光纤色散的补偿方法 共16页
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光纤色散的补偿方法
主要内容
光纤 色散的 基本概念 和种类
光纤 色散造成
的系统 性能损伤
减小 色散的 技术
光纤 色散的 补偿
一、光纤色散的基本概念和种类
基本 概念ຫໍສະໝຸດ Baidu
光纤色散是由于光纤 所传送信号的不同频 率成分或不同模式成 分的群速度不同，而 引起传输信号畸变的 一种物理现象。所谓 群速度就是光能在光 纤中的传输速度。所 谓光信号畸变，一般 指脉冲展宽。
总结
在现有普通单模光纤网络上建立高速TDM 和 WDM系统,对色散进行补偿是必不可少的。即使在 NZ-DSF上传输带宽超过32nm、距离超过2000km 的 WDM系统以及40Gb/ s 的DTM 系统,对色散补偿也 提出了新的要求。本文讨论了色散的种类、色散 对系统性能造成的损伤、应用较为广泛的色散补 偿的五种方法、基理及其成熟程度和进展。指出 目前最成熟、工程上使用最广泛的是色散补偿光 纤(DCF) 在线补偿技术,以及单片集成电吸收调制器 和DFB激光器的预啁啾前补偿技术。并对色散补偿 的发展方向进行了简单的描述。
3、 光子晶体DCF
光子晶体光纤(PCF)是 一个新兴的研究领域，它 有3个突出的优点：第1,可 以在很大的频率范围内支 持光的单模传输；第2，允 许改变纤芯面积，以削弱 或加强光纤的非线性效应 ；第3,可灵活地设计色散 和色散斜率，提供宽带色 散补偿。
4、 电子色散补偿(EDC)技术
EDC技术由于其小型化、低功率和低成本的优点而逐渐受到更多的关 注。EDC是基于电了滤波(均衡)技术进行光纤色散补偿的，它通过对接收 的光信号在电域进行抽样、软件优化和信号复原，能有效地调整接收信号 的波形，恢复由于色散,PMD和非线性引起的光信号展宽和失真，从而达到 色散补偿的效果。在实际应用中，为了实现自适应EDC,最常见的是采用前 馈均衡器(FFE)和判决反馈均衡器(DFE)组合的结构，如图2所示。
减小色 散的技术
压缩光源的谱宽
选用新型光纤
四、光纤色散的补偿
色散补偿原理
光纤色散补偿方法 色散补偿技术的发展方向
(EDC) DCF
(FBG)
DCF
常
光
规
纤
布
技 术 方
色 散 补
喇 格 光
案 偿栅
光 子 晶 体
电 子 色 技散 术补 偿
偿宽 带 系 统 色 散
补
1、常规DCF技术方案
采用常规DCF进行通信系统链路色散补偿的技术是现在通用的 技术，其发展较为成熟。由于DCF是一种无源器件，安装灵活 方便，能实现宽带色散补偿和一阶色散、一阶色散全补偿，还 可与1 310 nm零色散标准单模光纤兼容，适当控制DCF的模场 直径、改善熔接技术，能得到较小的插入损耗，因此受到普遍 重视，成为当今研究的热点。
色散补偿技术的发展方向
随着高速率宽带光传输系统的发展，色散及其斜率的 管理越来越重要。成熟的色散补偿技术不断推出新的功能 ，新的色散补偿技术不断涌现。纵观日前国际上的色散补 偿技术，可以得出色散补偿技术的发展趋势：传统的DCF因 其光纤技术成熟度好，生产方便，在近儿年内仍然是卞流 产品;多通道光纤光栅色散补偿技术的研究逐渐成为热点， 多通道色散补偿器己经具备了一定的市场竞争力，大量商 用产品己经推向市场，有逐步取代传统DCF之势;EDC有其独 特优点前景可观，但是技术不成熟，有待完善，比如较长 距离传输时，器件的补偿范围受到信号传输距离的限制， 需要增加固定补偿量等;色散补偿PCF代表着未来高效补偿 的发展方向，它具有广阔的发展空间和应用前景，虽然现 己开始获得初步应用，但受到诸多因素的制约，因此要实 现大量商用还有很长的路要走。
