色散补偿专题
色散补偿方法
色散补偿方法一、背景介绍色散是光在介质中传播时，不同频率光的传播速度不同所引起的现象。
在光纤通信中，色散会导致光脉冲扩展，从而限制了信号传输的速率和距离。
为了克服色散对光纤通信系统性能的影响，人们提出了各种色散补偿方法。
二、色散的分类根据色散现象的产生原理，色散可以分为两种类型：色散和相位色散。
色散是由于介质导致光在传播过程中速度的频率依赖性而引起的；相位色散则是由于介质对光的频率的相位响应不同而引起的。
在光纤通信中，我们主要关注两种类型的色散：色散和相位色散。
三、色散补偿方法1. 电子色散补偿电子色散补偿是通过使用光纤通信系统中的电子器件来减小或消除色散效应。
常见的电子色散补偿方法包括预计算和数字后处理两种。
1.1 预计算预计算方法通过事先对传输系统的特性建立模型，利用数值计算方法来评估和补偿色散效应。
它需要在系统设计阶段进行复杂的计算和建模工作，预测色散对光信号的影响，并提前进行补偿。
预计算方法的优点是可以准确地估计和补偿色散效应，但需要大量的计算和建模工作，并且对系统的实时性要求较高。
1.2 数字后处理数字后处理方法是通过对接收到的光信号进行数字信号处理来补偿色散效应。
这种方法在接收端引入了一些算法和电子器件，对接收到的光信号进行补偿。
数字后处理方法的优点是不需要对系统进行复杂的计算和建模，且实时性较好。
然而，它需要更高的计算能力和复杂的信号处理算法，且对噪声和非线性效应敏感。
2. 光纤色散补偿器光纤色散补偿器是一种被动光学元件，通过引入具有逆色散特性的光纤来补偿传输过程中产生的色散效应。
光纤色散补偿器通常包括光纤光栅和光纤光波导等结构。
它能够在光信号传输过程中引入逆色散效应，可以有效地补偿色散引起的脉冲扩展问题。
光纤色散补偿器的优点是结构简单、易于集成和应用，并且具有较好的逆色散特性。
但是，光纤色散补偿器的逆色散效应对频率的补偿范围有限。
3. 相位共轭相位共轭是一种通过光学器件来反转光波的相位特性，从而消除色散效应的方法。
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。
光学系统中的色散补偿技术研究
光学系统中的色散补偿技术研究光学系统中，色散是一种常见的现象，它指不同频率的光在传播过程中，由于介质折射率引起的相位差异，导致波的形态变化。
色散会导致光束的扩散和色散，严重影响传输质量和信号传输距离。
因此，色散补偿技术成为了光学系统研究领域中一个热门话题。
一、色散问题的发生原理光的波长范围较为广泛，因而一串光波分为几个频率组。
在光线穿过介质时，不同频率的组成成分其在材料中传播的光程可不同，进而部分波会在穿过材料时受到更多或更少的相位移。
这样就会导致光的波形变形而出现色散现象。
而在光学系统中，光线的路径在不同环节中会经过许多介质，色散现象的累积作杂化解更为困难。
二、色散补偿技术的发展历程在过去的几十年中，光学系统依赖于发光二极管不同频率的发光器件中的发射点来解决这一问题，但其复杂性以及成本高昂等问题导致这种方法并不能得到广泛应用。
随着新光技术的出现，如电子学、通讯技术和光学材料的不断进展，色散补偿技术也得到了发展。
目前，色散补偿技术的研究重点是解决在光学系统中色散效应的问题。
色散补偿技术主要有以下几个：1. 光纤同轴干涉法在解决色散问题时，需要一种可靠的方法，来测量出不同波长下两个光波差异距离。
光纤同轴干涉法就是这种方法之一。
其原理是光信号通过一个长度为几毫米的光纤将信号发送到比较设备，利用不同波长下光线的色散特性测量出差异距离。
该技术无需外部控制元件和整个系统的智能控制单元，安装简便、使用方便、精度高、成本低。
2. 光纤单模脉冲压缩光纤单模脉冲压缩是一种实现色散补偿的技术，它利用光纤的色散效应压缩脉冲宽度，从而实现色散抑制。
该技术适用于无线电通信、雷达、太阳系探测、光学中继和微波光电子、激光制造等领域。
其优点是可以在光纤传输系统和光学通讯中使用，具有简单可行的可靠性高的特点。
同时，光纤单模脉冲压缩技术性能稳定，可以在实际应用中进行量化测试。
3. 非线性自相位调控技术非线性自相位调控技术是一种有效的色散补偿技术，它通过非线性波段之间的相交作用，在功率调节下实现对光信号的色散补偿。
色散补偿技术
， ，
为 分别OP为DC两前1 段后光两D纤段2 中光的纤通的道长平度均光功率
1 2
1P1L12P2L2
， 分别L为1 两段L光2纤的始端输入峰值功率
， 分别为两段光纤的衰减系数
对于OPC接P在1 链路P中2 点，两段光纤特性一样，则只需取 即可同时满足上述两条件。 P 1 P 1 1 e x 1 L 1 p1 L 1 P 2 P 2 1 e x 2 L 2 p 2 L 2
波长(nm)
光输入
光输出
➢ 二.特点 1. 结构紧凑，插入损耗低，极化不敏感 2. 可提供较大的负色散值，最大可达6000ps/nm 3. 带宽较窄，带宽和负色散值成反比 4. 带宽和色散可调 ➢ 三.应用
单信道：10Gb/s外调制系统，在G.652传输270Km DWDM:通过温度调制（对啁啾光栅），利用光栅实现8、16信道的色散和色散斜率的补偿。
色散补偿技术
➢ 一.工作原理
1. 全通光均衡器
2.
