【精選】光纖通信系統(tǒng)中色散補(bǔ)償技術(shù)

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1、光纖通信系統(tǒng)中色散補(bǔ)償技術(shù)蔣玉蘭(浙江華達(dá)集團(tuán)富陽，311400)【摘要】本文敘述了光通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的參數(shù)—色散，以及G65光纖通信系統(tǒng)的色散補(bǔ)償技術(shù)。文章還詳細(xì)說明了各種補(bǔ)償技術(shù)原理，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。最后強(qiáng)調(diào)說明色散補(bǔ)償就是用來補(bǔ)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(jìn)展為波分復(fù)用WDM、密集型波分復(fù)用DWDM。同時(shí)，光纖的結(jié)構(gòu)從G652、G653、G654，發(fā)展到G655，以及G65

2、2C類。光纖的技術(shù)指標(biāo)很多，其中色散是其主要的技術(shù)指標(biāo)之一。色散就是指不同顏色(不同頻率)的光在光纖中傳輸時(shí)，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(shí)延色散，即波導(dǎo)色散和材料色散。這些色散都會導(dǎo)致光脈沖展寬，導(dǎo)致信號傳輸時(shí)的畸變和接收誤碼率的增大。對于新建工程新敷設(shè)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?。?.1~10.0pb/nm·km）。其色散值可以是正，也可以是負(fù)。若采用色散管理技術(shù)，可以在很長距離上消除色散的積累。同時(shí)，對WDM系統(tǒng)的四波

3、混頻現(xiàn)象也可壓得很低，有利于抑制非線性效應(yīng)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(shè)了常規(guī)單模光纖(G652)的光纜，這類光纜工作在1550nm波段時(shí)，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(bǔ)償問題。光纖色散產(chǎn)生的因素有:材料色散、波導(dǎo)色散、模式色散等等。但主要是前面兩項(xiàng)因素引起不同波長的光在光纖中傳播造成群時(shí)延差。解決光信號色散引起群時(shí)延差的方法就是色散補(bǔ)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

4、，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(dǎo)條件(△<

5、纖色散導(dǎo)致光脈沖展寬分析光信號在光纖中傳輸由于光纖色散導(dǎo)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(bǔ)償技術(shù)光纖色散補(bǔ)償是一項(xiàng)新的技術(shù)，需要認(rèn)真研討和試驗(yàn)。這里提出幾種方法進(jìn)行探討:4.1負(fù)色散光纖補(bǔ)償法DCF是一種有負(fù)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(yīng)放在光放大器之前，因?yàn)槿舴旁诠夥糯笃髦?，高功率光信號在以二F中會引起非線性，不僅減弱DCF的補(bǔ)償作用，還會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能

6、。從應(yīng)用的角度要求DCF的負(fù)色散系數(shù)愈大愈好，同時(shí)插人衰減越小越好。通常插人的DCF長度是需要補(bǔ)償CSMF的20%左右。與其他色散補(bǔ)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(bǔ)償。利用DCF技術(shù)與EDFA光放大器，1obit實(shí)驗(yàn)記錄可達(dá)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(yīng)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(qiáng)度調(diào)制(IM)的同時(shí)還伴有FSK調(diào)制。這是因?yàn)榕c輸人NRZ電信號“O”、“I”對應(yīng)著兩個(gè)光波長，它們由于光纖色散而不能同時(shí)到達(dá)

7、接收端，其時(shí)間差加Δt=Δλ·D·L，即:Δt=ΔV?λ2?D?L∕C(2)式中△V為兩個(gè)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(jī)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(bào)導(dǎo)利用DST技術(shù)在CSMF上可無中繼傳輸10Gbit/s信號達(dá)253krn。DsT的缺點(diǎn)或限制條件是要求硯調(diào)制指數(shù)、接收機(jī)帶寬等參數(shù)需與光中繼段的色散匹配。色散支持傳輸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(jìn)行直接(內(nèi))調(diào)制，由于不同頻率的信號在光