Thank you
1、常规DCF技术方案 DCF的主要性能指标如表1所示。
1、常规DCF技术方案
国内外大型光纤厂家都有相关产品，表2列举了其 中几个有代表性的DCM产品的参数。表中色散补偿 量以80 km的指标为例。
2、光纤布喇格光栅(FBG)色散补偿
当光脉冲通过线 性啁啾光栅后，短 波长的光的时延比 长波长的光的时延 大，正好起到了色 散均衡作用，从而 实现了色散补偿。 FBG所能补偿的色散 量及带宽由光栅长 度和啁啾量来决定 。
DCF的概念最早在1980年提出，EDFA在通信系统的成功应用加 速了DCF的发展，DCF已从最初的匹配包层型到多包层折射率剖 面型。多包层结构一方面可以得到很高的负色散和负色散斜率， 另一方面又可以降低弯曲损耗。DCF的品质因素(品质因素=色 散系数绝对值/衰减系数)越来越高。为了得到具有较大负色散 系数的DCF，必须控制波导色散。现在己经有大量的商用DCF用 于补偿G. 652光纤在C波段和L波段传输时的色散。
色散种 类
多模色散
波导色散
材料色散
偏振（模） 色散
二、光纤色散造成的系统性能损伤
码间干扰
光纤色散会导致所传输 光脉冲的展宽。实际接收波 形是由激光器的许多根线谱 构成的，即便接收机能对单 根线谱形成的波形进行理想 均衡，但由于每根线谱产生 的相同波形所经历的色散不 同而前后错开，使结合的波 形不同于单根线谱波形，仍
会造成非理想均衡。
模分配噪声
这是由于光纤的色散作用与激 光器的光谱特性相结合产生的 系统损伤。虽然激光器各谱线 的功率总和是一定的，但各根 谱线的功率是随机起伏的。当 激光器的各谱线经过光纤后， 由于光纤的固有色散使不同波 长的谱线产生不同的延时，造 成不同比特的接收波形不同，
形成接受脉冲的展宽。
三、减小色散的技术
主要内容
光纤 色散的 基本概念 和种类
光纤 色散造成
的系统 性能损伤
减小 色散的 技术
光纤 色散的 补偿
一、光纤色散的基本概念和种类
基本 概念ຫໍສະໝຸດ Baidu
光纤色散是由于光纤 所传送信号的不同频 率成分或不同模式成 分的群速度不同，而 引起传输信号畸变的 一种物理现象。所谓 群速度就是光能在光 纤中的传输速度。所 谓光信号畸变，一般 指脉冲展宽。
总结
在现有普通单模光纤网络上建立高速TDM 和 WDM系统,对色散进行补偿是必不可少的。即使在 NZ-DSF上传输带宽超过32nm、距离超过2000km 的 WDM系统以及40Gb/ s 的DTM 系统,对色散补偿也 提出了新的要求。本文讨论了色散的种类、色散 对系统性能造成的损伤、应用较为广泛的色散补 偿的五种方法、基理及其成熟程度和进展。指出 目前最成熟、工程上使用最广泛的是色散补偿光 纤(DCF) 在线补偿技术,以及单片集成电吸收调制器 和DFB激光器的预啁啾前补偿技术。并对色散补偿 的发展方向进行了简单的描述。
3、 光子晶体DCF
光子晶体光纤(PCF)是 一个新兴的研究领域，它 有3个突出的优点：第1,可 以在很大的频率范围内支 持光的单模传输；第2，允 许改变纤芯面积，以削弱 或加强光纤的非线性效应 ；第3,可灵活地设计色散 和色散斜率，提供宽带色 散补偿。
4、 电子色散补偿(EDC)技术
EDC技术由于其小型化、低功率和低成本的优点而逐渐受到更多的关 注。EDC是基于电了滤波(均衡)技术进行光纤色散补偿的，它通过对接收 的光信号在电域进行抽样、软件优化和信号复原，能有效地调整接收信号 的波形，恢复由于色散,PMD和非线性引起的光信号展宽和失真，从而达到 色散补偿的效果。在实际应用中，为了实现自适应EDC,最常见的是采用前 馈均衡器(FFE)和判决反馈均衡器(DFE)组合的结构，如图2所示。
