光纤色散的补偿方法 共16页
单模光纤中的色散及色散补偿技术
单模光纤中的色散及其色散补偿姓名:__刘珺__ 学号:_2009700206 专业班级:_2009级物理学二班_摘要：本文叙述了光通信系统中一个重要的参数——色散，详细介绍了各种色散补偿技术的原理,以及色散补偿光纤和啁啾光纤光栅色散补偿等多种解决方案的特点。
关键词：色散效应，色散补偿1.引言色散是由于光纤中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。
在光纤中,脉冲色散越小,它所携带的信息容量就越大。
其链路的色散累积直接影响系统的传输性能,自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。
所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题，研究宽带多波长色散补偿具有重要意义。
光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。
但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。
解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。
2.色散补偿原理2.1 光纤色散述语一、色散及其表示：由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。
光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。
从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。
前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。
当一束电磁波与电介质的束缚电子相互作用的时候，介质的响应通常与光波的频率ω有关，这种特性称为色散，它表明折射率n(ω)对频率的依附关系。
光纤的色散效应可以用波矢k或传播常数β与频率的关系来表示，即β(ω)。
在中心频率ωo处将β(ω)展开得到：式中是介质在中心频率ωo处的传播常数；等于群速度的倒数；表示群速度色散，和脉冲的展宽有关；β3为三阶色散参量。
光纤通信系统中的色散补偿问题综述
光纤通信系统中的色散赔偿问题综述1.Introduction光纤通信含有高速率、大容量、长距离以及抗干扰性强等特点。
但损耗和色散是长久妨碍光纤通信向前发展的重要因素。
随着着损耗问题的解决，色散成为决定光纤通信系统性能优劣的重要因素。
如何控制色散方便提高光纤通信系统的性能，成为光纤通信研究的热门课题之一。
现在对于光纤的色散已经提出了诸多赔偿办法，重要有色散赔偿光纤（DCF），啁啾光纤光栅，均匀光纤光栅，相位共轭（中点谱反转），全通滤波器、预啁啾等。
随着以上各办法缺点的暴露，学者们提出了光孤子色散赔偿技术，又相继提出了色散管理孤子，密集色散管理孤子等技术。
色散管理成为近年来光纤通信前沿研究的重要热点。
2.Concept of Dispersion由于信号在光纤中是由不同的波长成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的波长成分和模式成分有不同的传输速率，从而引发色散。
也能够从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是说光脉冲在通过光纤传输期间，其波形随时间发生展宽，这种现象称为光纤的色散。
3.Dispersion Causes普通把光纤中的色散分为三种类型：模式色散、模内色散和偏振色散。
a)模式色散模式色散是多模光纤才有的。
多模光纤中，即使是同一波长，模式不同传输速度也不同，它所引发的色散称为模式色散。
不同模式的光在光纤中传输时的传输常数不同，从而使传输同样长的距离后，不同模式的光波之间产生了群时延差，假设光纤能够传输多个模式，其中高次模达成输出端所需的时间较长，成果使入射到光纤的脉冲，由于不同模式达成的时间不同，或者说群时延不同，在输出端发生了脉冲展宽。
b)模内色散模内色散亦称颜色色散或多色色散。
重要是由于光源有一定带宽，信号在光纤中会有不同的波长成分，信号的不同波长分量含有不同的群速度，成果造成光脉冲的展宽。
模内色散涉及材料色散和波导色散。
c)偏振色散普通的轴对称单模光纤是违反“单模”名称的。
事实上有可能传输着两个模，即在光纤横截面上的两个正交方向(设为x 方向与y 方向)上偏振的(即在这些方向上含有场分量的)偏振模，同时由于实际的光纤中必然存在着某些轴不对称，那么，光纤会存在双折射，模传输常数β对于x，y 方向偏振模稍有不同，就会使这两个模式的传输速度不同，由此引发的色散叫偏振色散。
光纤通信中的色散补偿技术研究
