光纖色散補償技術(shù)new

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1、光纖的色散分類不同的光分量(不同的模式或不同的頻率等)通常以不同的速度在光纖中傳輸，這種現(xiàn)象稱為色散。色散是光纖的一種重要的光學(xué)特性，色散引起光脈沖的展寬、嚴(yán)重限制了光纖的傳輸容量及帶寬。對于多模光纖，起主要作用的色散機理是模式色散或稱模間色散(即不同的模以不同的速度傳輸引起的色散)。對于單模光纖，起主要作用的色散機理是色度色散或稱模內(nèi)色散(即不同的光頻率在不同的速度下傳輸引起的色散〕。由于多模光纖受模間色散的限制，傳輸速率不能超過100Mb/s，單模光纖則比多模光纖更優(yōu)越，在長途干線實際應(yīng)用中用的也都是單模光纖，此處也僅考慮單模光纖的色散。單模光纖的模內(nèi)色散主要是材料色散和波導(dǎo)色散。材料色散

2、是指由于頻率的變化導(dǎo)致介質(zhì)折射率變化而造成的傳輸常數(shù)或群速變化的現(xiàn)象;波導(dǎo)色散是指由于頻率的變化導(dǎo)致波導(dǎo)參數(shù)變化而造成的傳輸?；栈蛉核僮兓默F(xiàn)象。模內(nèi)色散主要是實際光源都是復(fù)色光源的結(jié)果。另外在單模光纖中，實際上傳輸著兩個相互正交的線性偏振模式，但由于光纖的非圓對稱、邊應(yīng)力、光纖扭曲、彎曲等造成輕微的傳輸速度差，從而形成偏振模色散。高速光纖通信系統(tǒng)需要色散補償目前，全世界范圍內(nèi)，已經(jīng)教設(shè)的1.3μm零色散光纖總長度超過5000萬公里，而我們知道現(xiàn)在光纖通信系統(tǒng)的工作波長為1.5μm，這樣光纖就存在D≈16ps/km?nm的色散、該色散限制光通信系統(tǒng)的傳輸速度在2Gb/s以下。即使是新教設(shè)的光纖

3、、為了限制四波混頻現(xiàn)象也仍需使用非零色散位移光纖。故為了克服色散對通信距離及通信速率的限制，必須對光纖進行色散補償。另外，隨著光纖通信和色散補償方案的迅速發(fā)展，一些高速傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已達到幾十甚至幾百Gb/s以上。這時，偏振模色散的影響亦不可忽視光纖色散補償方案目前，已有多種群速度色散補償方案被提出，如后置色散補償技術(shù)、前置色散補償技術(shù)、色散補償濾波器、高色散補償光纖(DCF)技術(shù)和凋啾光纖光柵色散補償技術(shù)，以及光孤子通信技術(shù)等。后置色散補償技術(shù)是通過電子技術(shù)在光信號接收端補償光纖色散引起的脈沖展寬，多用于相干光纖通信系統(tǒng)，適應(yīng)于低碼速的通信系統(tǒng)，傳輸距離僅有幾個色散長度。前置色散補償技術(shù)

4、主要包括預(yù)啁啾技術(shù)、完全頻率調(diào)制技術(shù)、雙二進制編碼技術(shù)、放大器誘導(dǎo)啁啾技術(shù)和光纖誘導(dǎo)啁啾技術(shù)，無論哪種前置色散補償技術(shù)都要在光脈沖進人光纖之前產(chǎn)生一個正的凋啾(C>0)、以實現(xiàn)脈沖壓縮。色散補償濾波器技術(shù)是采用Fanry一Perat干涉和Mach一Zehnder干涉技術(shù)進行色散補償。然而相對高的損耗和較窄的帶寬限制了Fabry-Perot干涉技術(shù)的應(yīng)用，對輸入光偏振比較靈敏和帶寬比較窄是Mach--zehnder干涉技術(shù)的缺點。下面將主要對色散補償光纖(DCF).啁啾光纖光柵色散補償(DCG)技術(shù)和光孤子通信技術(shù)做一簡單的介紹、討論。色散補償光纖色散補償光纖的基本思想是讓光信號通過不同的光纖段

5、，這些光纖段具有不同的色散。色散補償光纖思想在1980年就已經(jīng)被提出來了，然而，只有到了1990年光纖放大器的出現(xiàn)才加速了色散補償光纖的發(fā)展步伐。DCF主要有兩種設(shè)計:單模DCF和多模DCF。在單模DCF中，光纖的歸一化截止頻率V很小(V≈1)，大部分光纖模式都在折射率比較小的包層中傳輸，將產(chǎn)生D≈—l00ps/km·nm的色散，最近，色散超過一200ps/km·nm的色散補償光纖亦已研制成功。但是，單模色散補償光纖的損耗很高(α≈0.5dB/km)，且由于其芯徑比較小，相對地增加了入射光的功率，導(dǎo)致非線性失真嚴(yán)重。為了進免以上缺點、提出了一種新型、雙模色散補償光纖，其歸一化截止頻率V≈2.5

6、。雖然這種雙模DCF與單模DCF的損耗幾乎相同，但可以增加幾個量級的負色散參數(shù)(約為－770ps/km·nm},同時增加了補償距離和補償帶寬。然而，此種雙模DCF還需要一個將基模轉(zhuǎn)換為高階模的模式轉(zhuǎn)換器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了一部分介人損耗。啁啾光纖光柵色散補償所謂光纖光敏性就是在紫外激光作用下，纖芯折射率發(fā)生永久性的變化。利用光纖光敏性和特定曝光方法，能夠形成纖芯折射率變化的周期性結(jié)構(gòu)—光纖光柵。光纖光柵是在線式反射器件。光纖光柵具有介人損耗低、對偏振不敏感、與普通光纖接續(xù)簡便、光譜響應(yīng)特性(光譜形伏、帶寬、反射率、邊模抑制比》的動態(tài)可控制等特點。光纖光柵在色散補償中的應(yīng)用如圖2所示.目前流行的光

7、纖光柵制作技術(shù)主要有兩種，即全息寫入技術(shù)(圖3)和相位掩模寫入技術(shù)(圖4),全息寫人技術(shù)就是利用干涉儀形成的干涉條紋寫人光纖光柵。干涉條紋的間距就是光纖光柵的周期∧，∧=λ/2Sin(θ/2)，而光纖光柵反射波長λ=2Neff∧=2Sin(θ/2)，因此可以通過改變兩光束夾角來控制光纖光柵反射波長。為了得到良好的干涉儀條紋，所用紫外激光需要保證有一定的相干長度，同時在曝光過程中精確保證整個干涉儀穩(wěn)