广电远距离光网信号的传输中的SBS阈值分析

广电远距离光网信号的传输中的SBS阈值分析

邢晓飞1朱烁2

(1河北省广播电视三〇七发射台河北省石家庄市050012;

2河北省广播电视卫星地球站河北省石家庄市050012)

摘要:本文通过对广播电视光纤信源传输系统建设的一些总结，简单介绍了1310nm光发射机与1550nm光发射机在光网络传输系统中特点，主要分析了在1550nm光发射机中SBS现象的产生及影响，以及SBS阈值的分析应用。

关键词：SBS阈值；入纤功率；非线性失真；色散

光纤通信是现代通信网最主要的技术手段，在信息网络建设方面起到十分重要的作用，其容量大、损耗低、安全稳定等独特特点越来越受到人们的青睐。同样，光纤网络传输也被广泛应用于广播电视前端信源系统的网络优化中。目前，多数广播电视台的播控中心与发射中心都互为独立部门，且相距距离较远，广播电视节目信号从播控中心经过平台上载、打包处理，再经由不同的路由方式分别以主备信源的形式传送至发射中心。以河北台广播和电视节目信号为例，其播控中心位于石家庄市区，而承担主要传输、发射和安全播出任务的307发射台设在几十公里外的市郊。本文主要对307发射台在光纤信源系统建设中所遇到的SBS阈值问题进行分析

光网络传输常见有1310nm和1550nm两种波长传输模式，若选用波长较小的1310nm光网传输方式，虽然降低了光纤色散，但由于距离较远导致传输损耗增大，在实际使用中未必能达到发射中心机房的技术指标要求，所以需要选用适合长距离传输的1550nm波长传输模式以满足实际需求，但是，在使用1550nm光纤传输模式时，就不得不考虑光信号在传输系统中出现的SBS（受激布里渊散射）效应、SPM（自相位调制）以及光纤中存在的其它非线性影响等，其中SBS是影响远距离光网传输最普遍的因素。

SBS即受激布里渊散射，是一种非线性光学现象。通常出现在1550nm的光传输网络中，当光纤的入纤光功率达到并超过一定值时，激光与光纤就会相互发生作用，从而出现大量非线性失真，并且该失真会与光纤长度成正比不断增大，进一步导致传输系统的CNR/CSO等指标迅速下降，这种由大量非线性失真形成的对整个传输系统的影响就是受激布里渊散射现象。此时的所设置的SBS值即为SBS阈值。

受激布里渊散射现象同样也有可能发生在1310nm的光传输网络中，但由于1310nm多数用于短距离传输，光功率不高，因此发生SBS的情况很少；1550nm与1310nm分别有不同的光网络传输结构，1550nm传输过程中，采用的是外调制方式进行光调，光谱较窄，由于传输距离较远，通常结合掺铒光纤放大器（EDFA）共同使用，入纤信号利用掺饵光纤作为增益介质，使用激光器二极管发出的泵浦光对输入信号的光功率进行放大，相互作用后，即产生受激布里渊散射现象。这也是我们在平时光网络设计中经常会忽视的现象。

在光纤信号传输系统中，SBS阈值是可以根据1550nm光发射机的指标进行设置的，在实际使用时，可以在光发射机端利用高频对激光器进行浅调制，以解决光谱较窄的问题，这样虽然可以很大程度避免SBS现象的发生，但随着光谱展宽的同时又出现了新的现象，那就是色散。色散的增加，同样也对光纤网络系统的传输质量构成了很大的威胁。受SBS现象和色散现象对光传输系统的综合影响，因此我们在对SBS阈值进行设置时，要根据传输距离的要求进行分别考虑，长途传输，为避免色散严重带来的影响，尽量调低SBS阈值，保持较窄光谱，结合掺铒光纤放大器以降低长距离传输损耗；短距离传输时，适当调高SBS阈值，使光谱展宽，入纤功率相应增加，进而提高光纤信号传输质量指标。所以，通常在广电远距离光网络信号系统中，采用小SBS阈值结合多级低功率掺铒光纤放大器的网络结构。

值得一提的是，在光纤发射机的选用过程中，有些技术工作人员为避免长途光网络传输系统中SBS现象的出现，盲目设置高SBS阈值，企图以通过加大发射功率的方式实现远距离高质量的信号传送。在这样的系统设计中，只考虑SBS现象是断不可取的，即便此系统没有了SBS的出现，光信号在传输过程中也会因光谱的展宽而形成散射，同样也大大缩短了传输距离。所以，在光发射机选用时一定要综合考虑光纤SBS阈值与入纤功率值及传输距离的关系（表1）。

结合上图，在实际运用中还要考虑SBS现象的另一个重要特征，SBS现象的出现是由光纤传输过程中与激光的相互作用产生的，传输距离越长，则积累的SBS值就越高。在光网络设计中，如出现光纤入纤功率高于表中对应的SBS阈值，且距离小于对应传输距离时，可以采用光功率再分配的方法进行设计，先将入纤功率降至对应的阈值以下再进行传输，这样也可以达到比较满意的传输效果。

受激布里渊散射效应是影响1550nm光网络传输的重要因素，在长途远距离光纤传输系统中起到至关重要的作用，不同工作条件下，应当设置不同的SBS阈值。实际运用中，比如在大型、复杂的光纤传输系统架构中，还要综合考虑损耗、色散及工作环境和纤芯质量等诸多要素。

参考文献：

[1]胡庆.《光纤通信系统与网络》[M].第三版.北京:电子工业出版社,2014