光纤通信中的色散补偿技术研究随着现代通信技术的不断发展和应用，网络通信的传输速率已达到了Gbps级别，如光纤通信作为现代化通信技术的代表，也在不断地创新和进步中。
光纤通信中的一大难题就是色散补偿技术研究。
本文将从色散补偿的定义、作用及发展历程、常见的色散补偿技术以及未来展望四个方面阐述光纤通信中的色散补偿技术研究。
一、色散补偿的定义、作用及发展历程光在光纤中的传输损耗分为衰减损耗和色散损耗。
而色散是指在光纤中传输的短脉冲信号由于频率成分不同，传输速度也不同，导致在接收端时产生的信号失真，从而影响通信质量。
色散是光纤通信中最主要的非线性影响之一，对光纤的信号传输质量影响非常大。
因此，为了降低色散对信号的影响，提高光纤通信的传输质量，产生了色散补偿技术。
所谓色散补偿，就是为了抵消被随着光在光纤中的传输而带来的色散效应，使得信号在光纤中的传输过程中保证其波形的完整性和稳定性，从而使得与光纤通信相关的应用得到了进一步的提高。
色散补偿技术起源于20世纪70年代。
最初的色散补偿方案是采用相对简单的信号加上反向的信号渐变来补偿色散。
随着光棒、皮尔斯反射器、光纤布拉格光栅等新颖元件的发明及其不断的发展，导致色散补偿技术逐渐趋于完善。
二、常见的色散补偿技术目前，色散补偿技术主要分为被动色散补偿、主动色散补偿和混合色散补偿三种。
其中，被动色散补偿技术的原理是利用专用的光学器件把传输信号的波长进行引导，并通过一定的制造工艺，实现信号波形的优化，从而减少或抵消色散效应。
主动色散补偿技术则是利用光载荷流体进行调制，使得不同波长的光速度发生变换，从而达到调整光信号的效果。
混合色散补偿其实就是将前两种技术相结合，产生更加复杂的色散补偿方案，实现色散的更高效减少。
从具体的应用范围来看，被动色散补偿技术主要适用于高速中长距离传输。
这是由于，被动色散补偿的补偿机制固定、稳定，适用于光路在传输过程中对信号进行的完整性保护。
而主动色散补偿技术，适用于灵活的波长调制应用。
色散补偿原理
色散补偿原理色散补偿原理是指在光通信系统中，由于光纤对不同波长的光信号传输速度不同而产生的色散效应，通过一定的方法或器件来抵消或补偿这种色散效应，以保证光信号的传输质量和稳定性。
色散补偿技术是光通信系统中非常重要的一部分，对于提高光信号的传输速率、扩大传输距离、提高系统性能都起着至关重要的作用。
光纤通信系统中的色散效应是由于光在光纤中传输时不同波长的光信号由于色散导致传输速度不同而产生的。
一般来说，光纤通信系统中的色散效应主要包括色散的模式，即色散的波长和色散的位相。
在光通信系统中，色散效应会导致光信号的波形失真、频率偏移、相位畸变等问题，从而影响光信号的传输质量和稳定性。
为了解决光纤通信系统中的色散效应，人们提出了多种色散补偿原理和技术。
常见的色散补偿原理包括预补偿原理、后补偿原理、混合补偿原理等。
预补偿原理是指在光信号传输前通过一定的方法对光信号进行预处理，使得光信号在光纤中传输时能够抵消或减小色散效应。
后补偿原理是指在光信号传输后通过一定的方法对光信号进行处理，以抵消或减小色散效应。
混合补偿原理则是指在光信号传输前后均进行补偿处理，以最大程度地减小色散效应。
色散补偿技术主要包括电子补偿技术、光子补偿技术和光纤设计优化等。
电子补偿技术是指通过在光信号传输前后加入特定的电子器件或电路来对光信号进行处理，以抵消或减小色散效应。
光子补偿技术是指通过光学器件或光学方法对光信号进行处理，以减小色散效应。
光纤设计优化则是指通过改变光纤的结构或材料，以减小色散效应。
总的来说，色散补偿原理是光通信系统中非常重要的一部分，对于提高光信号的传输质量和稳定性具有至关重要的作用。
随着光通信技术的不断发展，人们对色散补偿原理和技术也在不断进行研究和改进，以满足日益增长的光通信需求。
希望通过不断的努力和创新，能够更好地解决光纤通信系统中的色散效应，提高光信号的传输速率和质量。
色散补偿技术研究
色散补偿技术研究
色散补偿技术是一种光通信中常用的技术，主要用于抵消由于光信号在传输过程中产生的色散效应。
色散是指不同波长的光信号在传输过程中以不同的速度传播，导致信号在时间上发生扩展和形状上发生畸变。
这种畸变会影响光信号的质量和传输距离，因此需要采取相应的色散补偿技术来解决这个问题。
色散补偿技术主要通过在光纤通信系统中引入相应的色散补偿模块来实现。
其中最常用的方法是利用时域上的色散补偿技术，主要包括预色散补偿和后向色散补偿两种。
预色散补偿是指在信号发射前对信号进行处理，使其在传输过程中的色散效应得到抵消。
这种方法主要通过在发射端引入色散补偿器，根据信号的波长、速度和传输距离来选择相应的补偿参数，使得信号在传输过程中能够实现完全的色散补偿。
预色散补偿技术能够有效地抑制系统中的色散效应，提高信号的传输质量和传输距离。
除了时域上的色散补偿技术之外，还有一些频域上的色散补偿技术被广泛应用于光通信系统中。
