10、高速光通信中的非线性效应分析与应对策略

高速光通信中的非线性效应分析与应对策略

在当今互联网流量飞速增长以及向云服务迁移的大背景下，光学网络行业正经历着深刻变革，对高比特率解决方案的需求愈发迫切。本文将围绕相干光系统中的非线性效应展开，深入探讨其建模、补偿方法以及相关技术的应用。

1. 提升系统容量的途径

为了增加系统容量，目前主要有以下几种商业途径：
- 提升单载波系统的符号速率 ：有研究报道，单载波系统的波特率可达 128.8GBd。然而，这种方法需要高带宽组件以及高采样率的数模/模数转换器（DAC/ADC）。
- 增加多子载波系统的光子载波数量 ：在恒定符号速率下，多子载波系统可通过增加光子载波数量来提升容量。常见的技术包括相干正交频分复用（Co - OFDM）和奈奎斯特波分复用（WDM）。但增加子载波数量会引入非线性损伤，降低系统性能，目前相关研究最多评估了 12 个子载波的应用。
- 采用高阶调制格式 ：一些实验已展示了高达 PM - 1024QAM 的调制格式。不过，密集星座图的频谱效率是以降低对非线性效应和噪声的容忍度为代价的，这会影响系统性能。

2. 非线性效应的挑战与应对方向

近年来，相干数字信号处理（DSP）技术的进步使得在数字域中减轻线性效应（如色散和偏振模色散）成为可能。然而，光纤中的克尔效应所导致的非线性损伤，已成为限制光系统透明传输距离的关键因素。数字反向传播（DBP）算法虽被视为非线性补偿的参考方法，但因其计算复杂度高，促使人们寻找更高效、低复杂度的替代方案，如沃尔泰拉级数和最大似然序列估计器（MLSE）。同时，在传统系统或