（色散补偿滤波器）
1) F-P腔组成
2) 特性：
3)
a. ,d一定4)
n＝1，2，3…
5)
反射带宽较窄
n0
n
2d n
b.在反射带宽范围内，不同频率分至的时延不同， 即具有色散。
时为正色散， 时为负色散。色散补偿时工
4.
采用全通多腔反射滤波器技术制成的可调色散补偿器在10Gb/s和40Gb/sDWDM系统进行多
信道的色散补偿
色散补偿技术
➢ 一.工作原理
1. 光相位共轭器
① 功能
② (1)光载频变换
③ (2)光相位共轭（频谱反转）。光载频的相位原来是，经OPC变成了-，即若输入光脉冲为正 啁啾，输出脉冲变成了负啁啾。
色散补偿原则du
光纤的类型与色散
光纤类型 G.652
G.655
G.653
工程计算值
实际值
20ps/(nm.km)
17ps/(nm.km)
工程中使用DCM补偿光纤类型： DCF For SMF DCM For 2
6ps/(nm.km)
4ps/(nm.km)
工程中使用DCM补偿光纤类型： DCF For LEAF
DCM For 5
对于复用段长度大于800公里，小于1200公里的800G系统， 系统的残余色散在200ps/nm和400ps/nm之间。在进行色散 补偿时，由于G.652光纤的色散值较大，对系统的影响也 较大，所以，首先考虑将G.652光纤尽可能的完全补偿， 然后再进行G.655光纤的补偿。
对于同时含有LEAF光纤和G.652光纤的ERZ系统，不推 荐完全使用G.652 DCM进行色散补偿。
后补偿：在一个DWDM复用段的OTM接收端进行色散补偿， 色散补偿模块通常在OPA之前或者构成OPA站点的OPA 与OBA 之间，功能是对复用段传输防向的最后一个放大 段的传输光纤进行补偿，同时兼有对整个复用段的色散 补偿量进行调整的功能。
OTM OBA
OLA
OPA+DCM+OBA OTM
<本文中的所有信息归中兴通讯股份有限公司所有，未经允许，不得外传>
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色散补偿模块的分布（2）
秘密
（2）按照传输方向，
• G.652光纤，复用段中任何一个放大站点的入点和出点的 累积色散补偿量（包括预补偿），累积过补偿必须小于 80km，累计欠补偿量必须小于80km；
• G.655光纤系统，复用段中任一放大站点的入点和出点的 累积色散补偿量（包括预补偿），累积过补偿必须小于 80km，累计欠补偿量必须小于80km，累计过补偿配置优 先。
色散补偿文档
色散补偿什么是色散在光学中，色散是光的传播过程中波长与传播速度之间的关系。
简单来说，色散是指不同波长的光在介质中传播时会发生速度差异，进而导致光的波形发生变化的现象。
色散可以分为正常色散和反常色散两种情况。
正常色散是指在介质中，短波长的光比长波长的光传播速度更快，而反常色散则相反，短波长的光比长波长的光传播速度更慢。
色散对光传输的影响色散会导致光信号在传输过程中失真和模糊，严重影响光纤通信和光学传感等领域的性能和应用。
当光信号经过介质传输时，不同波长的光会以不同速度传播，导致光信号发生不同程度的延迟。
这种延迟会导致光脉冲扩展和重叠，使得信号失真、宽度增大和噪声增加。
在光纤通信中，这会降低信号的传输速率和传输距离，并增加误码率。
此外，色散还会导致光信号的波形畸变，使得光脉冲的峰值和频谱发生变化。
这对光学传感系统和光纤光栅等设备的精度和性能要求提出了更高的要求。
色散补偿技术为了解决色散对光传输的影响，人们提出了一系列的色散补偿技术。
这些技术可以有效地抑制和补偿色散效应，提高光传输的质量和性能。
常用的色散补偿技术包括：1. 同轴电缆色散补偿同轴电缆色散补偿是通过在光纤系统中引入同轴电缆来补偿色散。
同轴电缆具有负色散效应，可以与光纤的正色散相互抵消，从而减小色散对光信号的影响。
2. 光纤色散补偿器光纤色散补偿器是一种利用特殊设计的光纤来补偿色散的装置。
它可以在光纤传输过程中引入负色散，与正色散相互抵消，从而减小色散对光信号的影响。
3. 数字信号处理技术数字信号处理技术是一种利用数学算法对光信号进行处理来抑制和补偿色散的方法。
通过对接收到的光信号进行数学运算，可以减小色散引起的信号失真和延迟，提高信号的传输质量。
4. 光学时钟恢复技术光学时钟恢复技术是一种利用光学时钟恢复器对光信号进行时钟重构来抑制和补偿色散的方法。
光学时钟恢复器可以根据光信号的波形提取出时钟信息，从而实现对光信号的补偿和恢复。