这些技术主要通过引入特殊的光纤结构来改变光信号在频域上的传播特性，使得不同波长的光信号在光纤中传播的速度一致，从而实现色散的补偿。
频域上的色散补偿技术具有结构简单、补偿效果好等优点，被广泛应用于光纤通信系统和光网络中。
色散补偿技术是一种重要的光通信技术，能够有效地改善光信号的传输质量和传输距离。
目前，随着光纤通信技术的不断发展，对色散补偿技术的研究也越来越深入，各种新的色散补偿方法和技术不断涌现，将进一步提高光通信系统的性能和可靠性。
单模光纤中的色散及色散补偿技术
单模光纤中的色散及色散补偿技术This manuscript was revised on November 28, 2020光通信光纤中的色散补偿技术(原理、优点、缺点)姓名:__彭坚大_ 学号:_ 专业班级:_电04摘要：本文叙述了光通信系统中一个重要的参数——色散，详细介绍了各种色散补偿技术的原理,以及色散补偿光纤和啁啾光纤光栅色散补偿等多种解决方案的特点。
Abstract: This paper describes an important parameter dispersion in optical communication systems. The principles of various dispersion compensation techniques and the characteristics of dispersion compensation fiber and chirped fiber grating dispersion compensation are introduced in detail.关键词：色散效应，色散补偿1.引言色散是由于光纤中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。
在光纤中,脉冲色散越小,它所携带的信息容量就越大。
其链路的色散累积直接影响系统的传输性能,自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。
所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题，研究宽带多波长色散补偿具有重要意义。
光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。
但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。
解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。
2.色散补偿原理光纤色散述语一、色散及其表示：由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。
光纤色散补偿技术
光纤的色散分类不同的光分量(不同的模式或不同的频率等)通常以不同的速度在光纤中传输，这种现象称为色散。
色散是光纤的一种重要的光学特性，色散引起光脉冲的展宽、严重限制了光纤的传输容量及带宽。
对于多模光纤，起主要作用的色散机理是模式色散或称模间色散(即不同的模以不同的速度传输引起的色散)。
对于单模光纤，起主要作用的色散机理是色度色散或称模内色散(即不同的光频率在不同的速度下传输引起的色散〕。
由于多模光纤受模间色散的限制，传输速率不能超过100Mb/s，单模光纤则比多模光纤更优越，在长途干线实际应用中用的也都是单模光纤，此处也仅考虑单模光纤的色散。
单模光纤的模内色散主要是材料色散和波导色散。
材料色散是指由于频率的变化导致介质折射率变化而造成的传输常数或群速变化的现象;波导色散是指由于频率的变化导致波导参数变化而造成的传输常徽或群速变化的现象。
模内色散主要是实际光源都是复色光源的结果。
另外在单模光纤中，实际上传输着两个相互正交的线性偏振模式，但由于光纤的非圆对称、边应力、光纤扭曲、弯曲等造成轻微的传输速度差，从而形成偏振模色散。
高速光纤通信系统需要色散补偿目前，全世界范围内，已经教设的1.3 µm零色散光纤总长度超过5000万公里，而我们知道现在光纤通信系统的工作波长为1.5µm，这样光纤就存在D≈16ps/km•nm的色散、该色散限制光通信系统的传输速度在2Gb/s以下。
即使是新教设的光纤、为了限制四波混频现象也仍需使用非零色散位移光纤。
故为了克服色散对通信距离及通信速率的限制，必须对光纤进行色散补偿。
另外，随着光纤通信和色散补偿方案的迅速发展，一些高速传输系统的传输速率已达到几十甚至几百Gb/s以上。
这时，偏振模色散的影响亦不可忽视光纤色散补偿方案目前，已有多种群速度色散补偿方案被提出，如后置色散补偿技术、前置色散补偿技术、色散补偿滤波器、高色散补偿光纤(DCF)技术和凋啾光纤光栅色散补偿技术，以及光孤子通信技术等。
光纤色散补偿技术.doc
