偏振模色散

DCF补偿的缺点是插损较大，会影响系统的传输距离。其解决方法是把DCF放在光发送机与功率放大器之间，或放在予放大器和光接收机之间，用光放大器的增益来补偿DCF的插损。

②．光纤光栅补偿

利用光纤光栅的干涉与衍射效应进行色散补偿。

总之，系统的色度色散受限主要表现在高传输速率即2.5Gb/s以上的系统，采取的措施一是采用外调制方式，它可以降低光源的啁啾声与增加系统的色散容限（如2.5Gb/s系统的色散容限可达12800ps/nm以上），二是可以采取色散补偿手段如DCF 等。

3．偏振模色散受限（PMD）

偏振模色散受限仅对传输速率10Gb/s以上的系统有效。

（1）．偏振模色散受限机理

所谓偏振模色散PMD(Polar Mode Dispersion)，是指由于光纤的随机性双折射所引起的、对不同相位状态的光呈现不同群速度的特性。

如果单模光纤结构是理想的圆柱形而且材料是各向同性的，则二个正交方向偏振态的模式不会发生相互耦合，单模光纤可以保证单模传输，即能维持二个偏振态正交的简并模（LP01）传输。

但实际上在制造光纤过程中，由于工艺方面原因会使光纤的实际结构偏离理想的圆柱形，光纤的芯径与包层的几何尺寸也存在着差异；而且光纤的折射率分布也难以保证理想化（沿径向分布完全对称），从而使光纤存在着各向异性。

此外，在实际应用中，光缆中的光纤也不可避免地要受侧压力、扭曲力、弯曲力等外部应力的作用，它的随机性非常大。

所有这一切都破坏了模式的简并，导致了两偏振态模的耦合；也导致两个偏振方向光的传播常数不相同，这就是所谓双折射现象。

双折射使不同偏振态的光信号不能同时到达接收端，即出现延时。如图2.8.4所示。

图2.8.4：PMD引起的光信号差分群延时DGD 偏振模色散是客观存在的，但对不同的传输速率有着不同的影响。

因为由PMD 产生的延时值，其大小仅取决于光纤的PMD 系数及系统的传输距离；所以当这二者确定之后，由其产生的延时值也就确定了。该延时值对不同传输速率的影响也不同；传输速率越高，该延时值与其码元周期相比，所占的相对比例越大，其影响不能忽略；传输速率越低，所占的相对比例越小，其影响可以忽略不计。 对于传输速率在2.5Gb/s 及以下的系统，不存在偏振模色散受限的问题。

由于偏振模色散是随机的，是一种动态现象，所以必须将它引起的光通道代价和色度色散所引起的光通道代价分开考虑。也就是说，在进行光传输设计时，一方面要考虑色度色散所引起的色散受限问题，另一方面还要考虑偏振模色散所引起的色散受限问题，两者皆满足才能达到予期要求。

偏振模色散的最大特点之一是具有随机性，其值随光纤所处的环境变化而变化，因此它的特性常用均方值来描述，其均方根值与光纤的长度成正比。光纤的偏振模色散系数的单位为km ps

。

（2）．偏振模色散的解决方法

偏振模色散的最大特点之一是随机性。因为产生偏振模色散的原因大致分二个方面，它们皆具有很大的随机性。一是光纤本身的特性，如光纤的椭圆度，纤芯、包层的几何尺寸差异，材料的各向同性等；二是外部应用环境，如光纤所受的侧压力、扭曲力、弯曲力等。后者的随机性更大 。

对偏振模色散的补偿技术正在进行积极探索研究，但目前皆不成成熟。

目前解决偏振模色散有二个途径，一是提高光纤的制造工艺水平，努力减小光纤的不对称性与不一致性，降低光纤的偏振模色散系数，如小于0.5

km ps 。二是当由

偏振模色散引起的差分群延时不能满足要求时，增设再生器REG 。

伴随传输速率的不断提高（如TDM 方式的40Gb/s ），偏振模色散受限的难题将象幽灵一样困惑着我们。

由PMD 受限的具体考虑，详见本篇本章光传输设计部分。 §8.4 TDM 10 G

b/s 系统 以TDM 方式提高传输速率是降低成本的最有效方法，根据测算，传输速率每提高4倍，传输每比特的成本便下降30% 。因此长期以来人们一直在坚持不懈地努力提高TDM 方式的传输速率，从最初的2Mb/s 一直到90年代末期的2.5Gb/s ，传输速率提高了1000多倍，使传输成本大大下降。目前TDM 方式的10Gb/s 系统已经商用化，实验室也已经达到40Gb/s 水平。

采用10Gb/s 系统的主要好处一是降低了成本，二是减少了设备数量，从而简化了网络配置、降低了功耗、节省了空间。

但由于10Gb/s 系统的传输速率过高，所以出现了一些新问题。

1．系统特点

（1）．传输容量大

10Gb /s的传输容量非常巨大，它相当于4个2.5Gb/s系统，可以同时传输4032个2Mb/s电路或者12万个话音电路，所以相当具有吸引力

（2）．交叉容量大

巨大的传输容量必然要求巨大的交叉矩阵来支持，单系统结构的10Gb /s系统的交叉容量一般为256 % 256 VC- 4 ；而双系统结构的10Gb /s系统的交叉容量为 512 % 512 VC- 4，已经相当于一个小型的数字交叉连接设备。

（3）．可对 VC4-4c 或 VC4-16c 进行交叉处理

除了能对VC-4进行交叉连接之外，10Gb/s系统还能对VC4-4c 或 VC4-16c 进行交叉连接处理，这对于需要传送大容量的业务信号（[url=/]魔兽sf[/url]如IP信号与高清晰度电视信号）的信息网来讲，特别具有吸引力。

（4）．丰富的支路接口

10Gb/s系统拥有丰富的支路接口以支持各种业务，如2.5Gb/s、622 Mb/s、155Mb/s的光接口，155Mb/s、34Mb/s、45Mb/s的电接口板以及千兆以太网接口（GE）等。

2．10 Gb/s系统的传输问题

由于10 Gb/s系统的码速率非常高，所以它的传输也出现了一些新的难题。

（1）．衰耗受限

采用PIN光二极管的10 Gb/s系统接收灵敏度仅有 -14dBm左右，而适用于10 Gb/s系统的APD光二极管目前尚未实用化，即使实用化以后也只有-21dBm左右。因此目前其传输距离目前只有30km左右；难以适用实际需求。

EDFA光放大器的出现，使10 Gb/s系统衰耗受限的难题得到了解决。配置不同规格的EDFA可以使10 Gb/s系统的传输满足实际需求。

故10 Gb/s系统一般需要使用光放大器。

（2）．色度色散受限

因传输速率越高，系统的色度色散效应越严重。即使采用外调制方式，10Gb/s 系统光源的色散容限也只有1400ps/nm左右。

因此用G.652光纤传输时，因其色散系数为20ps/nm.nm，所以色散受限传输距离仅有70km左右，不能满足长距离传输的要求；必须采取色散补偿措施。

而用G.655光纤传输时，因其色散系数小于6ps/nm.nm，所以可满足一般要求，但对于超长传输仍需要进行色散补偿。

目前采用的色散补偿方法有：色散补偿光纤、光栅补偿等。

（3）．偏振模色散受限

当传输速率达到10Gb/s时，偏振模色散的影响必须予以考虑。于是对光纤的偏振模色散系数与光缆的外部使用环境提出了较高的要求。