普春洪

（峨山縣文化旅游廣電和體育局 云南 峨山 653200）

1 1550nm 光纖傳輸技術(shù)

1550 nm 光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是覆蓋用戶量大， 與以太網(wǎng)（EPON）傳輸同一架構(gòu)，為網(wǎng)絡(luò)雙向化節(jié)約了主干光纜資源和組網(wǎng)成本， 同時(shí)也保證了開(kāi)展各項(xiàng)業(yè)務(wù)所需的帶寬資源。 1550 nm 傳輸系統(tǒng)采用摻鉺光纖放大器（EDFA），可將分路器下移，將光接收機(jī)推進(jìn)至樓棟或最后一個(gè)光節(jié)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)光接收機(jī)以下的無(wú)源覆蓋。 廣播電視節(jié)目利用1550 nm 波長(zhǎng)傳輸，雙向數(shù)據(jù)采用EPON 技術(shù)，利用1490 nm/1310 nm 波長(zhǎng)傳輸，既可以選擇分纖結(jié)構(gòu)方式，也可以同纖波分復(fù)用（ 一纖三波） 傳輸，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的雙向化，保證綜合業(yè)務(wù)順利開(kāi)展。

1550nm 光纖傳輸也可結(jié)合IPQAM 技術(shù)（將DVB/IP 自IP 骨干網(wǎng)輸入的節(jié)目流重新復(fù)用在指定的多業(yè)務(wù)傳輸流中，再進(jìn)行QAM 調(diào)制和頻率變換，輸出RF）實(shí)現(xiàn)VOD 或HDVOD 點(diǎn)播，利用EPON 或數(shù)據(jù)網(wǎng)的雙向通道，將用戶的點(diǎn)播控制信息回傳至中心播控服務(wù)器， 由播控服務(wù)器控制視頻流的播發(fā)， 通過(guò)IPQAM 調(diào)制設(shè)備和1550nm 直調(diào)光發(fā)射機(jī)， 采用波分復(fù)用技術(shù)使1550nm 電視信號(hào)和IPQAM 信號(hào)同纖混合傳輸，利用用戶端機(jī)頂盒和IC 卡實(shí)現(xiàn)視頻流的解碼輸出。

2 射頻電視超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的組成和主要問(wèn)題

在光纖有線電視網(wǎng)絡(luò)中， 波長(zhǎng)光纖傳輸系統(tǒng)除了1550光纖傳輸系統(tǒng)外，還有1310nm 光纖傳輸系統(tǒng)。 在1310nm 窗口，光纖傳輸損耗約為0.4dB/km（含熔接損耗在內(nèi)），色散系數(shù)為＜3.5ps（km·nm），激光發(fā)送機(jī)都采用直接調(diào)制方式，具有較高的載噪比及非線性失真指標(biāo)，性能穩(wěn)定可靠。 但在1310nm窗口由于沒(méi)有商用的光放大器，激光器輸出功率也不是很大（商用化＜20mW）， 因此傳輸距離有限， 無(wú)中繼的傳輸距離在30km 以內(nèi)。

1550nm 光纖傳輸系統(tǒng)中，激光發(fā)送機(jī)采用外調(diào)制方式，以克服激光器直接調(diào)制產(chǎn)生的光頻惆啾效應(yīng)，防止光譜的展寬， 而且1550nm 光纖放大器技術(shù)相當(dāng)成熟和商用化， 所以1550nm 傳輸系統(tǒng)具有輸出功率大、可靠性高、單位光功率成本低、光纖損耗?。ê劢訐p耗在內(nèi)約為0.25dB/km）等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠進(jìn)行多次光放大，而光放大器對(duì)CTB（組合三階差拍失真）和CSO（組合二階失真）指標(biāo)幾乎沒(méi)有影響，非常適合我國(guó)地級(jí)市—縣—鄉(xiāng)的兩級(jí)大范圍長(zhǎng)距離傳輸。 但在普通G652 光纖上1550nm 窗口光纖的色散較大（＜l7ps/km.nm），會(huì)限制更長(zhǎng)距離的傳輸， 圖1 為1550nm 長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)示意圖①。

