一文詳解OSNR和NF

噪聲系數NF定義

在接收機系統中，系統的噪聲會降低接收信號的性能，從而影響整個系統的性能。

噪聲系數（Noise Figure, NF）

是衡量系統中各組件引起的劣化的指標。NF值越低，系統的性能越好。

噪聲因數與附加噪聲

信號Si和噪聲Ni都會被放大。放大器還會在其輸出中增加額外的噪聲Na。因此，放大器輸出端的SNR低于其輸入端的SNR。

級聯器件的噪聲因數

如果多個器件級聯，總噪聲因數可以用下面求出：

其中Fn是第n個器件的噪聲因數，Gn是第n個器件的功率增益（線性，非對數）。其中第個放大器通常對總噪聲系數的影響最大，因為后續級的噪聲系數會因級增益而降低。因此，第一放大器通常具有較低的噪聲系數，并且后續級的噪聲系數要求通常更寬松。

光信噪比

光通信系統中的噪聲如下：

在光傳輸通道中，噪聲會逐漸累積（Rin,MPN,光放大器噪聲，散粒噪聲），進而影響OSNR。OSNR是光學放大系統中一個極其重要的參數，OSNR原則上無法在接收機處改善。OSNR通常使用光譜分析儀（OSA）進行測量，OSNR定義在給定的分辨率帶寬Δf上（示例標準要求0.1 nm=12.5 GHz）

光信號功率一般取峰值，噪聲的功率一般取兩個相鄰通路中間的功率電平。對WDM系統，對傳輸距離有影響的主要就是：光信噪比、色散和非線性。光信噪比受限主要通過RAMAN放大器，FEC技術來解決。一般對10Gbits/S信號接收端要求在25dB以上（無FEC時），光信噪比在WDM發送端通常為35~40dB，但經過光放大器后，OSNR將會下降。主要原因是光放大器會引入新的ASE噪聲，使總噪聲增加，OSNR下降，下降速度逐級變小。

OSNR優化方式：

1）增加光放單波輸出功率，但單波輸出功率過高會引入額外非線性代價

2）優化光纖質量，減小單跨段鏈路損耗

3）使用噪聲指數更低的光放大器

4）減小跨段個數

長距多級光放大系統

長途光放大鏈路的設計使每級光放大器增益精確補償了跨度損失，在這些系統中，唯一相關的噪聲效應是每個EDFA引入的ASE噪聲的積累，接收器的電噪聲通?？梢院雎圆挥?。這些系統輸出端的OSNR近似為：

注意：OSNR隨著信號輸出功率增加，隨著跨度損耗和跨度數量減少OSNR對2.5G系統最小容限為20dB(無FEC),對10G系統最小容限25dB(無FEC)或20dB(帶外FEC)。系統設計時最好有1~3dB的余量，超過3dB余量則意義不大。

見合八方推出低NF的SOA

天津見合八方，致力于研發全系列全場景SOA，現已推出O波段(1260~1360nm)低噪聲SOA，噪聲系數可低至5dB，可滿足高速光通信長距傳輸需求。該系列產品支持單波或多波同時放大，支持多級中繼，支持GE/2.5G/10G/XGSPON/Combo PON/25G/50GPAM4/200GPAM4/多種業務類型。天津見合八方光電科技有限公司（http://tj.jhbf.cc），是一家專業半導體光放大器SOA研發和生產的高科技企業，依托于清華大學天津電子院光電集成微系統研究所，目前已推出多款半導體光放大器SOA產品（1060nm, 1270nm,1310nm, 1550nm），包括chip,COC,蝶形,單模，高偏，偏振無關等多種產品形態。同時公司還對外承接SOA定制流片服務，以及光子集成封裝服務。

審核編輯：湯梓紅