色散补偿的应用色散补偿技术在光纤通信、光子集成电路和光学传感等领域有着广泛的应用。
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在光通信中应用广泛的技术。
随着高速光通信的发展，色散补偿技术变得愈加重要。
本文主要介绍了色散补偿技术的基本原理、常用方法以及未来发展趋势。
一、色散补偿技术的基本原理色散是光在介质中传播时由于介质对不同波长的光折射率不同而引起的波长分散现象。
由于波长越长的光在介质中的折射率越低，所以波长越长的光在介质中需要走更长的路程才能到达终点。
这就导致了波长越长的光比波长越短的光传播速度更慢，进而使它们在一定距离后逐渐被分离出来。
这种现象被称为色散。
在光通信中，信号传输过程中会经过多段光纤。
如果传输的信号是多波长混合信号，由于不同波长的光在光纤中传播速度不同，就会导致信号的失真和衰减。
因此，需要采用色散补偿技术来抵消这种影响。
色散补偿技术的基本原理是在传输信号的过程中引入一个与色散相反的系数，使得不同波长的光信号能够在适当的距离后达到同步。
这样就可以有效消除信号的失真和衰减，提高传输质量。
二、常用的色散补偿方法1. 主动补偿法主动补偿法是指在发送端或接收端引入一定的调制方式来实现色散的抵消。
主要包括电气域和光域两种方式。
电气域的主动补偿方法是在发送端对光信号进行调制，通过引入相位调制或频率调制来抵消色散。
这种方法的优点是可以实现高速调制，缺点是需要增加设备复杂度和成本。
光域的主动补偿方法是通过采用具有反色散特性的光学元件，如光纤光栅或光纤光图案等来实现。
这种方法的优点是可以进行实时补偿，缺点是需要较高的功率和成本。
被动补偿法是指直接在光纤路径中引入补偿元件来实现色散的抵消。
主要包括单模光纤、分散补偿光纤、分布式反射器和灰色翻转等方法。
单模光纤是一种直径较小的光纤，具有较低的色散特性。
在一定的波长范围内，单模光纤可以保持较好的色散性能，因此可以用来减小色散的影响。
分散补偿光纤是一种具有负色散特性的光纤。
当信号经过分散补偿光纤时，由于其色散特性的反相，就能够抵消光纤传输过程中所引起的正色散。
色散补偿技术研究
色散补偿技术研究色散补偿技术是指在光纤通信系统中消除色散引起的信号传输失真的一种技术。
光纤在传输过程中，不同波长的光信号会以不同速度传播，导致信号在时间上出现错位，影响信号质量和传输距离。
色散补偿技术的目标就是减小或消除这种色散引起的信号失真。
色散补偿技术主要分为主动和被动两种方式。
主动色散补偿技术是通过检测光信号的色散情况，然后对信号进行实时的补偿。
常见的主动色散补偿技术有：电子色散补偿、预调制补偿、光纤拉伸等。
电子色散补偿是通过将光信号转化为电信号进行处理，然后再重新转化为光信号，实现对色散的补偿。
预调制补偿是在光源端对信号进行相位预调制，使得信号在传输过程中产生的色散失真可以被补偿。
光纤拉伸则是通过拉长光纤以改变光信号传输速度，从而补偿色散。
被动色散补偿技术是通过改变光纤的材料和结构，减小或消除传输中导致色散的因素。
常见的被动色散补偿技术有：离散色散补偿模块、分段光纤、非线性光纤等。
离散色散补偿模块是将离散色散和连续色散的作用相互抵消，从而达到补偿色散的效果。
分段光纤是将传输路径分为若干段，每段都具有不同的色散特性，从而减小信号的传输失真。
非线性光纤则是通过光纤中的非线性效应来抵消色散。
色散补偿技术在光纤通信系统中具有重要的意义。
它可以提高光纤通信系统的传输距离和传输容量，减小信号的失真和衰减，提高系统的性能和可靠性。
色散补偿技术的研究对于今后的光纤通信发展具有重要的指导意义。
目前，色散补偿技术已经得到了广泛的应用。
在长距离光纤通信系统中，色散补偿技术可以有效地减小信号的失真和衰减，提高传输距离和传输速率。
在光纤传感、光纤激光器和光纤光谱分析等领域中，色散补偿技术也得到了成功的应用。
色散补偿技术是光纤通信系统中不可或缺的一部分。
通过对光信号的色散进行补偿，可以提高通信系统的性能和可靠性，实现更远距离、更高速率的信号传输。
随着光纤通信技术的不断发展，色散补偿技术也将继续得到改进和完善，为光通信领域的进一步发展做出更大的贡献。
17-光纤色散及补偿方法简述