圖1 1550 nm 長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)

在1550nm 外調(diào)制有線電視系統(tǒng)中， 制約系統(tǒng)傳輸指標(biāo)的主要因素是由光纖色散和自相位調(diào)制效應(yīng)引起的CSO 劣化。 導(dǎo)致CSO 劣化的因素有：

2.1 光纖的色散

對(duì)于G652 常規(guī)單模光纖， 色散常數(shù)高達(dá)17Ps/（nm·km）。 在副載波圖像信號(hào)對(duì)光波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制時(shí)，不可避免地造成了光相位調(diào)制， 另外為了抑制受激布里淵散射而采用的激光器光頻抖動(dòng)法也會(huì)產(chǎn)生寄生的光相位調(diào)制， 已調(diào)光波相位的變化對(duì)應(yīng)著光譜展寬。 在色散介質(zhì)中，不同頻率分量的光波有不同的群速度。 因此在光纖的輸出端形成不同延時(shí)的包絡(luò)分量的疊加，引起光波包絡(luò)的失真，其表現(xiàn)為包絡(luò)向兩邊呈對(duì)稱性展寬。 從而導(dǎo)致了二階失真CSO 的劣化。

2.2 光纖中的自相位調(diào)制效應(yīng)

在1550nm 波長(zhǎng)大功率長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)中， 光纖非線性效應(yīng)對(duì)光譜的調(diào)制作用不能被忽略。 由于采用AM-VSB方式的CATV 系統(tǒng)要求接收端要有較大的輸入光功率（如-ldBm），因此相應(yīng)的入纖光功率要求在17dBm 左右甚至更高，比數(shù)字光通信系統(tǒng)中的發(fā)送光功率高出了很多（數(shù)字系統(tǒng)的接收靈敏度在-26～-32dBm， 發(fā)射光功率只需0dBm）， 它與G652 光纖的很大色散結(jié)合在一起， 又通過(guò)相位一強(qiáng)度轉(zhuǎn)換過(guò)程，使傳輸信號(hào)的波形被對(duì)稱性地壓縮，造成比較大的二階失真，表現(xiàn)為CSO 的嚴(yán)重劣化。

3 改善射頻電視超長(zhǎng)距離系統(tǒng)CSO 指標(biāo)的措施

如何克服1550nm 長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)的CSO 指標(biāo)由于光纖色散和SPM 效應(yīng)導(dǎo)致的嚴(yán)重劣化，同時(shí)又要考慮滿足載噪比指標(biāo)，是對(duì)超長(zhǎng)距離副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)。

3.1 控制光纖的色散

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，使用色散補(bǔ)償光纖是對(duì)己鋪設(shè)光纖線路升級(jí)時(shí)常用的方法，具有許多優(yōu)點(diǎn)。 色散補(bǔ)償光纖是無(wú)源器件，性能穩(wěn)定，安裝容易，有較寬的帶寬，可以很方便地用來(lái)對(duì)現(xiàn)存的系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。 色散補(bǔ)償光纖是通過(guò)改變光纖的芯徑和折射率的分布使光纖在工作波長(zhǎng)上具有很大的負(fù)色散系數(shù)，這樣當(dāng)常規(guī)單模光纖與適當(dāng)長(zhǎng)度的色散補(bǔ)償光纖級(jí)聯(lián)使用時(shí)，兩者色散將會(huì)互相抵消。

由于光纖中的自相位調(diào)制要通過(guò)光纖色散才能轉(zhuǎn)化為額外的光波強(qiáng)度調(diào)制， 人們希望從控制光纖色散的角度來(lái)克服光纖非線性的影響， 采用大有效截面的非零色散位移單模光纖（ITU-TG655），如Coming 公司的Leaf 光纖，它在1550nm 波長(zhǎng)的色散常數(shù)很小， 而且增大了光纖的截面積，可以有效減弱非線性效應(yīng)， 就可以避免長(zhǎng)距離上的CSO 劣化。

