基于多波长转换XGM光学通道容量升级为接入网络使用半导体光放大器

文摘

本文演示了一个10 Gb / s one-to-two-wavelength转换配置基于cross-gain调制光接入网络使用单一TW-SOA。该方法能够将特定波长1541 nm的信号数据转换为特定波长的连续波激光1554 nm和1558 nm的4纳米间距。泵浦功率水平分类由于信道响应。结果是最好的功率提供波长转换器之间−6和3 dBm。转换效率成就为探测信号提供了一个可以接受的结果。的结果因素性能研究。的值被发现超过9点对点传输和20公里纤维原始配置和信号转换。技术实现在20公里,所有渠道的力量足以提供1/64的比例分割了泵浦功率3 dBm。

1。介绍

新的数据交换服务和应用程序在无线和移动网络接入点(AP)在电信网络中记录了大量增加的平均带宽下载每个客户不同的需求,导致高要求大容量数据交换系统。他们迅速增长非常接近推动当前系统升级配置和标准来应对这些需求(1- - - - - -5]。半导体婚姻拥有先进的关于其制造工艺、设备设计和应用。半导体光放大器(SOA)已表示很大潜力实现数据处理应用程序和杰出的作为一个多功能设备(6- - - - - -12]。此外,多波长转换器(mvc)基于SOA了研究人员的注意,由于其规模相对较小,容易集成和低功耗(13- - - - - -15]。

有两个操作区域的SOA,放大区域和饱和区域。SOA工作在饱和区域增加非线性行为的影响如cross-gain调制(XGM) cross-phase调制(XPM)和四波混频(光)16- - - - - -20.]。有很多参数,这种情况下引导SOA的输出特性;的泵浦功率的关键因素控制SOA输出的行为反应。许多文章都检查了波长转换波分复用(WDM)在过去。一些研究人员已经研究了波长转换器(WC)光线路终端(OLT)增加波长的数量。其他运行WC在光网络单元(ONU)使用反射半导体光放大器(RSOA)上游传播。然而,这些架构需要安装掺铒光纤放大器(EDFA) [21- - - - - -24]。文学不澄清SOA位置的重要性。最近,能力要求算出的瓶颈ONU关于用户的数量和下载速度的要求。为此,基于XGM最有可能的两个渠道的性能提出了ONU和调查。此外,泵浦功率水平证明找出最有可能的合适位置。对系统实现中,需要发出邀请函的调查和分析。有几个特点,安装还在(ONU)分布访问面积:首先,布朗和具有成本效益的解决方案用旧OLT和旧的光纤链路也该模型避免WDM问题一旦在OLT增加波长;此外架构使服务提供者提供更多的带宽与新服务客户成长。此外,该计划可以安排与标准系统共存。

本文的目的是评估的影响泵功率1-to-2-XGM波长转换器的性能在不同位置的SOA光学链接。此外,关于分裂的光功率分配器的影响比了三值。(提出的宽带稳态数值模型25)是采用Opti.System^©软件是用于这项工作来验证配置的结果。该模型用于分析载流子密度速率方程和输出功率,提出了在(26,27]。此外,转换效率(CE)计算确定波长转换器。分割比例对泵性能的影响,探索频道在ONU进行调查。

本文的组织结构如下:系统配置和工作原理是在下一节中描述。对部分3,TW-SOA理论模型解释道。节4的方案,结果给出了三个参数,后来转换信号的转换效率及其依赖的泵浦功率和输出功率转换通道测量。此外,本文就特别注意研究泵浦功率的影响相对于SOA的位置。因此,分割比例对性能的影响进行了研究。最后,节5这项研究的结果得出结论。

2。系统配置和操作原则

SOA的一个优点是,它可以工作在饱和区,在探测信号的增益可以根据调制泵调制信号数据。cross-gain调制(XGM)阶段由光耦合器或多路复用器(MUX)结合泵信号和探测信号是紧随其后的是半导体光放大器非线性元素;在这个结构利用行波SOA工作;XGM的想法是,如果一个或多个连续波(CW)探测波长结合泵和通过SOA,探测器将受增益调制和光学调制泵信号的倒位序列。1541纳米波长调制两种水煤浆泵激光1554 nm和1558 nm 0 dBm的权力。然后,SOA是过滤分离原始的输出和转换频道,和偏振控制(PC)被用来调整每个激光。收到之后,不同的波长,证明系统性能。验证XGM CE测量过程。配置用于调查波长转换器是显示在图1。最后,本文侧重于原始的信号质量和转换波长分光器。

