超高速超大容量超長(zhǎng)距離光傳輸基礎(chǔ)研究多家知名機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)光纖通信未來(lái)貝爾實(shí)驗(yàn)室預(yù)測(cè)（2008）電信網(wǎng)寬帶用戶(hù)數(shù)將達(dá)到50億骨干網(wǎng)的流量將增長(zhǎng)100倍單通道速率將從10G到300G通道波長(zhǎng)數(shù)將大于1000信息爆炸時(shí)代2面臨挑戰(zhàn)現(xiàn)有骨干網(wǎng)系統(tǒng)不堪重負(fù)光傳輸系統(tǒng)擴(kuò)容勢(shì)在必行擴(kuò)容途徑高質(zhì)業(yè)務(wù)需求劇增但同時(shí)面臨傳輸距離挑戰(zhàn)通道數(shù)傳輸速率3未來(lái)光通信系統(tǒng)的演進(jìn)3U超高速(Ultra-HighSpeed)——單通道100Gbit/s超大容量(Ultra-LargeCapacity)——160通道超長(zhǎng)距離(Ultra-LongHaul)——2000公里3U43U3U已成為國(guó)際研究熱點(diǎn)和技術(shù)制高點(diǎn)

預(yù)計(jì)十年后將大規(guī)模商用，當(dāng)下是基礎(chǔ)研究獲得突破的契機(jī)，也是我國(guó)步入世界先進(jìn)光通信行業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)遇期。53U瓶頸1

頻譜效率限制傳輸容量提高譜效率是亟待解決的問(wèn)題63U瓶頸2

光纖色散影響傳輸速率和距離光纖色散導(dǎo)致光信號(hào)脈沖展寬，造成誤碼并影響通信質(zhì)量光通信速率越高，光纖色散越嚴(yán)重光傳輸距離越長(zhǎng)，光纖色散影響越大信號(hào)距離73U瓶頸3非線(xiàn)性影響傳輸容量和距離3U要求40G系統(tǒng)準(zhǔn)線(xiàn)性目標(biāo)非線(xiàn)性影響10G系統(tǒng)非線(xiàn)性導(dǎo)致光信號(hào)失真、串?dāng)_，降低了譜效率，制約了傳輸容量和距離傳輸通道數(shù)越多，非線(xiàn)性影響越大傳輸速率越高，非線(xiàn)性影響越大傳輸距離越長(zhǎng)，非線(xiàn)性影響越大光信噪比譜效率8196619701980199520012015光纖通信理論低損光纖室溫激光器單模光纖長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器波分復(fù)用先進(jìn)調(diào)制超高速超大容量超長(zhǎng)距離光纖色散高譜效率第一次突破非線(xiàn)性抑制三個(gè)瓶頸一直是制約光通信發(fā)展的核心問(wèn)題高譜效率光通信技術(shù)發(fā)展史國(guó)際光通信多次飛躍的實(shí)踐證明每一次重大突破均與本課題科學(xué)問(wèn)題直接相關(guān)高譜效率非線(xiàn)性抑制光纖色散主要研究?jī)?nèi)容編碼與調(diào)制1編碼與調(diào)制2…...編碼與調(diào)制160分波合波分波1.全相干發(fā)射與接收理論2.3U光傳輸復(fù)雜光纖色散與多階均衡理論3.3U系統(tǒng)高譜效率光編碼調(diào)制理論和方法4.非線(xiàn)性抑制及協(xié)同理論10研究?jī)?nèi)容1全相干發(fā)射與接收理論11面臨問(wèn)題非相干接收無(wú)法滿(mǎn)足3U相干接收本振(LO)鎖相技術(shù)復(fù)雜

解決途徑：基于雙波長(zhǎng)傳輸?shù)南嚓P(guān)接收優(yōu)點(diǎn)靈敏度高選擇性強(qiáng)非線(xiàn)性抑制能力強(qiáng)接收端對(duì)比從10nm展寬到100nmEDFA研究?jī)?nèi)容1全相干發(fā)射與接收理論各通道同步且正交相干光源雙波長(zhǎng)相關(guān)飛秒激光器同步時(shí)鐘梳狀濾波器高非線(xiàn)性光纖梳狀濾波器嵌套式調(diào)制陣列90°偏振1160…23…12316050GHz25GHz用于遠(yuǎn)端相關(guān)接收光源和發(fā)送舉例頻率相位延時(shí)和功率同時(shí)可控的高相干全通道光源發(fā)送端對(duì)比EDFA飛秒激光器同步時(shí)鐘AWG/Interleaver非線(xiàn)性晶體光纖AWG/Interleaver嵌套式調(diào)制陣列90°偏振光源和發(fā)送舉例主要研究?jī)?nèi)容編碼與調(diào)制1編碼與調(diào)制2…...編碼與調(diào)制160分波合波相關(guān)接收1相關(guān)接收2…...相關(guān)接收160分波1.全相干發(fā)射與接收理論3.3U系統(tǒng)高譜效率光編碼調(diào)制理論和方法4.非線(xiàn)性抑制及協(xié)同理論2.3U光傳輸復(fù)雜光纖色散與多階均衡理論15研究?jī)?nèi)容2精確色散管理理論面臨問(wèn)題：

