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。
高速光纤通信系统中，光纤损耗、色散和非线 性效应是限制系统传输性能的主要因素。
光放大器的普遍采用解决了光纤损耗补偿问题。 随着光纤通信单信道传输速率的不断增大，色散 补偿就成为高速光纤通信的关键技术之一。国内、 外已对色散补偿技术进行了广泛的理论和实验研 究，提出了许多各具特色的色散补偿技术方案。
色散补偿技术
PMD补偿方法
由于已敷设的大量标准单模光纤在短期内还 不可能被完全取代，为了充分利用已有资源，发 展高速光通信系统一种比较经济的方法就是对 PMD进行补偿。因此，在国际上如何补偿PMD已 成为研究热点。目前，用于PMD补偿的技术有很 多，概括起来主要有电补偿方法、光电结合法和 光补偿方法。
光相位共轭器的色散补偿系统原理
5、色散支持传输
色散支持传输（ DST ） 是采用频移键控 （FSK）调制方式在常规单模光纤上传输。
DST的优点是无需外调制，线路上也不用加 色散补偿器。结构相对简单、易于实现。在远距 离点对点通信中有良好的应用前景。缺点是要求 光源有良好的调频特性。在码速率较高时，激光 器瞬态啁啾的存在会使误码率变大。而且，DST 需改造现有系统的光发送和接收部分。它不适用 波分复用系统。
2、预啁啾技术
啁啾（chirp）是指产生光脉冲调制时引入的附加线性 调频，也即光脉冲的载频随时间变化。 预啁啾技术（Pre-chirp）是在发送端引入预啁啾 （和传输光纤色散引起的啁啾相反），使发送的光脉冲 产生预畸变，结果经光纤传输后抵消传输光纤色散引起 的啁啾，延长了传输距离。
预啁啾技术原理
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。
啁啾光纤光栅的优点是体积小，插入损耗低。
用于色散补偿的啁啾光纤光栅
(2)F-P腔色散均衡器
F-P腔全通色散均衡器的基本结构
F-P腔色散均衡器的优点是体积小，插入损耗较低， 且具有周期的频率特性，可应用于多波长系统。缺点 是带宽窄，仅适用于10Gbit/s速率系统。不能完补偿 光纤色散，且补偿距离有限（约100km左右）。
6、偏振模色散（PMD）补偿技术
光纤中存在的残余应力会产生偏振模色散 （PMD），信号在光纤中传输时两个垂直分量之 间会产生延迟，从而使信号脉冲展宽。当PMD引 起的展宽过大时，就会导致误码率显著增加、系 统性能的严重劣化。理论研究和实践已经证明， 当光通信脉冲传输码率达到10Gbit/s以上时，偏 振模色散对高码率光通信系统的影响显得十分突 出。因此在长距离高速光纤通信系统中，PMD是 限制传输速率和距离的一个主要因素，所以必须 设法减小或消除光纤PMD对传输系统性能的影响。
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 of Merit）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
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。
对光纤一阶群速度色散（GVD）完全补偿的条件为
Dt (λ )Lt＋Dc (λ )Lc＝0
Dt (λ ) ——传输光纤在波长处的色散系数；
Dc (λ ) ——色散偿光纤在波长处的色散系数；
Lt
——传输光纤的长度；
Lc
——色散补偿光纤的长度。
(1)色散补偿光纤的基本结构和补偿原理
C.D.Poole等人提出采用双模DCF 的色散补偿技术， 它 是利用双模光纤的第1高阶模（LP11）在截止波长附近 具有很大负波导色散的特点来实现色散补偿的。