基于数字信号处理的相干光系统发射端与接收端激光线宽在线分离监测技术

《Journal of Lightwave Technology》：EEPN-Aware In-Service Estimation of Transmitter and Receiver Laser Linewidths Using Coherent Receiver DSP

　　在高符号速率相干光系统中，均衡增强相位噪声（EEPN）的影响日益加剧，准确进行激光相位噪声的在线监测对于维持系统稳定运行至关重要。除检测激光异常外，判断性能下降源自发射端还是接收端激光器，对于已部署光网络的有效维护和故障隔离具有重要意义。然而，基于额外光学硬件的传统激光器表征技术通常不适用于在线运行场景，因为它们需要业务中断和光路重构。本文提出了一种基于数字信号处理（DSP）的在线光性能监测技术，该技术可在不中断业务、不增加额外光学硬件的情况下，分别估计发射端和接收端激光器的线宽。通过从接收端DSP的内部状态重构载波相位，所提方法在正常信号解调过程中提取激光相位波动。我们解析地刻画了EEPN影响下所提取相位特征，并推导了调频噪声谱和相位误差方差的闭式表达式。分析表明，色散补偿对接收端激光相位噪声会产生色散相关的时间平均效应，而发射端激光相位噪声不受影响。利用这一固有不对称性，在足够累积色散条件下，可借助DSP数据分离发射端和接收端激光线宽。数值仿真验证了所提分析的有效性。此外，一项长达1600公里的100 Gbaud波分复用传输实验证明了所提方法在各种传输损伤条件下的可行性。