DWDM光纤结构和传输特性

DCF品质因素:
Dc ( ps / nmgkm) FOM ( ps / nmgdB) c (dB / km)
可用于确定由DCF所引发的光信噪比OSNR
六、DCF放置注意事项
a）无须破坏光缆； b）光信号进入DCF前先进行功率放大；
c）应限制DCF最大注入光功率。
七、DCF优势与不足
a）带宽大，能同时对多个WDM信道进行色散补偿； b）色散补偿能力是固定的；
非零色散位移光纤 DWDM和CWDM
工程设计法之（跨段）最坏值设计: Ps PR M e 2c Pp Lmax f j Mc
Ps —发送机在S点最小平均发送光功率（dBm）； PR —接收机在R点最差灵敏度（dBm）； Me —设备富余度，取3dB。在光接口参数中已考虑； Pp —最大光通道代价（dB）；
G.652D
2.5Gbit/s以上中距离传输， 需要用色散补偿措施，支持 多信道CWDM系统。
光纤类 型 G.655A
光纤名称 非零色散位移 单模光纤（ ND-DSF） 非零色散位移 单模光纤（ ND-DSF）
主要特性
应用场所
在1500nm处有一定的色散， 支持C波段，信道间隔 可以抑制四波混频等非线性 200GHZ以上，10Gbit/s的 DWDM系统 效应 在1500nm处有一定的色散， 支持C、L波段，信道间隔 可以抑制四波混频等非线性 等于100GHZ，10Gbit/s 效应，消除1385nm水峰，工 DWDM系统 作波长为1310nm—1625nm 在1500nm处有一定的色散， 支持C、L波段，信道间隔 可以抑制四波混频等非线性 小于100GHZ，10Gbit/s 效应，消除1385nm水峰，工 DWDM系统 作波长为1530nm—1625nm
三、色散补偿光纤结构
四、DCF性能
（a）色散 （b）传输损耗
（c）连接损耗
（d）弯曲损耗
五、DCF主要特点
（1）DCF可放在线路中的两个EDFA之间的任何位置； （2）DCF色散补偿量可以控制，性能稳定；
（3）DCF在1550nm处具有很大的负色散。
（4）DCF虽然引入插入损耗，但可通过EDFA弥补。
► 关于PMD
什么是PMD？ 造成PMD的原因？
2.3.3 色散补偿
一、什么是色散补偿？ 色散参数的意义： ps / nm km 色散补偿的实施：在G652中每隔一定距离插入 长度调整好的色散补偿光纤 对色散进行补偿，使整个传输 线路总色散为零。
二、色散补偿原理
色散补偿是当光脉冲信号经长距离传输后由于色 散效应而产生脉冲展宽畸变。这时可以通过色散补偿 光纤来修正，目的是消除展宽畸变。
单波长 波分复用 2.5Gbit/s以上单波长 2.5Gbit/s CWDM 2.5Gbit/s CWDM 10Gbit/s DWDM 10Gbit/s CWDM &DWDM 40Gbit/s DWDM
√
√ √
√
√ √ √
√
√ √
√ √ √
√
√
► 光纤发展
应用：城域网-----最后一公里------大楼； 制造工艺：通信光纤大多数选用石英玻璃， 通过脱水消除石英玻璃光纤1385nm的水峰; 核心网: (1) G.655A只支持200GHz以上间隔,在C波段 的应用，也可以支持10Gbit/s速率为基础 的DWDM系统。 (2) G.655B只支持100GHz以下间隔,在C和L 波段应用，又能使N * 10Gbits系统传输 3000KM以上。
答：不同。色散主要造成脉冲展宽和啁啾效应。
（1）脉冲展宽：脉冲展宽是光纤色散对系统性能 影响的最主要表现。当传输距离超过色散长度时，脉 冲展宽过大，这时系统将产生严重的码间干扰和误码
（2）啁啾效应：色散不仅仅是脉冲展宽，还使脉 冲产生了相位调制。这种相位调制使得脉冲的不同部 位对中心频率产生了不同的偏离量，具有不同的频率 ，即脉冲的啁啾效应。
当泵浦光的谱线宽比布里渊带宽小很多时，产生SBS 影响的门限功率可以表示为：
P th 0.03
：激光器发射光谱的线宽（MHz）；
