직접 변조 레이저 기반의 IM/DD 광전송 시스템을 위한 광학적 등화 기술

Abstract

지속적으로 증가하는 데이터 트래픽을 수용하기 위해 광섬유 통신 시스템의 용량을 늘리기위한 많은 노력이 있었다. 특히 단거리 광통신 시스템의 경우 지난 10 년 동안 10Gb / s보다 훨씬 빠른 강도 변조 / 직접 탐지 (IM / DD) 시스템의 작동 속도를 높이기 위한 시도가 많았다. 이를 위해서 사용된 전기적 등화 기법은 광섬유의 색 분산으로 인한 신호 왜곡뿐만 아니라 직접 변조 레이저 (DML)에 의해 주로 발생하는 제한된 대역폭을 보완하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나, 전기 등화 기술은 초고속 IM / DD 시스템에서 사용하기 위해 몇 가지 근본적인 문제를 가지고 있다. 첫째, 전기적 등화 기 자체가 전기 부품으로 구성되기 때문에 확장 성 문제가있다. 예를 들어, 작동 속도가 증가함에 따라 더 빠른 전기 부품을 사용해야하므로 필연적으로 비용과 전력 소비가 증가한다. 둘째, 전기 이퀄라이저가 전기 층의 신호 왜곡을 보상하므로 IM / DD 시스템에서 신호 위상을 보상 할 수 없다. 따라서, IM / DD 시스템에서, 전기 등화 기술은 색 분산으로 인한 위상 왜곡의 보상에 비효율적이다. 본 논문에서는 IM / DD 시스템에서 일반적으로 사용되는 전기적 등화 기법의 근본적인 한계를 해결하기 위해 간단한 광학 등화 기술을 제안한다. 이 기술은 통과 대역의 진폭 및 위상을 독립적으로 조정할 수있는 프로그램 가능한 광학 필터 (즉, 상업적으로 이용 가능한 WaveShaperTM)를 이용한다. 다양한 전기 / 광학 구성 요소의 제한된 대역폭을 보상하기 위해이 적응 등화 기술은 수신 및 훈련 신호 간의 평균 제곱 오류 (MSE)를 최소화하기위한 그래디언트 디센트 알고리즘을 사용한다. 강도 프로파일의 이러한 최적화 외에도, 위상 프로파일은 섬유의 색 분산의 사전 보정을위한 포물선 모양을 갖도록 설정된다. 제안 된 광학 등화 기술의 성능은 10G 클래스 직접 변조 레이저 (DML)를 온 - 오프 키잉 (OOK) 신호로 변조함으로써 구현 된 28-Gb / s IM / DD 시스템에서 평가된다. 비트 오류율 (BER)은 이퀄라이제이션을 사용하지 않는 동일한 시스템 또는 4 탭 결정 피드백 이퀄라이저 (DFE) 및 9 탭 피드 포워드 이퀄라이저 (FFE)를 사용하는 기존의 전기 이퀄라이제이션 기법과 비교하였다. 결과는 제안 된 광학 등화 기술이 종래의 전기적 등화 기술보다 우수하다는 것을 보여주었다. 10G DML을 사용하여 생성 된 28-Gb / s OOK 신호는 제안 된 광학 이퀄라이제이션 기법을 사용하여 표준 단일 모드 광섬유를 통해 40km 전송할 수 있지만 종래의 전기적 등화 기술로 가능한 최대 전송 거리는 10km 에 불과하기 때문이다.