表1表明SOA泵和探测器的输出响应200毫安注入电流,当泵浦功率变化从−36到3 dBm。一旦泵功率足够高可以分类WC发生在权力范围从−6 - 3 dBm与SOA饱和区域有关。可以看出,低输入功率值,SOA不能应对泵输入变化。然而,当泵浦功率增加泵信号回应的力量变化,和SOA线性区域是−−30 9 dBm。因此,XGM实施的功率范围−6 3 dBm两波长4纳米间距。

SOA的位置是非常重要的。WC测试三个职位描述,如图1。首先,WC在中央办公室应用点对点光纤链接。然后,SOA-WC装置安装在20公里的纤维,这是常规的无源光网络的距离,最后第三建筑阐述了分裂的比率为20公里。此外,分裂的影响比验证三个分裂率:,,。我们检查了泵浦功率功能密切关注每一个点,这将影响泵和探测器的响应信号多路分解后(多路分配器)。一些迭代测试后,我们建立了最优条件进行分类的泵浦功率操作可以实现波长转换一个适当的水平,如表所示1。

泵信号数据转换成每个探测根据泵功率和波长。系统表现出良好的性能,同时探测3 dBm泵功率20公里和分裂率虽然使用了分裂的比率该系统可以在0 dBm。可调WC在接入网络可以过滤掉多个波长的连续波的探测使用多路分配器,然后传送到不同的用户。

3所示。数学背景

权力通过SOA时,输出功率(的长度描述(28)可以从计算 在哪里是输入信号功率,是活跃区长度,是总收益在位置吗SOA的。接下来,由活跃的放大器,在那里是宽度和是活跃区域的厚度。力量改变了载体和光子密度沿设备在活跃区域波动可以解释使用速率方程。稳态数值模型阐明了在25,26)被认为是验证SOA波长转换器和优化对于一个给定的应用程序。在数学模型中,SOA是分成部分。承运人密度变化率,的活跃区域内放大器(部分)时间(),是由 在哪里注入的电流放大器,是电子电荷,是板材的常数。Γ是约束因素,代表不同的灯光在SOA的力量,和下标代表信号,探头,并协助光,分别。和代表的噪声功率向前和向后的方向。是辐射和非辐射的载体重组率。此外,是过滤因子,它代表了一部分自发发射光子耦合到引导模式(23]。这项工作中所使用的参数如表所示2。

两个因素被认为是来验证系统的性能。

3.1。转换效率

检查的有效性WC, CE方案提出了两个探测器的信号,这在1554 nm和1558 nm泵信号波长1541纳米。CE被定义为信号功率转换之间的比例和输入泵浦功率可以通过测量(3)[29日,30.]。

3.2。的问因素

问因素(31日)提供了一个合适的测量系统整体性能和基于光眼图可以使用。参数值表示在dB,质量因素超过6对应验收性能。因素定义如下: 在哪里高平均功率,是平均低功率水平,和标准差是高和低功率水平,分别。

4所示。结果和讨论

提出系统的设置显示在图中1。Opti这项工作。系统软件是用来证明和展示的性能一到两XGM-WC基于TW-SOA。总结了主要参数表2。最优操作点,探测功率保持恒定在一个固定值来获得最好的转换结果。数据2(一个)和2 (b)代表系统响应。

频谱分析仪是用于显示波形的状态。图2(一个)这里显示了SOA和之后的输出频谱转换频道1554 nm和1558 nm)和四波混频(光)信号观察图2 (b)。光的振幅产品减少使用4纳米探针之间的间距。显然表明,光探测器产品幅度低于四频道,然后过滤掉在波分复用多路分配器。本文的主要目的是实现WC ONU和检查的机会的权力分割比例。为此,系统转换效率和分析因素。

的数据形式捕获输入泵和输出第一个用户的原始和波长转换图所示2 (b)。研究结果清楚地表明,这两个转换灯(iii和iv)进行信息与输入信号(我),(ii)的等效数据代表原始数据信号。因此,变频器可以同时实现两个波长。此外,最初的频道显示一个更好的结果。

4.1。转换效率的测量

配置的转换效率是衡量使用(3)两个输入探测1554 nm和1558 nm和1541 nm波长泵。结果见表3。

见表3,这项工作的成果是在协议与以前的工作讨论(24,27,29日]。CE是成反比的泵信号功率在整个光谱范围;随着泵信号功率值增加,CE值将减少。此外,CE最远的波长的泵是高于最近的波长约1 dB所有泵值。此外CE的最大数量在1558 nm−6 dBm泵浦功率为13.47 dB,最小值在1554 nm 3 dBm泵浦功率为3.30分贝。