光纤色散补偿技术光纤的色散分类不同的光分量不同的模式或不同的频率等通常以不同的速度在光纤中传输，这种现象称为色散。
色散是光纤的一种重要的光学特性，色散引起光脉冲的展宽、严重限制了光纤的传输容量及带宽。
对于多模光纤，起主要作用的色散机理是模式色散或称模间色散即不同的模以不同的速度传输引起的色散。
对于单模光纤，起主要作用的色散机理是色度色散或称模内色散即不同的光频率在不同的速度下传输引起的色散〕。
由于多模光纤受模间色散的限制，传输速率不能超过100Mb/s，单模光纤则比多模光纤更优越，在长途干线实际应用中用的也都是单模光纤，此处也仅考虑单模光纤的色散。
单模光纤的模内色散主要是材料色散和波导色散。
材料色散是指由于频率的变化导致介质折射率变化而造成的传输常数或群速变化的现象;波导色散是指由于频率的变化导致波导参数变化而造成的传输常徽或群速变化的现象。
模内色散主要是实际光源都是复色光源的结果。
另外在单模光纤中，实际上传输着两个相互正交的线性偏振模式，但由于光纤的非圆对称、边应力、光纤扭曲、弯曲等造成轻微的传输速度差，从而形成偏振模色散。
高速光纤通信系统需要色散补偿目前，全世界范围内，已经教设的1.3 µ m零色散光纤总长度超过5000万公里，而我们知道现在光纤通信系统的工作波长为1.5µm，这样光纤就存在D≈16ps/kmnm的色散、该色散限制光通信系统的传输速度在2Gb/s以下。
即使是新教设的光纤、为了限制四波混频现象也仍需使用非零色散位移光纤。
故为了克服色散对通信距离及通信速率的限制，必须对光纤进行色散补偿。
另外，随着光纤通信和色散补偿方案的迅速发展，一些高速传输系统的传输速率已达到几十甚至几百Gb/s以上。
这时，偏振模色散的影响亦不可忽视光纤色散补偿方案目前，已有多种群速度色散补偿方案被提出，如后置色散补偿技术、前置色散补偿技术、色散补偿滤波器、高色散补偿光纤DCF技术和凋啾光纤光栅色散补偿技术，以及光孤子通信技术等。
光纤课程设计色散补偿
光纤课程设计色散补偿一、教学目标本课程的目标是让学生了解和掌握光纤课程设计中的色散补偿技术。
通过本课程的学习，学生应能理解色散的概念及其对光纤通信系统的影响，掌握色散补偿的原理和常用的补偿方法，并能够运用这些知识解决实际问题。
具体的学习目标包括：1.知识目标：•描述光纤通信中色散的类型和原因。
•解释色散对光纤通信系统性能的影响。
•阐述色散补偿的原理和方法。
•掌握色散补偿技术的应用和效果。
2.技能目标：•能够计算光纤通信系统中色散的影响。
•能够选择合适的色散补偿方法并进行设计。
•能够分析实际系统中的色散补偿效果。
3.情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和解决问题的能力。
•增强学生对光纤通信技术的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括色散的基本概念、色散对光纤通信系统的影响、色散补偿的原理和常用的补偿方法。
具体的教学内容包括：1.色散的基本概念：介绍色散的定义、类型和原因，包括材料色散和波导色散等。
2.色散对光纤通信系统的影响：讲解色散对信号传输质量的影响，包括信号失真和传输距离的限制。
3.色散补偿的原理：介绍色散补偿的必要性和补偿方法，包括线性补偿和非线性补偿等。
4.常用的色散补偿方法：讲解光纤布喇格光栅、光纤光路延迟线等色散补偿技术的原理和应用。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握色散的基本概念和色散补偿的原理。
2.讨论法：通过小组讨论，让学生深入理解色散对光纤通信系统的影响和色散补偿的必要性。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会选择合适的色散补偿方法并进行设计。
4.实验法：通过实验操作，让学生亲手实践色散补偿技术，加深对知识的理解和应用能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威的光纤通信教材，提供基础知识。
光纤通信课件 第9章 色散限制、补偿和管理
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9.4 前补偿技术
所谓色散前补偿，就是在光信号发射进 光纤线路前，在发射端对输入脉冲的特 性进行修正。 一种简单的方法是使光纤输入脉冲频率 发生预啁啾，就可以补偿GVD引入的脉 冲展宽。
《光纤通信》（第3版）原荣 编著
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9.4.1 预啁啾补偿