色散及其补偿介绍目录目录色散及其补偿介绍 (2)一、色散的基本概念 (2)1.1 基本概念 (2)1.2 光纤中色散的种类 (2)1.3 光纤色散表示法 (2)1.4 单模光纤的色散系数 (3)1.5 光纤色散造成的系统性能损伤 (3)1.6 减小色散的技术 (4)1.7 偏振模色散（PMD） (6)二、非线性问题 (7)色散及其补偿介绍当前，光纤通信正向超高速率、超长距离的方向发展。
EDFA的出现为1.55um波长窗口实现大容量、长距离光通信创造了条件，并使光纤通信中衰耗的问题得到了一定的解决。
然而光纤的色散影响仍然是制约因素之一，加之引入光放大器使光信号功率提高之后，光纤的非线性影响又突显出来。
一、色散的基本概念1.1 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。
1.2 光纤中色散的种类光纤中的色散可分为材料色散、波导色散、模式色散。
材料色散和波导色散也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。
材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不同光源频率所所应的群速度不同，引起脉冲展宽。
波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结构参数有关，它的大小可以和材料色散相比拟。
材料色散和波导色散在单模光纤和多模光纤中均存在。
模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度，所引起的脉冲展宽。
模式色散主要存在于多模光纤中。
简而言之，材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一频率所引起的，模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起的。
1.3 光纤色散表示法在光纤中，不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延，从而产生时延差，时延差越大，表示色散越严重。
因而，常用时延差来表示色散程度。
时延并不表示色散值，时延差用于表示色散值。
若各信号成分的时延相同，则不存在色散，信号在传输过程中不产生畸变。
色散补偿方法
色散补偿方法一、引言在光学成像过程中，色散是一种常见的现象。
色散会导致不同波长的光线在经过透镜或棱镜时发生不同的折射或反射，从而导致图像模糊或失真。
因此，为了获得高质量的图像，需要进行色散补偿。
本文将介绍常见的色散补偿方法。
二、光谱分析法光谱分析法是通过测量不同波长下物体反射或发射的光谱来进行色散补偿。
具体步骤如下：1. 使用可调节波长的光源照射待测物体。
2. 在不同波长下使用光谱仪测量反射或发射光谱。
3. 使用拟合函数拟合出每个波长下的折射率曲线。
4. 根据折射率曲线计算出每个波长下透镜或棱镜对该波长的折射角度。
5. 根据计算结果调整透镜或棱镜位置，使得所有波长下图像聚焦于同一平面。
三、双重视场法双重视场法是通过同时观察两个具有不同强度的光源，利用它们之间的色差来进行色散补偿。
具体步骤如下：1. 使用两个光源同时照射待测物体。
2. 调整两个光源之间的距离，使得它们的视场重叠但是颜色不同。
3. 使用透镜或棱镜将两个视场聚焦于同一平面。
4. 根据调整结果计算出透镜或棱镜对每个波长的折射角度。
5. 根据计算结果调整透镜或棱镜位置，使得所有波长下图像聚焦于同一平面。
四、多通道法多通道法是通过使用多个传感器同时捕捉不同波长下的图像，从而进行色散补偿。
具体步骤如下：1. 使用多个传感器同时捕捉不同波长下的图像。
2. 根据每个传感器捕捉到的图像计算出相应波长下的折射角度。
3. 根据计算结果调整透镜或棱镜位置，使得所有波长下图像聚焦于同一平面。
五、结论以上介绍了三种常见的色散补偿方法：光谱分析法、双重视场法和多通道法。
每种方法都有其优缺点，具体选择哪种方法需要根据实际需求和设备条件进行综合考虑。
无论采用哪种方法，都需要对实验过程进行严格控制和精确测量，以获得高质量的色散补偿效果。
(全)色散限制补偿和管理PPT资料
)
2
3
(
4c 3
)
3
3
d 3
dw 3
9.2 色散对系统性能的限制
1. 对系统比特率限制
2. 工作波长 ,远离零色散波长 3 0
BLD
1 4
3.
对于零色散波长附近， 2
0
色散对零色
散波长光纤系统的比特率限制
BS L 218 S(2 2 c)23
2. 对系统传输距离的限制
3.
