唯一為所有通道提供準(zhǔn)確測(cè)量的方法是安科特納公司(JDSU)的偏振分束(OPS)法(JDSU欄中的藍(lán)色區(qū)域)。

　　利用集成偏振控制器的安科特納公司(JDSU)偏振分束(OPS)法是唯一的在任何可再配置光分插復(fù)用器(ROADM)配置方案中提供準(zhǔn)確而又可靠的真實(shí)光信噪比(OSNR)的測(cè)量方法。

 

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