In the high-speed optical communication systems with≥40 Gb/s per channel, it is essential to monitor and compensate chromatic dispersion that can be changed by temperature variation or dynamic reconfiguration of the optical network. Until now, there have been substantial efforts to develop the chromatic dispersion monitoring technique. The previous works on dispersion monitoring include the techniques based on clock-frequency component (CFC), PM-AM conversion, and subcarrier tone. Among the existing techniques, the technique based on CFC is the simplest because it does not add any extra modulation to the data.
However, the widely used non-return-to-zero (NRZ) signal has no CFC in RF spectrum. Thus clock-extraction (CE) process is required to obtain a CFC from NRZ signal. There can exist lots of CE methods of NRZ signal depending on the method of nonlinear signal processing. The CFCs extracted by different CE methods show different characteristics about dispersion.
In this paper, we compare the CE methods of NRZ signal by using analytic derivations, numerical simulations, and experiments. With the result of comparison, we find out the efficient CE methods for chromatic dispersion monitoring. We also find out the efficient CE methods to detect the optimum dispersion compensation (ODC) when optical nonlinearity exists. We also investigate the PMD effect on the proposed technique.
Although the recently developed carrier-suppressed return-to-zero (CSRZ) signal has a CFC in RF spectrum, the CFC cannot be used for chromatic dispersion monitoring because its characteristic is not suitable for monitoring. However, if we use the CE methods for CSRZ signal, the characteristic of CFC can be changed and used for dispersion monitoring. By using the same methodology used in NRZ case, we find out the efficient CE methods for chromatic dispersion monitoring and ODC monitoring.
본 논문에서는 광신호의 클럭 성분을 추출하는 방법을 제시하였고, 이를 색분산 감시에 쓰일 수 있음을 보였다. 또한, 광섬유의 비선형이 존재하는 실제 광통신 시스템에서도 광신호의 클럭 성분을 이용하여 최적 색분산 보상점 을 감시할 수 있음을 보였다. 이러한 클럭 성분을 이용한 성능 감시방법은 광통신 시스템의 송신단을 변화시키지 않아도 되고, 부가적인 신호의 열화를 가져오지 않는다는 점에서 매력적인 방법이라고 할 수 있겠다.
본 연구를 위해 광통신 시스템에서 널리 쓰이는 NRZ 신호와 앞으로 많이 쓰일 것으로 예상되는 CSRZ 신호의 여러 가지 클럭 추출법을 제안하였으며, 이들 방법의 색분산 감시능력을 비교 분석 하였다. 또한, 광섬유의 비선형성이 존재하는 경우에도 최적 색분산 보상점을 감시할 수 있는지의 여부를 비교하였다.
각 클럭 추출법의 성능을 분석한 결과, NRZ 신호의 최적 색분산 보상을 위해서는 C8 이나 C10/C11 로 표기된 클럭 추출법을 사용하면 된다는 것을 밝혀내었다. CSRZ 신호의 경우에서는 CEM5/CEM8 이나 CEM9/CEM10 으로 표기된 클럭 추출법을 사용하면 된다는 것을 밝혀내었다. 이들 방법들은 모두 간단히 구현될 수 있는 방법들로써, 실제 시스템에 쉽게 적용될 수 있는 방법들이다.
비선형 효과가 존재하는 광통신 시스템에서, 광신호의 클럭 주파수 성분을 이용하여 광섬유의 색분산 특성을 손쉽게 감시할 수 있는 방법을 제시한 본 논문의 내용은 40 Gb/s 이상의 고속 광통신 시스템을 보다 경제적으로 운영/유지하는데 도움을 줄 것이며, 나아가서는 고속 광통신 시스템의 실제 제품화에 큰 기여를 할 수 있을 것이다.