L
1
4B D
直接调制
在载波波长远离零色散波长时，起主要作用的是 ：即群速度色散：此时，
色散－群速度色散〔脉冲展宽），偏振模色散 ，主要讨论群速度色散。
对于高斯输入初始脉冲为：
c 0 对于高斯输入初始脉冲为：
长距离系统色散管理，进行最佳设计，2使GVD在光纤线路上具有最佳分布使系统性能最好
e2 0
非零色散位移光纤〔NZ-DSF）
第九章 色散限制、补偿和管理
9.1 色散引起的脉冲展宽 9.2 色散对系统性能的限制 9.3 色散补偿技术 9.4 色散管理
➢损耗：光纤放大器的实用化 ➢色散： ➢色散补偿光纤〔DCF） ➢色散位移光纤〔DSF） 1.3um～1.55um ➢非零色散位移光纤〔NZ-DSF） ➢ 色散－群速度色散〔脉冲展宽），偏
2 (1 jc )
0
0 1 jc
则：
A( z, w)
2
2 T0
1 2
[
w 2T02 2 (1 jc )
]
1 2
jw2
2
A (1 jc ) e 0
反傅里叶变换
AT
[
(1 jc ) t 2 2[T02 j 2 z (1
《色散补偿》课件
光纤色散
实验结果显示，采用光纤色散补偿 器的光纤传输具有更高的带宽和更 低的色散。
补偿模块
色散补偿模块能够有效地补偿不同 波长的光线的色散，提高传输质量。
总结和展望
通过研究色散补偿的原理和方法，我们可以应用这些技术改善光信号的传输 质量，进一步推动相关领域的发展。未来，我们将继续深入研究，以提供更 好的色散补偿方案。
色散补偿器件
光纤色散补偿器
利用特殊的光纤结构和材料来实现色散的补偿。
光学棱镜
通过光学棱镜的折射和反射特性，对光线进行补偿 处理。
光栅衍射器
通过控制光栅的结构和参数，减小光线在传输过程 中的色散。
相干光束整形器
使用相干光束整形器来减小光束的幅度和相位波动， 从而补偿色散。
实验结果
色散补偿器
使用先进的色散补偿器件，显著提 高了光信号的传输品质，降低了色 散效应。
《色散补偿》PPT课件
本课件旨在介绍色散补偿的原理和方法。通过了解颜色原理和色散现象，我 们将学习如何使用色散补偿器件来解决色散问题。实验结果将展示补偿效果， 并总结和展望未来的研究方向。
研究目的
深入理解颜色的形成和传播过程，提出有效的色散补偿方法，以改善相关应用领域的色彩表现。
色原理
解析光线的频谱成分，揭示色彩产生的机理，了解光的波长和频率与颜色的关系。
色散现象
探究光线在不同介质中传播时速度和方向的变化，以及这种变化对颜色的影响。
色散补偿方法
1
折射率补偿
通过使用具有不同折射率的材料，实现光线的再聚焦来减小色散效应。
2
色散抑制器
设计和制造特殊的光学器件，能够补偿光线在传输过程中的色散现象。
3
波长选择器
自由空间色散补偿
自由空间色散补偿自由空间色散补偿（Free-Space Dispersion Compensation）导言：自由空间色散补偿是一种用于光通信系统中的技术，旨在解决光信号在传输过程中受到的色散效应的影响。
色散是指不同频率的光信号在光纤中传输时由于光速在不同介质中的差异而导致的相位差异。
这种相位差异会导致信号失真和传输性能下降。
因此，自由空间色散补偿技术的出现对于提高光通信系统的性能具有重要意义。
一、色散的原理和影响色散是光信号在光纤中传输过程中的一种失真现象，其产生的原因主要包括材料色散、波导色散和几何色散等。
而波长分散效应是最主要的一种色散现象，它是由于光在不同波长下的光速不同而引起的。
当光信号通过光纤传输时，不同波长的光信号会在光纤中以不同的速度传播，导致信号的相位差异，进而影响信号的质量和传输距离。
色散对光通信系统的影响主要包括两个方面：信号失真和传输距离限制。
首先，信号失真会导致光通信系统中的码间干扰和位错率的增加，从而降低系统的传输质量。
其次，色散还会影响光信号在光纤中的传输距离，当传输距离较长时，色散效应会更加显著，使得信号无法正确解码，从而限制了光通信系统的传输距离。
自由空间色散补偿技术是一种通过引入特殊的光学元件来抵消色散效应的方法。
其基本原理是在发送端和接收端分别引入补偿器件，通过使不同波长的光信号在传输过程中产生的相位差异相互抵消，从而实现色散的补偿。
在发送端，补偿器件会根据信号的波长和传输距离来调整光信号的光程差，使得不同波长的光信号在光纤中传输时达到同步。
而在接收端，补偿器件则会根据传输距离和光纤的色散特性来调整光信号的相位，使得不同波长的光信号能够在接收端重新聚焦，从而减小色散效应对信号的影响。
三、自由空间色散补偿技术的优势相比其他色散补偿技术，自由空间色散补偿技术具有以下优势：1. 宽波长范围：自由空间色散补偿器件可以适应不同波长的光信号，具有较大的工作波长范围，能够满足多种光通信系统的需求。
色散补偿技术
4、光相位共轭色散补偿
光相位共轭（OPC）色散补偿法又称中间频 谱反转法。光相位共轭器是利用光介质中的非线 性效应——“四波混频”获得输入光脉冲的频谱反转 脉冲，即相位共轭脉冲。光相位共轭色散补偿是 在两根长度和色散特性相同的传输光纤之间插入 光相位共轭器，经第一根光纤传输后发生畸变的 信号脉冲经相位共轭器转换为相位共轭脉冲，再 经第二根光纤的传输而被整形恢复。
基于LP01模的单模DCF在设计时采用较小的 光纤内径，得到较高的相对折射率差Δ，从而实 现在1550nm处较大的负色散。
(2)DCF的品质因数
DCF的品质因数FOM（Figure ofห้องสมุดไป่ตู้Merit）定义为
FOM D
D——色散系数，单位（ps/nm·km）
α——衰减系数，单位（dB/km）
色散补偿光纤DCF与常规单模光纤色散特性
色散补偿光纤DCF 预啁啾技术 色散均衡器 光相位共轭色散补偿 色散支持传输 偏振模色散（PMD）补偿技术