减小色 散的技术
压缩光源的谱宽
选用新型光纤
四、光纤色散的补偿
色散补偿原理
光纤色散补偿方法 色散补偿技术的发展方向
(EDC) DCF
(FBG)
DCF
常
光
规
纤
布
技 术 方
色 散 补
喇 格 光
案 偿栅
光 子 晶 体
电 子 色 技散 术补 偿
偿宽 带 系 统 色 散
补
1、常规DCF技术方案
采用常规DCF进行通信系统链路色散补偿的技术是现在通用的 技术，其发展较为成熟。由于DCF是一种无源器件，安装灵活 方便，能实现宽带色散补偿和一阶色散、一阶色散全补偿，还 可与1 310 nm零色散标准单模光纤兼容，适当控制DCF的模场 直径、改善熔接技术，能得到较小的插入损耗，因此受到普遍 重视，成为当今研究的热点。
色散补偿技术的发展方向
随着高速率宽带光传输系统的发展，色散及其斜率的 管理越来越重要。成熟的色散补偿技术不断推出新的功能 ，新的色散补偿技术不断涌现。纵观日前国际上的色散补 偿技术，可以得出色散补偿技术的发展趋势：传统的DCF因 其光纤技术成熟度好，生产方便，在近儿年内仍然是卞流 产品;多通道光纤光栅色散补偿技术的研究逐渐成为热点， 多通道色散补偿器己经具备了一定的市场竞争力，大量商 用产品己经推向市场，有逐步取代传统DCF之势;EDC有其独 特优点前景可观，但是技术不成熟，有待完善，比如较长 距离传输时，器件的补偿范围受到信号传输距离的限制， 需要增加固定补偿量等;色散补偿PCF代表着未来高效补偿 的发展方向，它具有广阔的发展空间和应用前景，虽然现 己开始获得初步应用，但受到诸多因素的制约，因此要实 现大量商用还有很长的路要走。
Thank you
1、常规DCF技术方案 DCF的主要性能指标如表1所示。
1、常规DCF技术方案
国内外大型光纤厂家都有相关产品，表2列举了其 中几个有代表性的DCM产品的参数。表中色散补偿 量以80 km的指标为例。
2、光纤布喇格光栅(FBG)色散补偿
当光脉冲通过线 性啁啾光栅后，短 波长的光的时延比 长波长的光的时延 大，正好起到了色 散均衡作用，从而 实现了色散补偿。 FBG所能补偿的色散 量及带宽由光栅长 度和啁啾量来决定 。
DCF的概念最早在1980年提出，EDFA在通信系统的成功应用加 速了DCF的发展，DCF已从最初的匹配包层型到多包层折射率剖 面型。多包层结构一方面可以得到很高的负色散和负色散斜率， 另一方面又可以降低弯曲损耗。DCF的品质因素(品质因素=色 散系数绝对值/衰减系数)越来越高。为了得到具有较大负色散 系数的DCF，必须控制波导色散。现在己经有大量的商用DCF用 于补偿G. 652光纤在C波段和L波段传输时的色散。
色散种 类
多模色散
波导色散
材料色散
偏振（模） 色散
二、光纤色散造成的系统性能损伤
码间干扰
光纤色散会导致所传输 光脉冲的展宽。实际接收波 形是由激光器的许多根线谱 构成的，即便接收机能对单 根线谱形成的波形进行理想 均衡，但由于每根线谱产生 的相同波形所经历的色散不 同而前后错开，使结合的波 形不同于单根线谱波形，仍
会造成非理想均衡。
模分配噪声
这是由于光纤的色散作用与激 光器的光谱特性相结合产生的 系统损伤。虽然激光器各谱线 的功率总和是一定的，但各根 谱线的功率是随机起伏的。当 激光器的各谱线经过光纤后， 由于光纤的固有色散使不同波 长的谱线产生不同的延时，造 成不同比特的接收波形不同，
形成接受脉冲的展宽。
三、减小色散的技术