Pth ：单位mW
减缓SBS的影响，通过提高SBS门限 。
c —光纤连接器损耗，通常一个中继段两端各1个连接
器，损耗取0.5dB/个；
为什么要考虑光通道代价？
Lmax
Ps PR M e 2c Pp
f j Mc
1级光纤：1310nm f 0.36dB / km 、1550nm f 0.22dB / km 2级光纤：1310nm f 0.4dB / km 、1550nm f 0.25dB / km j — 每千米光纤平均接头损耗，取0.03dB/km； Mc —线路富余度，取0.04dB/km；
一、散射效应 之 受激拉曼散射（SRS）
在G652光纤上SRS导致1dB光功率代价的条件为：
N gPg( N 1)gf 500GHz g W
N：通道数 P:每个通道的光功率
SRS效应对WDM系统的影响： (1) 导致各复用通路的信号出现不均衡。 (2) 引入串话。
消除SRS效应:降低入纤光功率; 调整放大器的增益曲线； 增设光功率均衡站 ;
其中G.652A、G.652B支持10Gbit/s和40Gbit/s 传输。相对于前两者，G.652C在1550nm处的衰减 更小，消除了1385nm附近的水吸收峰，系统可以 工作在1360—1530nm。
光纤类型
G.652A
光纤名称
非色散位移单 模光纤（ SSMF）
主要特性
零色散波长为1300-1324nm， 1550nm处色散最大
4、衰减的起因
损耗 吸收 散射
_ 金属离子 OH
本征 紫外吸收 红外吸收 瑞利散射 受激布里渊散射 受激拉曼散射
非本征 金属离子 OH- 离子 波导缺陷
光纤的可用波段资源:
波段 第一传 输窗口 O E S C L U 波长（nm） 850 1260—1360 1360—1460 1460—1530 1530—1565 1565—1625 1625—1675 使用光纤 多模光纤 标准单模光纤 波长扩展光纤 应用系统 单通道 单通道、WDM WDM
f —光纤衰减系数，干线用G.652光纤，分1、2两级,
WDM系统光复用段的距离不是无限的，与之对应 的再生段的配置也不同，如: 8 22dB
5 30dB 3 33dB
克服光纤衰耗的方法：高输出功率的激光源; 高灵敏度的光端机; 光放大器;
光放大器解决了什么问题，又引发了什么问题？
G.655B
G.655D
非零色散位移 单模光纤（ NDຫໍສະໝຸດ DSF）►光纤选择
工作方式 G.652 G.652 A B √ √ √ G.652 C √ √ G.652 D √ √ G.655 A G.655 B G.655 D
工作波长
1.31或1.55 1.31&1.55 1.31&1.55 C+L E+S+C+L C+L C+L C+L
► 色散管理在全光网中的应用
（1）负色散光纤 广域网和城域网：首选负色散光纤； 接入层局域网 ：首选窄谱线的激光器； （2）啁啾光栅光纤 补偿能力与带宽成反比，当用于WDM全光网， 难以同时补偿多路波分复用信号。
► 2.4
非线性效应
原因：在光场的作用下，光波信号和光纤介质相互 作用的一种物理效应。弱光场入纤时，介质 呈现线性变化。强光场入纤时，介质表现出 非线性物理效应。 分类：散射效应、折射率效应
2.3 光纤的特性
►
2.3.1 衰耗 1、衰减表征: P( L) P(0)10
( aL /10)
10 P( L) 2、衰减系数: ( ) L lg P(0) (dB / km)
3、衰减谱
G.652在1550nm处的衰减最小0.2dB/km，色散高达 17 PS / nm km G.653在1550nm色散为零，衰减最小。但不适合用于DWDM系统 G655满足DWDM系统多方面的要求。
2.3.2 色散
光纤色散主要有: 模间色散、材料色散、波导色散、偏振模色散。 波长色散: D( ) Dm Dw Dp
色散,在光纤通信系统中表现为光源光谱中不同波长 分量因在光纤中的群速不同所引起的光脉冲展宽，正色 散使得光脉冲被展宽，负色散使得光脉冲被缩窄。