1、色散补偿光纤DCF
光脉冲信号经过长距离光纤传输后，由于色散效应而产生 了光脉冲的展宽或畸变，这时可用一种在该波长区具有负色散 系数的光纤来进行补偿。DCF就是一种具有很大负色散系数的 光纤，用来补偿常规光纤工作于1310nm或1550nm处所产生 的较大的正色散。
3、色散均衡器
典型的色散均衡器是利用与光纤相反色散特性 （相反群时延斜率）的器件补偿光纤色散。 色散均衡的种类有许多。这里介绍啁啾光纤光栅和F-P 腔色散均衡器两种。
(1)啁啾光纤光栅
啁啾光纤光栅（Chirped Fiber Grating）是 在光学波导上刻出一系列不等间距的光栅，光栅 上的每一点都可以看成是一个本地布拉格波长的 通带和阻带滤波器，不同波长分量光在其中传输 的时延不同，且与光纤的色散引起的群时延正好 相反，从而可补偿由于光纤色散引起的脉冲展宽 效应。
edc（电子色散补偿）详细资料大全
edc（电子色散补偿）详细资料大全电子色散补偿（EDC），指在用电领域的 ... 来补偿光色散，它是光纤网际网路络论坛（OIF）及IEEE802.3新标准出现的基础。
设计EDC是专用来解决色散干扰，以减轻因色散造成的光路信号损伤问题。
有三种类型的色散包括：色度色散、模式色散、偏振模色散。
当光纤传送信号速率达10Gbps，色散干扰问题就显现出来了，而且随着数据传送符号率的提高，问题显得更严重，并成为提高速率的最大阻碍。
使用EDC技术，可使10Gbps SONET 单模光纤连线距离达145公里（较差光纤可达120km），可进行OC-48（2488.32Mbit/s）无缝升级. 色度色散光传输一段距离后，光脉冲被展宽，导致码间干扰。
这是因为不同波长的光，在同一介质中的传输速度不同造成（不同波长的光在真空中的传播速度是相同的，但在其他介质中是不同的）。
模式色散模式色散主要指短距离数据中心和大楼骨干链路中使用的多模光纤而言。
多模光纤，传送有多种模式的雷射。
不同模式的光，走的路径长短不同，最终在到达接收端时形成色散。
偏振模色散单模光纤中考虑的问题，传送端单脉冲光到达接收端时，变成多脉冲光。
如果光纤足够圆及不被折弯等，那么不会出现这种情况，因为不同极化的光同时到达接收端。
电子色散补偿算法选择目前存在很多种均衡化算法，以它们为基础实现有效的电子色散补偿。
连续时间滤波器（CTF）是在晶片上实现最简单的一种，并且具有低功率的优点。
连续时间滤波器通过扩大和限制有关的频带来调整光前端的模拟频宽。
连续时间滤波器能给光信噪比(光噪声)受到限带信道限制的光套用带来好处，而且，还能够通过波整形对多 ... 散加以补偿。
连续时间滤波器对于需要高频率提升的噪声载入信道的好处有限，因为这会影响信噪比。
以电子色散补偿的实现而言，最常见的架构是以前馈均衡器（FFE）和/或判决反馈均衡器（DFE）的组合为基础，它采用比连续时间滤波器中采用的更复杂的信号调理方式。
光学玻璃的色散补偿技术研究考核试卷
1. 光学玻璃的色散与材料的折射率无关。()
2. 高色散材料适合用于色散补偿。()
3. 色散补偿可以减少光学系统中的彩色失真。()
4. 所有光学材料都具有相同的色散特性。()
5. 色散补偿元件可以放在光学系统的任何位置。()
B. 补偿元件的位置
C. 光学系统的设计
D. 使用环境的变化
20. 以下哪些单位可以用来表示色散？()
A. nm (纳米)
B. μm (微米) (分贝)
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1. 光学玻璃的色散通常用阿贝数（Abbe number）来描述，阿贝数是折射率色散的倒数，其定义为______与______折射率的差值与______折射率的比值。
6. 在光学设计中，色散问题在高数值孔径系统中最容易被忽视。()
7. 透镜的色散主要取决于其材料的折射率。()
8. 色散补偿技术会增加光学系统的复杂性和成本。()
9. 色散现象在单色光源照射下不会出现。()
10. 光学系统中的所有元件都会产生色散。()
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1. 请简述光学玻璃色散产生的原因及其对光学系统成像质量的影响。
6. 在光学材料中，______是一种常用的低色散材料。
7. 色散的数值通常以______或______为单位来表示。
8. 在多层涂层技术中，通过设计不同材料的______和______可以实现色散补偿。
9. 色散补偿技术在______和______领域有着广泛的应用。
10. 为了减小色散对光学系统的影响，可以采用______和______的设计方法。
色散专题
6.4
8 9 9.8
60
80 100 120
2
2 2
3
2 1
模块类型G.655
DCM规格 DCM(A) DCM(B) DCM(C) DCM(D) DCM(E) 最大插损 4 5 5.9 6.9 7.8 典型补偿距离 20 40 60 80 100Biblioteka DCM(F)8.8
120
城域波分补偿位置
DCM模块一般默认放置在收端OAU1的抽头部分；在 OTM/OADM的收端，到达光功率－DCM插损能够满足 后端放大器（OAU、OBU）工作范围时，可以放置 OAU/OBU之前； 长跨距情况下，如果输入光功率达不到-32dBm （OAU/OBU最低输入要求），则先用CRPC预放大，再 用OAU/OBU进行放大，然后再放置DCM模块，顺序是： CRPC+OAU+DCM+OAU/OBU。（当然也可以放置在 OAU的抽头处）。
色散
色散基本概念 色散补偿原理 色散补偿模块种类
