【目的】近年来，数据通信量呈爆炸性增长，为了应对高速、高容量数据传输及网络应用场景多样化的需求，超100 Gbit/s密集波分复用（DWDM）混合组网作为一种高效的解决方案逐渐受到关注。文章通过对超100 Gbit/s DWDM混合组网的需求、关键技术及实际案例进行分析，为构建高容量、高效率的通信网络提供了技术支持和指导。
【方法】文章首先阐述了网络发展在容量扩展和支持复杂网络设计方面的需求，其次重点介绍了超100 Gbit/s混合组网的关键技术，包括星座图整形、频谱整形和灵活栅格技术等。其中，为支撑混合组网的业务速率设计，提供了一种用于级联掺铒光纤放大器（EDFA）通信系统的光信噪比（OSNR）计算方法，仅利用信道配置信息、发端信号光功率、EDFA的增益及噪声等相关参数，即可计算出整个链路中各个波长的输出OSNR。最后，结合海外某网络案例，根据实际链路OSNR评估情况，合理进行混合速率网络设计，论证了超100 Gbit/s DWDM混合组网在实际工程中的应用效果。
【结果】通过应用超100 Gbit/s DWDM混合组网，根据OSNR评估情况灵活配置传输速率和传输带宽，实现了200、600和800 Gbit/s混合速率网络部署，既满足了核心站点的大容量需求，也兼顾了边缘站点的长途大跨度需求，并在3年期间实现了网络的平滑升级和扩容。
【结论】实践证明，超100 Gbit/s DWDM组网能够有效提升网络容量、灵活性及频谱资源利用率，同时也为网络的持续演进提供了空间，是推进大容量光传输网络发展的重要手段。
超100 Gbit/s密集波分复用 混合组网 光信噪比 星座图整形 频谱整形 B100 Gbit/s DWDM hybrid network OSNR constellation shaping spectrum shaping 光通信研究
2024, 50(1): 23013701
光子学报
2022, 51(11): 1114003
北京交通大学光波技术研究所全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
基于频率-时间映射理论,提出一种简单、全光纤任意波形产生方法。该方法简化了具有任意反射谱的线性啁啾光栅设计方法,结合啁啾光栅的色散特性,能够实现用户定义的任意波形脉冲信号。利用由传输损耗公式推导的折射率调制幅度与光栅反射率的关系,可实现具有任意形状反射谱的啁啾光栅的逆向设计;微调折射率调制幅度伸缩因子和折射率调制顶点的归一化光谱位置可优化反射谱形状,在保证高反射率的情况下(≥90%),设计误差可降低至10%以下。阐明啁啾光栅色散特性引入的频率-时间映射关系,将设计的光谱形状映射到时域波形,改变光栅设计参数,可灵活控制输出脉冲的形状和脉宽。基于Matlab和Optisystem仿真软件,以常用重要波形(三角形、锯齿形、矩形、梯形、高斯型、抛物型脉冲)为例验证了系统的可行性。该方法简单灵活,对任意波形产生和应用研究具有一定的参考价值。
光通信 任意波形产生 频谱整形 频率-时间映射 啁啾光栅 三角形滤波器 中国激光
2021, 48(20): 2006001
成都师范学院物理与工程技术学院, 四川 成都 611130
研究了小角度情况下基于光谱角色散(ASD)方式的非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)实现啁啾激光脉冲频谱整形的方法。详细讨论了角色散率对信号光各频率成分相位失配量、转换效率及放大后频谱分布的影响。当信号光中心波长为800 nm,带宽为20 nm,在532 nm抽运作用下,对耦合波方程组进行了数值模拟。其结果显示:在最佳角色散率情况下,采用ASD方式的光参量放大后,得到了约28 nm带宽的双峰整形频谱。计算结果也表明:角色散率对整体的转换效率以及放大后整形的频谱分布有较大影响,适当调节抽运光与信号光之间的时延可调整放大后信号光频谱的频移。整形后的频谱分布可在一定程度上克服增益窄化、光谱红移等效应。
非线性光学 光谱角色散 光参量啁啾脉冲放大 频谱整形 相位匹配 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041901
南开大学 泰达应用物理学院 弱光非线性光子学教育部重点实验室, 天津 300457
在二维光子晶格中实现空间二维带隙孤子和带隙孤子串,利用光子晶格进行非线性空间频谱整形。实验中清晰观测到在自散焦非线性作用下,探测光束从反常衍射导带底部演化到带间的禁带形成带隙孤子过程及其空间频谱的非线性整形过程。
空间带隙孤子 光子晶格 频谱整形
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部, 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院院部, 绵阳 621900
4 国防科技大学光电部, 长沙 410073
相位匹配是实现高效光学参变啁啾脉冲放大(OPCPA)能量转换的关键之一, 通过对几种常用非线性晶体的光学参变啁啾脉冲放大过程进行数值模拟研究, 结果表明一定程度的相位失配不但能增加光学参变啁啾脉冲放大增益带宽, 而且会使啁啾脉冲光谱强度分布中间凹陷。提出利用光学参变啁啾脉冲放大相位失配放大作为啁啾脉冲频谱整形的新方法, 通过理论分析和模拟计算, 找到了光学参变啁啾脉冲放大相位失配啁啾脉冲频谱整形效果的控制量;并对几种常用非线性晶体在简并、近简并、非简并等条件下的光学参变啁啾脉冲放大相位失配放大特性进行了比较。
超快光学 啁啾脉冲 频谱整形 光学参变啁啾脉冲放大 相位失配
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院院部, 四川 绵阳 621900
4 国防科技大学光电学院, 湖南 长沙 410073
光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)非线性过程是个可逆过程，信号光增大到最大值时抽运光能量已几乎被耗尽，随即进入过饱和放大阶段，能量会由信号光和闲频光重新回到抽运光中。提出了利用这一过程实现啁啾脉冲频谱整形的一种新方法。通过数值模拟说明了这种啁啾脉冲频谱整形方法的原理。计算结果也表明了通过改变抽运光强、调节相位匹配角、改变抽运脉冲波形能实现对脉冲频谱整形结果的有效控制，甚至可以通过选择适当的抽运光和信号光的同步关系，使放大后输出信号光有一定的频移，这一点可以用来抑制钛宝石饱和放大引起的光谱红移。
非线性光学 啁啾脉冲 频谱整形 光参量啁啾脉冲放大