4.2。泵浦功率的影响

问因素性能分析XGM-SOA其次是波长通道处理的多路分配器与泵浦功率的波动提出了三个位置的系统配置。该方法能从输入泵信号复制数据到探测波长;然后使用光功率分配器结构达到1 - 64年分裂率因素比六(相当于误码率小于10⁻⁹)泵浦功率3 dBm。的测量值在图所示3。的SOA的价值计算在三个不同的位置。首先,WC在背对背(a)应用。其次,SOA是安装在20公里(b),之后第三个测试(c)运行20公里SMF + 1: 64光功率分配器。泵和两个转换信号的测量进行了研究,证明了系数值在三个不同的位置有不同的成就的人物3(一个),3 (b),3 (c)。注意到这是一个点传输信号的值随着泵浦功率下降是由于SOA在饱和区域工作。然而,值记录可接受的结果之间的功率范围超过8−9和3 dBm泵和探头,如图3(一个)和3 (b)全系列的泵。的值有一个伟大的结果9背靠背和20公里以上纤维,分别,但对于人物3 (c)的值按比例增加所有频率随着泵浦功率的增加。可以注意到,另一个点泵浦波长1541 nm的价值标志广场与泵浦功率图成反比3(一个)。相反有正比例关系图3 (c)16.99和14.64之间波动最小和最大的人物3 (b)。

比较这两个探测器响应,1558 nm紫色比1554海里绿色有更好的性能,特别是对于数据3(一个)和3 (c),但他们几乎是类似的图3 (b)。至于图3 (c)我们可以注意到,探测器1554海里的权力可以申请一个值3 dBm而另一调查1558海里得到优势,能够在3 dBm和0 dBm。此外,结果表明,一些价值观的低于6光功率分配器后安装在系统中。的影响,光功率分配器(OPS)在以下部分获得。

4.3。分解率的影响

识别的最大分割比例系统能负担得起,我们提出并研究了分裂的影响比1:16日,1:32岁和1:64 1554 nm和1558 nm。图4描述了由于泵功率变化的探测波长转换依赖图1 (c)配置功率分配器安装后(SOA电流:200 mA,泵浦功率范围:−6 dBm 3 dBm和探测能力1554 nm和1558 nm): 0 dBm每个)。

数据4(一)和4 (b)评论的价值1558海里的比1554海里的结果要好点。问1558纳米波长转换信号的因素大于6三个州的分割比例泵功率值,除了一个是指向−3为1 - 64 dBm,虽然1554纳米波长可以接受的为1 - 16分割比例因子值,但对于1:64行一个值通过了测试3 dBm相比两个值在0和3 dBm。

结果通过引用,以增加系统的容量和充分利用逆变器数据转换频道的顺序应该改变之前向每个用户同时发送,可能使用polarization-discriminating延时干涉仪(PI-DI)提出了32- - - - - -34]。的方案可以使用3 dBm的泵浦功率为1到2 XGM-WC提供1:64年分割比例在20公里。结果证明,最高可以支持的用户数量在192和156 Mb / s的速度为每一个客户端使用一个光线路终端(OLT)。这个结果给了机会,降低系统的整体成本。另一方面,下行速度可以增加了一倍,如果1:32分束器使用。根据用户的要求下游客户可以625 Mb / s的速度1:16分割比例或1.25 Gb / s 1: 8分束器。配置的优点是避免使用掺铒光纤放大器(EDFA)在中央办公室和/或ONU。除此之外,该系统可以共存与光纤网络的标准和提供适当的发展当前需求和远离不必要的能力。

5。结论

XGM-WC验证在三个不同的位置。系统显示1-to-2-wavelength转换方法。配置可以执行波长转换器在10 GB / s和能力同时重复使用一个SOA基于XGM优势的转换效率。结果证实,证明技术可以复制输入泵信号同时为两个波长1554 nm和1558 nm。另外,转换渠道可以分为64个用户满意3 dBm泵功率性能值比6。最后,通过使用源和探测器的几个数字,系统能够提供一个高容量网络。我们相信,这样的系统将会是一个好建议接入网络的要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢马来西亚Kebangsaan大学(UKM)的全力支持。

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