光纖通信系統(tǒng)的色散補償

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1、尤纖通信糸筑旳色散補償J王林方玲楊恩澤張以謨馬曉紅于晉龍黃超李世忱(天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院300072)摘要本文介紹光纖通信系統(tǒng)幾種常用色散補償技術(shù)的基本原理及其性能特點，并結(jié)合實際給出具體的使用方法。關(guān)鍵詞色散補償色散均衡光纖法布里羅(F2P)干涉儀中圖分類號TN9132ExactCanpensationforChranaticDispersionhaTransmissionFiberSystanWangLhYangEnzeZhangYmoetal(TianjinUniversity,Electromics&Infbimati

2、onEngineeringCollege300072)AbstractWedanonstratesomemethodstocompensateexactlyforchromaticdisper2sbninatransmissbnfiberandshowhowtousethesemethodstocompressopticalpuls2esKeywordsdispersioncompensation,dispersionequalizingfiber,F35interferom2eter收稿日期:19982022053本項目為863

3、高技術(shù)計劃資助1工程上解決光纖色散的幾種方案在光纖通信系統(tǒng)中，因色散與系統(tǒng)的比特率有如下關(guān)系：B=°鳥s，式中D為色散系數(shù)、厶為光纖長度、mK為光源線寬,3為系統(tǒng)比特率，所以群色散是限制比特率與距離積(B厶)提高的主要因素。提高B厶值的途徑，常采用兩種方法：一是壓經(jīng)光源譜寬(選用碉啾小線寬窄的激光器作為光源)二是降低光纖的色散系數(shù)D。減小D值常采用零奩散位移光纖(DSF)o標(biāo)準(zhǔn)1.310An零色散常規(guī)單模光纖(SMF,G652光纖)在1310An處色散系數(shù)接近于零,損耗為Q36dB而在1.550An處的損耗典型值是()22dB.X

4、in,色散系數(shù)約為+18psjfnm?km)o見G.652光纖不足之處在于1.550An處色散比較大，這対高速率數(shù)字傳輸不利。而1.550An零色散位移光纖(G653DSF)是通過改變對光纖的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，將光纖的零色散波長K從L3An移至在L55An處，其色散系數(shù)接近于零,損耗為(124dB,/ino可見DSF達(dá)到了低色散和低損耗的統(tǒng)一，克服了G652單模光纖的不足。通常使用單頻激光器，并使其中心波長與DSF光纖的零色散波長一致，來減少色散的影響，可使〃厶報普通單模光纖增大一個數(shù)量級以上。為此，早期的光纖通信系統(tǒng)把該單模光纖作為

5、首選光纖，這在線性傳輸條件下是可行的。但就目前超高速大容量光纖通信發(fā)展的趨勢來看，不宜廣泛采用DSF。其原因是當(dāng)今為了增加信道數(shù)量而廣泛采用的密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)和光放大器,使得耦合到光纖中笊光功率增加到使光纖產(chǎn)生非線性(P^2mW),即大于產(chǎn)生非線性閾值的功率。由此引發(fā)了諸多非線性現(xiàn)象，其中的四波混頻(FWM)將會產(chǎn)生新的頻率分量，它易引起路際串?dāng)_。實驗和理論都表明，F(xiàn)WIV在系統(tǒng)的工作波長接近零色散波長時特別活躍，輿結(jié)果會使系統(tǒng)性能惡化，嚴(yán)重時其至不能工作。12此，対于DWDM高速光纖傳輸系統(tǒng)，應(yīng)將光纖本身的色散與其非

6、線性特性綜合考慮。如果在工作波長段存在有限色散，會使FWM得到有效遏制。為此，人們提出在系統(tǒng)工作波長范圍內(nèi)，即EDFA譜寬范圍內(nèi)應(yīng)無零色散點。也就是既要降低L55An處光纖的色散，又需使光纖保持較小的色散來減小光纖的非線性對系統(tǒng)的不良影響。非零色散位移光纖能滿足人們的這種要求，該光纖保持較小的色散值以減小光纖的非線性對系統(tǒng)的不良影響。最近AT&T研制I；的真波(Trucwavc)單模光纖，就是在1550nm窗口的工作波長范圍內(nèi)為非零色散單模光纖,簡稱NZDF(non2^erodispersbnfiber)?而康寧(Corning)

7、公司新近推出的大有效面積光纖(LEAF)則是根據(jù)光纖非線性效應(yīng)與纖芯的有效面積成反比而又不失單模光纖的特性而制作的，LEAF可有效地降低光纖系統(tǒng)的非線性。從光源上考慮，由于脈沖頻譜是由兩部分構(gòu)成,其一是由光脈沖脈寬本身導(dǎo)致的光譜寬度即變化極限譜寬，另一部分則是由于光脈沖碉啾所引起的譜寬展寬部分。對于線性傳輸系統(tǒng)，由光源所發(fā)出的脈沖頻譜寬度在脈沖的傳輸過程中始終保持不變，而碉啾和色散則改變光脈沖的頻譜相位和脈沖寬度，在相同的脈寬情況下，初始嚅啾越大光脈沖譜寬越寬。因此，可以說光纖色散對系統(tǒng)的影響主要來口于蜩啾系數(shù)

8、?？刂迫肷涿}沖的碉

9、啾，可改善光纖通信屮色散對傳輸距離的限制?？傄胰荷⒅桓淖児饷}沖的脈寬而不改變脈沖的譜寬。要壓縮光源的譜寬就應(yīng)從減少輸出光脈沖的碉啾著手，而獲得無碉啾輸出光脈沖常有以下兒種方法：(1)采用鎖模激光器，尤其12是鎖模光纖激光器(近來國外大量報道這方面