3.2 采用雙波長(zhǎng)復(fù)用傳輸技術(shù)改善CSO 指標(biāo)

由于光纖CATV 系統(tǒng)的二階產(chǎn)物數(shù)與傳輸?shù)念l道數(shù)有關(guān)，減少傳輸頻道數(shù)可以改善CSO 指標(biāo)。 由于光纖CATV 系統(tǒng)的二階產(chǎn)物數(shù)與傳輸?shù)念l道數(shù)有關(guān)，減少傳輸頻道數(shù)可以改善cso 指標(biāo)。 雙波長(zhǎng)復(fù)用傳輸方案，通過(guò)使用兩臺(tái)1550nm光發(fā)射機(jī)以減少單臺(tái)發(fā)射機(jī)的傳輸頻道數(shù)， 系統(tǒng)方案如圖2所示②。

圖2 雙波長(zhǎng)復(fù)用傳輸改善CSO 指標(biāo)

圖中，兩臺(tái)光發(fā)射機(jī)分別傳送一半的CATV 頻道，經(jīng)合波后送入傳輸系統(tǒng)，在接收端，由WDM 分波器將兩個(gè)波長(zhǎng)分波后分別送入光接收機(jī)，再將恢復(fù)出的CATV 電信號(hào)混合起來(lái)。 經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)的CSO 指標(biāo)可以提高9dB。

3.3 采用線性啁啾光纖光柵進(jìn)行色散補(bǔ)償

線性啁啾光纖光柵原理為： 在光纖上制成折射率非周期性變化的啁啾光柵，就形成一個(gè)寬帶濾波器，光柵的不同位置對(duì)應(yīng)于不同的Bragg 反射波長(zhǎng)。 當(dāng)光脈沖信號(hào)通過(guò)這種啁啾光柵（周期從大到小，長(zhǎng)度為L(zhǎng)g）時(shí)，其長(zhǎng)、短波長(zhǎng)分量分別在光柵的頭、尾部反射，這樣短波長(zhǎng)分量比長(zhǎng)波長(zhǎng)分量多走ZLg 距離，兩波長(zhǎng)分量之間產(chǎn)生時(shí)延差，補(bǔ)償了常規(guī)單模光纖由于群速度不同導(dǎo)致的色散， 起到壓縮光脈沖的作用。

啁啾光纖光柵被認(rèn)為是最有前途的色散補(bǔ)償器，原因是光纖光柵體積小、損耗低、非線性效應(yīng)小、便于集成，且補(bǔ)償能力強(qiáng)，光纖光柵制造工藝也發(fā)展很快，性能不斷改善。 但是光纖光柵只能對(duì)特定波長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償， 對(duì)多波長(zhǎng)的傳輸系統(tǒng)，必須將不同光柵串連，每個(gè)光柵都需要根據(jù)傳輸需要設(shè)計(jì)其中心反射波長(zhǎng)和長(zhǎng)度， 這樣就增加了工藝難度。 對(duì)于光纖CATV 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般都為單波長(zhǎng)系統(tǒng)，所以啁啾光柵很適合用于長(zhǎng)距離光纖CATV 系統(tǒng)的色散補(bǔ)償。

［1］宋英雄.1550nm 超干線及寬帶接入光傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海大學(xué),2007.

［2］唐旭,唐建華,陳勤川.1550nm 長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整[J].有線電視技術(shù),2006（1）.

［3］沈旭輝.應(yīng)用1550nm 光傳輸技術(shù)加快廣電農(nóng)網(wǎng)雙改建設(shè)[J].中國(guó)有線電視,2011（10）.

注釋：

①唐旭,唐建華,陳勤川.1550nm 長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整[J].有線電視技術(shù),2006（1）.

②汪洋.1550nm 長(zhǎng)距離CATV 系統(tǒng)色散補(bǔ)償技術(shù)的研究[D].上海大學(xué),2005.