从1.2.4节我们知道，光在介质中传输时，高频 （短波）分量要比低频（长波）分量传输得快， 从而产生较小的延迟，所以高频分量将逐渐向 调制脉冲的前沿发展，而低频分量将向其后沿 延伸，光纤越长两者间的时差越大，脉冲展宽 也越大。 预啁啾补偿技术的基本想法是通过在光源上加 一个正弦调制，使脉冲前沿的频率降低，后沿 的频率升高，这样就在一定程度上补偿了传输 过程中由于色散造成的脉冲展宽。
《光纤通信》（第3版）原荣 编著 14
图9.3.1 前馈均衡器（FFE）结合判决反馈均衡 器（DFE）进行电子色散补偿
输入 0 抽头 延时 1 延时 2 + 低通 滤波 DFE
FFE是线性滤波器，它可以设计成具有与光通道相反的传输特性， 从而抵消色散的线性成分。 DFE的主要作用是补偿失真信号的非线性成分，它和判决器一起 构成反馈回路，用均方误差准则优化均衡器系数，基于前面探测 到的信号，动态调节判决阈值电平，消除码间干扰。
11
9.3 电子色散补偿
接收机电子色散补偿（EDC）是一种近来受到 重视的光纤色散补偿技术，其目的是扩展光纤 线路无补偿传输的距离。 EDC技术由于其小型化、低功耗和低成本的优 点而逐渐受到更多的关注。 EDC是基于电子滤波（均衡）技术进行光纤色 散补偿的，它通过对接收光信号在电域进行抽 样、软件优化和信号复原，有效地调整接收信 号的波形，恢复由于色度色散、偏振模色散和 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。
光纤色散的补偿方法
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。
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。
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。
光纤通信第六章2 色散补偿
接收波形
瞬态啁啾和光强调制影响性 能。
北京邮电大学顾畹仪
11
5）频谱反转法
频谱反转器
E1(t)
SMF1
SMF2
E2(t)
z
0
L1
L1+L2
频谱反转法基本设想是在线路中间位置加一个非线性 器件进行四波混频，混频所生成的信号频谱与原信号频谱 反转，即具有相反的啁啾，继续传输时便可抵消前一段传 输时积累的色散。
?采用较小的光纤芯径和 适当的折射率设计得到较 大的光纤波导色散，从而 使得该光纤在? ＝1.55? m 处呈现较大的负色散。 ?负色散光纤的色散值可 达到-300 ps/nm.km ?补偿光纤品质因数可达
-300ps/nm/dB
2020/1/26
北京邮电大学顾畹仪
6
经DCF补偿前 （OpticSimu 平台仿真结果）
将相移系数在中心频率附近展成泰勒级数
? (? ) ? n(? ) ?
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群速度
?m?
d m? d? m
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第6.2节 色散的积累和色散的补偿
1、光纤的色散
1）群速度色散 2）偏振模色散
2、群速度色散补偿方案
1) DCF（Dispersion Compensation Fiber) 2) 啁啾光纤光栅 3) 预啁啾技术 4) 色散支持传输法 5) 预啁啾技术
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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
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。
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
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。
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。
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
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。
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 。
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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。
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。
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