光通信技术Vol.23OPTICALCOMMUNICATIONTECHNOLOGYNo.1中国电信技术类核心期刊受激布里渊散射对光纤传输系统特性的影响α王晖谢世钟谢涌吴小萍孙成城周炳琨(清华大学电子工程系北京100084)摘要受激布里渊散射(SBS)是光纤传输系统中一种重要的非线性效应,它限制了光纤中的光功率。文中主要讨论了SBS的阈值特性与光源静态线宽及光源调制类型的关系,并通过实验进行了验证。同时,还研究了SBS效应对系统误码率特性的影响。所得结果可为系统设计工作中考虑SBS的影响提供一定依据。关键词受激布里渊散射光纤传输系统EffectforCharacteristicofOpticalFiberTransmissionSystemduetoStimulatedBril-louinScattering�WangHui,XieShizhong,XieYong,WuXiaoping,SunChengcheng,ZhouBingkun��TsinghuaUniversity,Beijing100084AbstractStimulatedBrillouinScattering(SBS)oneofimportantnonlinearopticalef2fectsinoptcalfibertransmissionsystem,itlimitstheopticalpowerthatcanbetransmit2tedthroughfiber.Inthispaper,therelationshipofSBSthresholdcharacteristicwithlinewidthoflightsourceandmodulationtypeswastalkedabout,andwasapprovedbyexperiments.Atthesametime,wehaveinvestigatedtheeffectsforbiteerorratecharac2teristicofsystemduetoSBS.KeywordsStimulatedbrillouinscatteringOptcalfibertransmissionsystem1引言在长距离光纤通信系统中,大功率半导体激光器和掺铒光纤放大器(EDFA)被广泛使用,使得传输线路中的光功率提高到很高的水平,最高点可达到50甚至100mW,这就可能导致产生各种光纤非线性效应,对系统传输质量产生较大影响。其中受激布里渊散射(SBS)因阈值较低,在窄线宽情况下可能达到仅仅几个mW的量级,而对系统的影响最大[1]。SBS是一种在光纤内发生的非线性过程,一旦光纤中传输的光功率超过布里渊阈值,SBS将把部分输入功率转换为后向斯托克斯波,造成传输光强不稳定,从而引入噪声,影响接收灵敏度,而且SBS带来泵浦消耗,使接收端功率远小于无SBS效应时的功率,极大地恶化系统传输特性[2]。因此,在光通信系统中,必须保证进入光纤的功率低于SBS阈值。本文研究了光源为连续光(CW)及光源α王晖男,1973年生,硕士生1997211210收稿激光器在直接电流调制、电致吸收(EA)调制器调制和铌酸锂(LN)外调制器调制等不同情况下SBS的阈值特性,着重讨论了窄线宽光源使用铌酸锂外调制器的情况,并研究了这种条件下SBS效应对系统性的影响。2理论分析对于连续波,SBS阈值可以由式(1)给出[3]:PCWthr=21AeKgBLe(1)其中,Ae为有效光纤芯截面积。对于普通单模光纤来说约为80Λm2,Le为有效作用距离,对于足够长的普通单模光纤,Le约为1914km;gB为峰值布里渊增益,约4×10-11m�W;K为偏振因子(1≤K≤2),普通单模光纤在随机偏振的情况下,可认为K=2。实际上,SBS阈值与光源线宽密切相关,而式(1)仅对线宽极窄的泵浦光(∃vPν∃vB)成立。当两者相当时,SBS阈值为(假设单模光纤且光谱为洛仑兹线性)[1～5]:PCWthr=42AegBLe∃vP+∃vB∃vB(2)其中,∃vB为布里渊增益带宽,对普通单模光纤其典型值为50MHz。由于SBS阈值与光源线宽有较大关系,调制状态下,因不同类型的调制对光源线宽的展宽不同,SBS阈值也有很大差别。对于直接电流调制和EA调制器调制的激光器来说是ASK调制,但由于啁啾的影响,其中必然伴随着PSK调制,使光源线宽展宽到GHz的量级。对于PSK调制,在考虑SBS效应时,其调制后的谱宽可近似等于比特率B,而且可以等效为一静态线宽为B的连续波光源[1],因此布里渊增益随比特率B以式(3)关系减小[2]:gPSKB≈∃vBB+∃vBgCWB(3)同一光源PSK调制时的SBS阈值与连续波运转时的SBS阈值的关系可由式(4)给出[1]:PPSKthr≈PCWthrB+∃vB∃vB(4)式中,布里渊带宽∃vB仅50～100MHz,当比特率为2.5Gb�s或更高时,布里渊增益显著减小,SBS阈值将变得很高。在一般通信系统中,当采用直接电流调制或EA调制器调制时,可以不考虑SBS效应的影响。下面主要讨论用LN外调制器调制的情况。这种调制是零啁啾调制,几乎不产生相位噪声,可以不必考虑PSK调制的影响,认为是ASK调制。ASK调制即使在很高的码速下其SBS阈值也只与光源的静态线宽有关,假定调制信号为...
