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《超長距離1550nm 光纖傳輸系統(tǒng)中色散補(bǔ)償理論的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、超長距離1550nm光纖傳輸系統(tǒng)中色散補(bǔ)償理論的研究宋英雄,林如儉凌云光子技術(shù)集團(tuán)[摘要]隨著中國廣電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大及向運(yùn)營級網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)了有線電視大范圍（地市級）聯(lián)網(wǎng)的需求。這種需求對副載波復(fù)用電視光纖傳輸系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)和要求。本文對1550nm超干線進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)探討，重點(diǎn)研究了超長距離CATV傳輸?shù)姆蔷€性失真問題及組合二階互調(diào)(CSO)劣化的補(bǔ)償技術(shù)。指出，由于光纖中非線性自相位調(diào)制（SPM）現(xiàn)象的存在，以往電信1550nm光纖干線的色散補(bǔ)償概念和設(shè)計(jì)方法在1550nmSCM光纖干線上是無效的。又指出，迄今為止
2、許多關(guān)于1550nmSCM光纖超干線的色散補(bǔ)償技術(shù)的工程技術(shù)報(bào)道都沒有建立在完整的、清醒的理論認(rèn)識的基礎(chǔ)之上。本文給出了關(guān)于1550nmSCM超干線的的色散補(bǔ)償技術(shù)的嚴(yán)格的的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。[關(guān)鍵詞]色散補(bǔ)償（FiberDispersionCompensation）,自相位調(diào)制（Self-PhaseModulation）,非線性（Non-linearity),組合二次互調(diào)（CSO），啁啾光纖光柵（ChirpedFiberGrating）I引言超長距離光纖CATV系統(tǒng)的主要問題是由于光纖色散和自相位調(diào)制（SPM）引起的系統(tǒng)C
3、SO指標(biāo)的嚴(yán)重劣化。國際上從90年代中期開始對這個(gè)問題進(jìn)行了[1-8,10-13]一些研究，但是由于在國外特別是光纖有線電視系統(tǒng)最發(fā)達(dá)的北美地區(qū)對超長距離光纖CATV系統(tǒng)傳輸?shù)男枨蟛淮螅瑢Υ藛栴}的研究在90年代末以后再?zèng)]有系統(tǒng)的研究文獻(xiàn)發(fā)表。然而在中國，市縣級長距離聯(lián)網(wǎng)的需求強(qiáng)烈，近幾年來已采用不同的技術(shù)進(jìn)行了超長距離光纖CATV系統(tǒng)設(shè)計(jì)和色散補(bǔ)償?shù)囊恍?shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐，但基本上都采用經(jīng)驗(yàn)試湊法，缺乏理論指導(dǎo)，以致技術(shù)方案未臻最佳，甚至沒有可移植性。要進(jìn)行長距離傳輸，當(dāng)然采用1550nm波長，因?yàn)樵?550nm波長石英光纖的損耗
4、最低（0.2dB/km）,又可以利用摻鉺光纖放大器延長傳輸距離。但是常規(guī)單模光纖（ITU-TG.652）在1550nm波長的色散常數(shù)高達(dá)17ps/km/nm。光纖在大功率下的非線性現(xiàn)象（如自相位調(diào)制）與光纖在長距離上的強(qiáng)烈色散相結(jié)合，發(fā)生光波電場的寄生調(diào)相到寄生調(diào)幅的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的非線性指標(biāo)—組合二階互調(diào)（CSO）大大劣化，同時(shí)載噪比受到制約。如何對付這個(gè)問題，是對超長距離副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的最大挑戰(zhàn)。對光纖中自相位調(diào)制現(xiàn)象的可能的克服辦法之一是在光發(fā)送機(jī)內(nèi)對發(fā)送光波施加外相位調(diào)制（pre-chirp，
5、予啁啾），使其產(chǎn)生的效果與自相位調(diào)制的后果[7-8]抵消。但這種抵消只發(fā)生在一個(gè)特定的距離，在這個(gè)距離以前和以后的各點(diǎn)CSO比沒有予啁啾時(shí)還要差?？朔k法之二是實(shí)行對光纖的色散補(bǔ)償。由于光纖中的自相位調(diào)制要通過光纖色散才能轉(zhuǎn)化為額外的光波強(qiáng)度調(diào)制，人們希望從1控制光纖色散的角度來克服光纖非線性的影響，已提出的控制措施有：采用大有效截面的非零色散位移單模光纖（ITU-TG.654），如Corning公司的Leaf光纖，它在1550nm波長的色散常數(shù)很小，就可以避免長距離上的CSO[9]劣化。這個(gè)措施的成本較高。在ITU-TG.6
6、52常規(guī)單模光纖已經(jīng)鋪設(shè)的前提下不可取。對ITU-TG.652光纖鏈路施加色散補(bǔ)償。色散補(bǔ)償可用色散補(bǔ)償模塊（DCM）[10-12][13]或色散補(bǔ)償光纖（DCF）實(shí)現(xiàn)。DCM有光纖Bragg光柵和G-P腔等，其中線性啁啾Bragg光纖光柵成本較低，適于應(yīng)用。迄今國際上設(shè)計(jì)DCM并研究其應(yīng)用效果多是針對數(shù)字通信系統(tǒng)。人們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，數(shù)字通信用光纖光柵DCM在副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)中使用時(shí)效果并不好，其原因是什么呢？從數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的色散補(bǔ)償原理看，DCM被放在光纖鏈路中哪個(gè)位置都一樣，只要鏈路的總色散被降低到容許的數(shù)值即可
7、。但在SCM模擬光纖傳輸系統(tǒng)中，同一個(gè)DCM被放在系統(tǒng)中的各個(gè)部分，其對系統(tǒng)CSO的補(bǔ)償效果是不同的。究竟把DCM放置在什么地方才好呢，不同人根據(jù)實(shí)驗(yàn)提出的說法不一，而對于DCM的最佳位置始終沒有理論上的解答。若采用DCF，DCF的最佳色散量和最佳長度又如何決定？這些問題也有待回答。問題的解決涉及了光纖系統(tǒng)中的復(fù)雜的物理過程，一系列現(xiàn)象和過程，如激光器外部相位調(diào)制（予啁啾）對光纖中自相位調(diào)制的抵消作用及對SBS的影響；線性啁啾Bragg光柵的時(shí)延抖動(dòng)對多副載波互調(diào)失真的影響及最佳切趾波形的選擇；光纖放大器(EDFA)－色散補(bǔ)償
8、器(DCM)多級級聯(lián)鏈路中EDFA/DCM最佳位置）的求解及DCF最佳長度的確定等等都有待進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。解決這些問題的理論核心是在光源予啁啾、多級EDFA級聯(lián)和色散補(bǔ)償條件下光纖中非線性薛定鍔微分方程的求解。本文首先由非線性薛定諤方程得出多級摻鉺光纖放大器（EDFA