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。
基本概念-色散种类
光纤中的色散可分为材料色散、波导色散、模式色散。材料色散和波导色散 也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。 材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不同光源频率 所所应的群速度不同，引起脉冲展宽。 波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结构参数有关， 它的大小可以和材料色散相比拟。材料色散和波导色散在单模光纤和多模光 纤中均存在。 模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度，所引 起的脉冲展宽。模式色散主要存在于多模光纤中。 简而言之，材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一频率所引起 的，模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起的。
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色散补偿配置方案
E、在配置有DRA板的节点，放大器结构为 DRA+OPA+OBA，DCM应配置在OPA与OBA之间。
M800的色散补偿特点
M800的补偿特点： A、采用均匀补偿的原则，尽可能每个跨段独立完 全补偿 ； 如果条件1不能满足，相邻两个节点可以采用过补 偿或者欠补偿的方法，但过补偿量不超过20km；如 果是欠补偿，残余补偿量（线路长度－DCM补偿距 离）必须小于40km， 同时需要满足条件3和4； 对于网络中的每对业务（包括保护路由），在所经 过的再生段内，不论采用何种补偿方式，都要求满 足总残余补偿量小于40km； 对于网络中的每对业务（包括保护路由），如果传 输跨段大于2个跨段（包括2个跨段），在所经过的 再生段内，不论采用何种补偿方式，不能过补偿。
色散补偿标准－补偿模块分布原则
模块分布一般原则： 对G.652/ G.655下的NRZ系统，一般情况下预补偿量 不超过40km的，使用VMUX的系统预补偿量不要超 过20km； 对G.652/ G.655下的ERZ系统，一般情况下预补偿 量不超过20km，使用VMUX的系统预补偿量不要超 过10km； 复用段中任何一个放大站点累积过补偿和累计欠补 偿量必须小于80km ，累计过补偿配置优先
色散的定义
几列波在媒质中传播，它们的频率不同，传播速度 亦不同，这种现象叫色散。在光通信领域，色散主 要分为色度色散和PMD色散。 色度色散：光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中 的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离 散, 称为色度色散。 PMD色散：对于给定频率的光信号总存在两个正 交偏振态，由于纤心的非理想性导致这两个正交偏 振态的传输速度不同而引起两正交偏振模产生不同 群时延，这种现象通常叫作偏振模色散（PMD）
色散补偿标准－受限距离
光缆色散系数：
G.652的色散系数大约为17ps/nm.km工程计算按 照20ps/nm.km G.655的色散系数大约为5ps/nm.km工程计算按 照6ps/nm.km
色散受限距离：
色散容限 12800ps/nm 3200ps/nm 800ps/nm 400ps/nm
我司设备采用的是色散补偿光纤的处理方式。
色散补偿标准－单板容限
色散补偿取决于业务单板的色散容限。 我司业务单板色散容限如下：
NRZ的OTU10G/SRM41 容限为800ps/nm ERZ的OTU10G/SRM41 容限为400ps/nm 2.5G的长距OUT 容限为12800ps/nm 2.5G的短距OUT 容限为3200ps/n
时间 入射光脉冲波形
时间 出射光脉冲波形
从系统的角度来看。光纤色散与光纤的长度呈正比，即光纤色散是具有累 积性质的，因而光通信系统设计上存在着有光纤色散决定的传输距离限制。 对于长距应用，必须对色散进行控制和管理。
色散－色度色散
脉冲展宽
T
光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，
PDM的补偿
PDM色散是由光纤的双折射引起,诸 如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引 入的随机色散量。 PDM色散只能通过改善光纤质量来 改善，是无法通过补偿模块来补偿的 因此，通常是牺牲其他指标来保证 PDM色散的影响在可接受范围，如更 改业务单板为ERZ，要求系统OSNR 相对提高一点。
PDM的补偿
G.652(20ps/ nm.km)
G.655(6ps/n m.km)
640km
2133km
160km
533km
40km
133km
20km
66.7km
色散补偿标准－单种光纤补偿标准
对于只使用一种光纤的系统，总色散残余补偿量遵
循欠补偿原则，而且要满足：光源受限传输距离－ 余量1≥ 系统残余色散/色散系数≥余量2 说明：对NRZ系统，建议系统残余色散 200ps/nm～600ps/nm，相当于G.652的10km～ 30km ，G.655的33km～100km，但是为了方便补 偿模块的选用，在只使用G.655一种光纤时候一般取 20km～110km ； 对于ERZ系统，建议系统残余色散100ps/nm～ 300ps/nm，相当于G.652的5km～15km ，G.655的 13km～50km，但是为了方便补偿模块的选用，在 只使用G.655一种光纤时候一般取10km～56km