思考：色散损耗和传输损耗对光通信系统的影响相 同吗？
c）有效面积只有19μm；
d）需要的DCF的长度长增加了传输衰耗。
八、色散补偿距离
色散补偿距离=传输距离-光源色散受限距离+调整； 其中，调整量一般为 0~30km
“色散受限距离” 与 “色散补偿距离”？
► 色散平坦光纤
DFF
特点：长波长波段低损耗、低色散。（1300~1600nm） 分类：W型DFF、多包层DFF；
应用场所
2.5Gbit/s以下中距离传输， 在1550nm窗口，2.5Gbit/s以 上长距离传输需要用色散补 偿措施，支持单信道系统。 2.5Gbit/s以下中距离传输， 在1550nm窗口，2.5Gbit/s以 上长距离传输需要用色散补 偿措施，支持单信道系统和 多信道系统。 2.5Gbit/s以下中距离传输， 支持CWDM系统。
如何利用SRS效应？ 利用拉曼增益制作分布式拉曼放大器提供分布式放大。
一、散射效应 之 受激布里渊散射（SBS）
SBS & SRS： (1) 峰值SBS增益比SRS大2个数量级； (2) SBS频移（10~13GHz）和增益带宽20~100MHz远远 小于SRS的相应值； (3) SBS只出现在后向散射方向，其影响大于SRS的影响 。
G.652B
非色散位移单 模光纤（ SSMF）
零色散波长为1300-1324nm， 1550nm处色散最大
G.652C
波长段扩展的 非色散位移单 模光纤（EBSSMF） 波长段扩展的 非色散位移单 模光纤（EBSSMF）
零色散波长为1300-1324nm， 1550nm处色散最大，消除了 1385nm水峰，工作波长为 1310nm—1625nm 零色散波长为1300-1324nm， 1550nm处色散最大，消除了 1385nm水峰，工作波长为 1310nm—1625nm
► 其他色散补偿方法：
超长宽带光栅、采样离散信道光栅、可调色散补偿
► 色散管理方法
（1）控制系统工作波长使其尽量在零色散波长附近； （2）设法对色散进行补偿，使总色散减小甚至等于零； （3）充分利用色散来抵消非线性效应的影响。 光通道的色散使不同的载频传输时延发生差异，造 成接收波形失真，这种影响就是自相位调制SPM。SPM 使得光波形变窄，补偿了光通道色散对波形展宽的效应 。
第二章 光纤结构和传输特性
2.1 光纤结构和分类
按照截面积折射率的不同分为：阶跃光纤、渐变光纤； 按照传输模式数量的不同分为：单模光纤、多模光纤；
为解决单模光纤色散和非线性问题开发的 特殊光纤：
色散位移光纤; 非零色散位移光纤; 色散平坦光纤; 色散补偿光纤;
根据G.652光纤的工作波长范围以及支持的不同 传输速率SDH系统，对PMD和1385nm的衰减系数的 要求区分，将G.652分成4个子类：G.652A、G.652B 、G.652C、G.652D。
► 城域网
& 局域网中的光纤技术：
城域网通信：更关注光纤的制造工艺，消除石英玻 璃光纤在1385nm的水峰，将工作波长 范围拓宽为1260—1670nm，通过降 低DWDM系统成本，使价格相对低廉 的CWDM能够应用于城域网的汇聚层 和接入层。 局域网通信：通过提高多模光纤梯度折射率分布来控 制精度和改善光源注入条件来提高石英 玻璃多模光纤的带宽和减小光纤衰减。
► 布拉格光栅光纤
原理：通过三端口光环形器，使长波长分量在布拉格光栅 初始端发生反射，进而提升群速；使短波长分量在末端才反射， 降低群速；来扼制波长分量的展宽，达到色散补偿目的。
►
高阶模色散补偿光栅 HOM-DCF
两种负色散光纤： 一、DCF 工作波长基于基模LP01； 二、HOM 工作波长基于高阶模LP11 通过在接近截止波长处工作的LP11模的负色散来实现 色散补偿； HOM面积较DCF大； 通过改变模的截止波长或HOM的长度来改变其补偿能 力，在整个波长范围内对色散和色散斜率同时补偿 ；