因工藝、類(lèi)型等多維度動(dòng)態(tài)變化，色散變化復(fù)雜，解決問(wèn)題成本高昂目前色散補(bǔ)償后的殘余色散50ps/nm，無(wú)法滿(mǎn)足3U系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)測(cè)試：4階色散補(bǔ)償能夠達(dá)到0.02ps/nm/km精度要達(dá)到0.01ps/nm/km有待于進(jìn)一步深入研究解決途徑：揭示超高速光傳輸高階（4階）色散機(jī)理建立超高速光傳輸精確色散管理理論目標(biāo)

5年后達(dá)到160波同時(shí)補(bǔ)償，殘余色散小于10ps/nm16主要研究?jī)?nèi)容編碼與調(diào)制1編碼與調(diào)制2…...編碼與調(diào)制160分波合波相關(guān)接收1相關(guān)接收2…...相關(guān)接收160分波1.全相干發(fā)射與接收理論4.非線(xiàn)性抑制及協(xié)同理論2.

3U光傳輸復(fù)雜光纖色散與多階均衡理論3.

3U系統(tǒng)高譜效率光編碼調(diào)制理論和方法17研究?jī)?nèi)容3高譜效率光編碼調(diào)制理論面臨問(wèn)題：非線(xiàn)性效應(yīng)制約星座空間利用率受調(diào)制失真和OSNR限制解決途徑：提出多階調(diào)制及多維度調(diào)制理論，超強(qiáng)糾錯(cuò)編碼及MZM多層嵌套方法目標(biāo)：揭示3U系統(tǒng)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)制機(jī)制

揭示高譜效率的途徑、機(jī)理與容量限機(jī)理

達(dá)到2.5bit/s/Hz高譜效率18主要研究?jī)?nèi)容編碼與調(diào)制1編碼與調(diào)制2…...編碼與調(diào)制160分波合波相關(guān)接收1相關(guān)接收2…...相關(guān)接收160分波1.全相干發(fā)射與接收理論4.非線(xiàn)性抑制及協(xié)同理論2.3U光傳輸復(fù)雜光纖色散與多階均衡理論3.

3U系統(tǒng)高譜效率光編碼調(diào)制理論和方法19研究?jī)?nèi)容4非線(xiàn)性抑制及協(xié)同理論目標(biāo)：3U傳輸系統(tǒng)非線(xiàn)性代價(jià)小于1dB脈沖寬度脈沖中心位置色散圖非線(xiàn)性頻移面臨問(wèn)題

160通道復(fù)雜非線(xiàn)性影響解決途徑：采用全波段光同步

有序控制通道脈沖

控制數(shù)據(jù)比特光程差20與國(guó)外同類(lèi)研究對(duì)比國(guó)外本課題光源及波長(zhǎng)穩(wěn)定性每波長(zhǎng)需1個(gè)光源波長(zhǎng)漂移大于1GHz（由激光器自身漂移引起）160個(gè)波長(zhǎng)共用光源波長(zhǎng)漂移小于0.1GHz（采用無(wú)源梳狀濾波器）色散單通道2階色散補(bǔ)償殘余色散50ps/nm高精度4階多通道色散管理殘余色散10ps/nm非線(xiàn)性對(duì)多通道非線(xiàn)性薛定諤方程簡(jiǎn)化近似用DSP求解，難以抑制非線(xiàn)性全波段光同步實(shí)時(shí)有序控制數(shù)據(jù)比特光程差接近準(zhǔn)線(xiàn)性相干接收采用本地本振光源需要光學(xué)鎖相或電補(bǔ)償相干性差基于雙波長(zhǎng)傳輸?shù)南嚓P(guān)接收成本高低其他專(zhuān)用超高速DSP產(chǎn)生技術(shù)壁壘光路構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)單光功率利用率高光路構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜遠(yuǎn)端本振消耗一部分光功率21研究課題全同步超相干光源PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相關(guān)接收1PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相關(guān)接收2PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相關(guān)接收3PALOHYBRIDREGENCoherentFEC/DSP相關(guān)接收160…...高效編碼與調(diào)制1分波高效編碼與調(diào)制2高效編碼與調(diào)制3…...