OTM OBA OPA OTM
OTM
OBA
OLA
DCM+OPA
OTM
色散补偿配置方案
C、置于线路中，采用OPA+DCM+OBA两级放大 作为放大站（如图4）。此方案增加了OA板配置故 增加了成本，对系统OSNR影响较小。
色散补偿配置方案
D、在OADM站点，采用OPA+OBA+OAD+OBA两级放大，色 散补偿模块的位置在OAD前的OPA与OBA之间，如图a，图中 的OPA应是OPA+OBA；色散补偿模块的位置也可以在OAD后 的OBA与OAD之间，如图b，此时色散补偿量应小于 60km(G652)和80km(G655)；也可以2种方法同时采用，如图c。 DCM1完全补偿下路通道，DCM2补偿直通和上路通道的色散， DCM2小于60km(G652)和80km(G655)。
PDM色散影响通过码型和OSNR控制
系统允许的 DGD时延 0~10ps 10~12ps FEC/A FEC √ ERZ 附加要求 OSNR要求大于19dB
12~15ps
15~18ps 18~21ps
√ √
√
√ √
要求此时系统OSNR大于18dB。 要求此时系统OSNR大于21dB。
谢
谢
色散补偿标准－两种光纤补偿标准
对于只使用G.655和G.652两种光纤的系统，总色散 残余补偿量遵循欠补偿原则，而且： 对NRZ系统，要满足系统残余色散200ps/nm～ 600ps/nm，要先使用G.652的补偿模块，然后使用 G.655的补偿模块进行补偿； 对于ERZ系统，要满足系统残余色散100ps/nm～ 300ps/nm，要先使用G.652的补偿模块，然后使用 G.655的补偿模块进行补偿。
色散的定义
色散一般用时延差来表示，所谓时延 差，是指不同频率的信号，传输同样 的距离，需要不同的时间之差，波长 相距1nm的两个光脉冲传输1km距离 的时延差值被成为色散系数，单位为 ps/(nm.km)。
• 色散 • 当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端， 光脉冲波形发生了时间上的展宽，产生码间干扰。这种现象即为色散
注意：系统的残余色散为（G.652光纤总线路光纤长度（km）G.652 DCM补偿量（km））*G.652光纤色散系数+（G.655光纤 总线路光纤长度（km）-G.655 DCM补偿量（km））*G.655光 纤色散系数
色散补偿标准－超长复用段补偿标准
对于复用段系统超过800km的系统需要进行精细计 算，因此工程计算中取用的G.655的色散系数为 6ps/nm.km和G.652的色散系数为20ps/nm.km的标 准需要更改，更改原则上以采用光缆实际的色散系 数为准。残余色散的标准不变。通常要对频率最高 的196.05GHZ和频率最低的192.1GHZ的色散系数 分别测试出来，并保证两者都满足残余色散的要求。
OTM OBA OPA+DCM+OAD+OBA OPA OTM
图A
色散补偿配置方案
OTM OBA OPA+OAD+DCM+OBA OPA OTM
图b
OTM OBA OPA+DCM1+OAD+DCM2+OBA OPA OTM
图c
在OADM节点配置DCM时还要考虑的因素有： （1）下路通道色散必须完全被补偿。 （2）下路通道的光功率在接收机允许范围内。 （3）上路和直通通道的补偿量相当。
PMD 色散的影响
色散处理
当DWDM系统在逐步提高单波速率和提高波 道数的过程中，逐步由衰耗受限系统转变为色散受 限系统，那么，色散因素如何处理就成为DWDM 系统的一个必须要解决的技术。 色散的主要影响因素是色度色散，目前的主要 处理手段有使用反斜率色散补偿光纤、色散管理光 纤、预啁啾（Prechirp）和双模光纤补偿以及光谱 反转等。
OTM
OTU
OLA
OPA
OTM
色散补偿配置方案
B、置于线路中，DCM插在OLA放大前面，采用 DCM+OLA作为放大站。当（线路损耗+DCM插损） <32dB并且系统信噪比核算满足要求时。或者当（线 路损耗+DCM插损）<32dB并且系统信噪比核算满足 要求时，DCM插在OPA前面，这种补偿配置也不增 加成本，但要影响系统OSNR。
Output
Time
脉冲展宽 (ps) = D(ps/ nm×km)×S(nm)× L(km)
脉冲展宽 1/4 比特周期时会引起误码
PMD产生机理
• 由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随 机引入 • 产生信号间干扰; • 当偏振相关损耗产生的二次效应可能产生PMD与色度色 散之间的耦合从而增加色散的统计分量; • 解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出端插入 偏振控制器。
色散补偿标准－补偿模块分布原则
模块分布一般原则： 对于含有超过8个以上放大段（包括含有OADM站 点的情况）的复用段，希望尽可能实现均匀补偿， 即累积过补偿或者欠补偿量尽量小一些 ； 对于存在OADM的复用段，OADM-OTM， OADM-OADM之间的子复用段的补偿也要满足系统 色散容限的要求 由于DCM模块的规格问题，有时子复用段的色散 补偿可能无法做到欠补偿，此时一个子复用段如果 小于（含）4个放大段且不采用波长可调谐OTU单板 的情况下允许过补偿，过补偿量应小于10km（for G652），20km（for G655）。