抖动来源。
光通信网络中的抖动可能源于多种因素。为了描述每种因素的影响，分析系统的框图很有帮助。最基本的框图包含一个光发射器、一个光接收器、一条光纤链路和一个参考时钟（图 2）。参考时钟决定系统的比特率。如果时钟频率随时间波动，比特率也会波动，数据信号就会出现抖动。导致参考时钟抖动的机制多种多样：振荡器噪声引起的随机抖动、杂散边带引起的周期性抖动，以及振荡器非线性引起的占空比失真。
为了生成数据信号，发射器接收参考时钟作为输入信号。通常，该参考时钟用作生成待传输比特率的基频。倍频过程由锁相环 (PLL) 完成，而锁相环本身也会产生抖动。在这种情况下，抖动是源自其内部振荡器（压控振荡器，VCO）的随机抖动。输入抖动（来自参考时钟）由锁相环 (PLL) 的传递函数进行滤波。由于这是一个低通滤波器，抖动的高频分量会被消除，但低频抖动仍然存在。另一方面，由于压控振荡器 (VCO) 位于 PLL 环路内，其抖动受互补传递函数的影响。因此，在这种情况下，VCO 抖动的低频分量会被消除，而高频分量仍然存在。此外，环路中其他元件（例如放大器或相位检测器）的噪声也会叠加到 VCO 抖动上，从而导致更复杂的抖动频谱。主要结论是，PLL 带宽对数据信号抖动水平有显著影响，频域抖动频谱分析可以提供有关抖动传播方式以及如何控制抖动的宝贵信息。
虽然这些抖动源主要来自电子元件，但光学元件也会导致抖动水平升高。例如，激光发射器和光放大器分别会产生相对强度噪声 (RIN) 和自发辐射噪声 (ASE)，从而降低数据信号质量。即使是光发射机的相位噪声（线宽）或啁啾也会造成问题，因为它们与光纤中的色散（PM-IM转换）相结合会产生强度噪声和抖动。简而言之，光纤作为传输介质并非不会引入抖动。在高速率（例如40 Gbit/s）下，偏振色散（PMD）也是造成信号劣化的常见原因，这使得色散补偿光纤链路的传输距离仅限于几公里。
通信系统中的接收器必须处理劣化的信号，并以最小的误差恢复数据。接收器本身也会通过类似于发射机电路的机制产生抖动。由于抖动直接影响误码率（BER），因此对于每个比特率，都存在一个最大抖动值，超过该值系统才能正常工作。如果超过此值，则需要某种形式的3R再生来降低抖动水平。

抖动测量
为了验证系统抖动是否符合规格（表 I），需要使用高性能仪器进行测量。通常，检查信号的频谱展宽非常有用。时钟信号频谱的展宽通常是对称的，因此分析上调制频带相对于理想载波中心频率（偏移）的频谱就足够了。由于这种展宽通常是由随机噪声过程引起的，因此能量测量是通过对 1 Hz 间隔进行平均来实现的。这将得到如图 3 所示的相位噪声图。单位为 dBc/Hz，因为测量结果已根据总信号能量进行了归一化。该图显示，随机抖动由不同的噪声机制组成，每种机制都具有不同的特性：频率无关的相位白噪声、相位调制闪烁噪声（与频率成 1/f 关系）、调频白噪声（与频率成 1/f² 关系）、调频闪烁噪声（与频率成 1/f³ 关系）和随机路径调频噪声（与频率成 1/f⁴ 关系）。无线系统设计人员通常倾向于使用这种抖动分析方法，并且可以使用频谱分析仪进行测量。然而，对于光通信链路，最好以均方根秒 (RMS 秒) 为单位表示抖动频谱，因为这样在比较不同比特率的信号时可以提供更多信息。在这种情况下，无法通过频谱分析仪分析相位噪声来获得抖动测量值，因此必须使用其他类型的仪器。市面上有多家制造商提供用于测量数字光系统抖动的设备。这些并非专用设备，而是示波器和数字信号分析仪，它们具有多种功能，包括能够精确确定输入光信号和/或电信号的抖动。图 4 显示了 使用其中一种设备可以获得的一些典型测量结果。具体来说，该设备是安捷伦数字通信分析仪 (Infiniium 86100C DCA-J)。如图所示，该设备能够获取总抖动 (TJ) 值，并分离出不同的抖动成分：数据相关抖动 (DDJ)（包括码间干扰 (ISI) 和占空比失真 (DCD)）、周期性抖动 (PJ) 和随机抖动 (RJ)。此外，图 4 显示了各种测量抖动值的直方图。这些直方图可以用于观察抖动值的离散程度，并计算均方根 (RMS) 值。
市场上其他可用的设备包括安立 MP1800 信号分析仪和泰克 DSA8200 数字采样示波器。对于 MP1800（图 5），最近推出了一些选件，可以测量高达 50 Gbit/s 信号的抖动。具体而言，这些组件包括12.5 GHz四端口合成器（MU181000B）、抖动调制选项（MU181000A/B-001）以及抖动测量软件应用程序（MX180005A）。另一方面，泰克DSA8200也允许 使用80SJNB软件应用程序分析高达43 Gbit/s的数字光信号的抖动。此外，该团队还识别并隔离了影响眼图水平和垂直张开度的因素，从而将抖动和噪声的影响区分开来。

弗朗西斯科·拉莫斯·帕斯夸尔，电信工程博士，
瓦伦西亚理工大学正教授。