光纖通信系統(tǒng)中色散補償技術(shù)new

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1、光纖通信系統(tǒng)中色散補償技術(shù)蔣玉蘭(浙江華達集團富陽，311400)【摘要】本文敘述了光通信系統(tǒng)中一個重要的參數(shù)—色散，以及G65光纖通信系統(tǒng)的色散補償技術(shù)。文章還詳細說明了各種補償技術(shù)原理，并比較其優(yōu)缺點。最后強調(diào)說明色散補償就是用來補償光纖線路色散和非線性失真的技術(shù)。1概述光纖通信的發(fā)展方向是高速率、大容量。它從PDH8Mb/s,34Mb/s,140Mb/s,565Mb/s發(fā)展到SDH155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s?，F(xiàn)在又進展為波分復用WDM、密集型波分復用DWDM。同時，光纖的結(jié)構(gòu)從G652、G653、G654，發(fā)展到

2、G655，以及G652C類。光纖的技術(shù)指標很多，其中色散是其主要的技術(shù)指標之一。色散就是指不同顏色(不同頻率)的光在光纖中傳輸時，由于具有不同的傳播速度而相互分離。單模光纖主要色散是群時延色散，即波導色散和材料色散。這些色散都會導致光脈沖展寬，導致信號傳輸時的畸變和接收誤碼率的增大。對于新建工程新敷設高速率或WDM光纜線路，可以采用非零色散位移光纖（NZ-DCF），ITU一T將這種光纖定名為G655。G655光纖在1550nm處有非零色散，但數(shù)值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。其色散值可以是正，也可以是負。若采用色散管理技術(shù)，可以在很長距離上

3、消除色散的積累。同時，對WDM系統(tǒng)的四波混頻現(xiàn)象也可壓得很低，有利于抑制非線性效應的影響。自從光纖通信商用開始，至今20余年，國內(nèi)外已大量敷設了常規(guī)單模光纖(G652)的光纜，這類光纜工作在1550nm波段時，有18ps/nm·km的色散，成為影響中繼距離的主要因素。所以，對高速率長距離的系統(tǒng)必須要考慮色散補償問題。光纖色散產(chǎn)生的因素有:材料色散、波導色散、模式色散等等。但主要是前面兩項因素引起不同波長的光在光纖中傳播造成群時延差。解決光信號色散引起群時延差的方法就是色散補償技術(shù)。2光纖色散述語色散:光源光譜組成中的不同波長的不同群速度在一根光纖中傳輸

4、所引起的光脈沖展寬。材料色散:因折射率隨光的波長不同呈非線性，所以產(chǎn)生材料色散。由單模光纖的纖芯和包層材料所引起的色散，考慮到光纖的弱導條件(△<

5、色散。模式色散:由于在單個頻率處每個模式的群時延具有不同的數(shù)值而引起的色散。3光纖色散導致光脈沖展寬分析光信號在光纖中傳輸由于光纖色散導致光脈沖展寬的理論分析如下:入射光場的歸一化振幅為高斯函數(shù)分布。則人射光脈沖的形狀為(參見圖1)4色散補償技術(shù)光纖色散補償是一項新的技術(shù)，需要認真研討和試驗。這里提出幾種方法進行探討:4.1負色散光纖補償法DCF是一種有負色散系數(shù)的光纖，D=－90ps(nm·km)。若在CSMF中接人足夠長度的DCF，可使總的色散值控制在系統(tǒng)容限以內(nèi)，如圖3所示。原則上DCF可放在線路的任何位置，但在發(fā)送端應放在光放大器之前，因為若放

6、在光放大器之后，高功率光信號在以二F中會引起非線性，不僅減弱DCF的補償作用，還會嚴重影響系統(tǒng)的性能。從應用的角度要求DCF的負色散系數(shù)愈大愈好，同時插人衰減越小越好。通常插人的DCF長度是需要補償CSMF的20%左右。與其他色散補償措施相比。DCF技術(shù)要相對成熟，但其插人衰減較大，約為CSMF的5倍，須用光放大器補償。利用DCF技術(shù)與EDFA光放大器，1obit實驗記錄可達2245km。但DCF的成本昂貴，約為CSMF的10~20倍，短期內(nèi)難以大量推廣應用。4.4色散支持技術(shù)〔DST)DST的基本原理是，高速數(shù)字信號在直接調(diào)制方式作用下，在光強度調(diào)制

7、(IM)的同時還伴有FSK調(diào)制。這是因為與輸人NRZ電信號“O”、“I”對應著兩個光波長，它們由于光纖色散而不能同時到達接收端，其時間差加Δt=Δλ·D·L，即:Δt=ΔV?λ2?D?L∕C(2)式中△V為兩個光波的頻率差，正確選擇光源的偏流可控制△V，使山正好為1比特間隔。從而可在接收機利用兩電平判決電路將ASK信號解調(diào)為NRZ信號，而光纖的色散則起到了FS/ASK信號轉(zhuǎn)換的作用。據(jù)報導利用DST技術(shù)在CSMF上可無中繼傳輸10Gbit/s信號達253krn。DsT的缺點或限制條件是要求硯調(diào)制指數(shù)、接收機帶寬等參數(shù)需與光中繼段的色散匹配。色散支持傳輸

8、法需利用激光器的調(diào)頻特性，在光纖傳輸系統(tǒng)中先對激光器進行直接(內(nèi))調(diào)制，由于不同頻率的信號在光