光纤通信中的色散补偿实验仿真学习资料

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光纤通信课件 第9章 色散限制、补偿和管理

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。
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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。

光纤通信仿真知识分享

光纤通信仿真知识分享

光纤通信仿真光纤通信仿真实验光纤模型实验:自相位效应姓名:万方力学号:2013115030305班级:1303班指导老师:胡白燕院系:计算机科学与技术学院光纤模型实验:自相位效应一、实验目的1、通过进行本次实验,加深光纤结构以及特性的理解,通过实验现象的分析,结合理论知识获得进一步的认识。

2、本次实验是对自相位调制在脉冲传播上的模型进行模拟和验证,是基于光纤性质上的实验,通过本次实验,了解自相位效应的产生及影响,加深光纤相关知识的理解。

二、实验原理1、光纤的色散特性色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号,由于不同成分的光的传输时间不同而产生的一种物理效应。

色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。

1)模式色散光纤的模式色散只存在于多模光纤中。

每一种模式到达光纤终端的时间先后不同,造成了脉冲的展宽,从而出现色散现象。

2)材料色散含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时,不同波长的电磁波会导致玻璃折射率不相同,传输速度不同就会引起脉冲展宽,导致色散。

3)波导色散由光纤的几何结构决定的色散,其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。

光在光纤中通过芯与包层界面时,受全反射作用,被限制在纤芯中传播。

但是,如果横向尺寸沿光纤轴发生波动,除导致模式间的模式变换外,还有可能引起一少部分高频率的光线进入包层,在包层中传输,而包层的折射率低、传播速度大,这就会引起光脉冲展宽,从而导致色散。

2、自相位调制信号光强的瞬时变化引起其自身的相位调制,即自相位调制。

在单波长系统中光强变化导致相位变化时,自相位调制效应使信号频谱逐渐展宽。

这种展宽与信号的脉冲形状和光纤的色散有关。

在光纤的正常色散区中,由于色散效应,一旦自相位调制引起频谱展宽,沿着光纤传输的信号将经历暂时的较大展宽。

但在异常色散区,光纤的色散效应和自相位调制效应可能会相互补偿,从而使信号的展宽小一些。

在一般情况下,SPM效应只在高累积色散或超长系统中比较明显。

受色散限制的系统可能不会容忍自相位调制效应。

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

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。

色散补偿光纤不同补偿方式的仿真

色散补偿光纤不同补偿方式的仿真

03
未来研究方向的展望
总结了当前研究中存在的问题和不足 ,并提出了未来研究方向的展望,如 探索新型色散补偿技术、研究超高速 率光传输系统中的色散补偿等。
05
结论与展望
结论总结
仿真结果分析
通过对不同补偿方式的仿真 结果进行详细分析,验证了 色散补偿光纤在不同补偿方
式下的性能差异和优劣。
最优补偿方式选择
02
03
补偿元件模型
系统模型
依据不同的补偿方式,建立相应 的补偿元件模型,如光栅、滤波 器、调制器等。
将光纤模型与补偿元件模型相结 合,构建完整的色散补偿系统模 型。
仿真参数的设定
光纤参数
设定光纤的长度、衰减系数、色散系数等关键参数, 确保模型的准确性。
补偿元件参数
根据补偿方式的不同,设定相应的补偿元件参数,如 光栅周期、滤波器带宽等。
仿真条件
设定仿真过程中的边界条件、初始状态、仿真时长等 ,确保仿真的顺利进行。
04
仿真结果与分析
不同补偿方式的仿真结果
色散补偿光纤的长度变化
随着补偿光纤长度的增加,色散值逐渐减小,但达到一定长度后,色散值变化趋于平缓。
不同补偿光纤类型的比较
不同类型和参数的色散补偿光纤在相同长度下具有不同的色散补偿效果,其中一些光纤类型在较短长度下即可实现较 好的补偿效果。
色散补偿光纤不同补偿方式 的仿真
汇报人: 2023-12-02
contents
目录
• 引言 • 色散补偿光纤基本原理 • 不同补偿方式的仿真方法 • 仿真结果与分析 • 结论与展望
01
引言
色散补偿光纤的背景和意义
• 色散补偿光纤是一种用于补偿光纤通信系统中色散效应的光纤 。色散效应会导致光信号在传输过程中发生脉冲展宽,进而限 制通信系统的传输容量和距离。因此,色散补偿光纤的研究和 应用具有重要意义。

光纤通信系统中色散补偿技术

光纤通信系统中色散补偿技术

光纤通信系统中色散补偿技术————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2光纤通信系统中色散补偿技术蒋玉兰(浙江华达集团富阳,31 1400)【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数—色散,以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。

文章还详细说明了各种补偿技术原理,并比较其优缺点。

最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。

1概述光纤通信的发展方向是高速率、大容量。

它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s 发展到SDH 155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s,10Gb/s。

现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。

同时,光纤的结构从G652、G653、G654,发展到G655,以及G652C 类。

光纤的技术指标很多,其中色散是其主要的技术指标之一。

色散就是指不同颜色(不同频率)的光在光纤中传输时,由于具有不同的传播速度而相互分离。

单模光纤主要色散是群时延色散,即波导色散和材料色散。

这些色散都会导致光脉冲展宽,导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。

对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路,可以采用非零色散位移光纤(NZ-DCF),ITU一T将这种光纤定名为G655。

G655光纤在1 550 nm处有非零色散,但数值很小(0.1~10.0pb/nm·km)。

其色散值可以是正,也可以是负。

若采用色散管理技术,可以在很长距离上消除色散的积累。

同时,对WDM系统的四波混频现象也可压得很低,有利于抑制非线性效应的影响。

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。

光纤色散及补偿方法简述

光纤色散及补偿方法简述

目录1色散的基本概念 (3)1.1基本概念 (3)1.2光纤中色散的种类 (3)1.3光纤色散表示法 (3)1.4单模光纤的色散系数 (4)1.5光纤色散造成的系统性能损伤 (4)1.6减小色散的技术 (4)1.7偏振模色散(PMD) (6)2非线性问题 (7)关键词:光纤色散色散补偿摘要:本资料介绍了光纤的色散以及色散补偿方法。

缩略语清单:无。

参考资料清单:无。

光纤色散及补偿方法简述当前,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。

1 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。

光纤通信中的偏振模色散及其补偿的研究

光纤通信中的偏振模色散及其补偿的研究

光纡通信中的偏振模色散及其补偿的研究
OTDM涉及到光脉冲压缩和光时钟提取等复杂的技术,尤其是偏振模色散问题 始终困扰着OTDM以及对脉冲宽度有更高要求的光孤子通信这一研究领域及其 商业前景。 为使PMD的功率代价小于ldB,各标准化组织提出光路的PMD弓I起的脉冲展 宽不能超过1/10比特周期。I/IOL:L特周期可转换为最大脉冲展宽为40ps来支持 2.5Gbit/s信道速率或转换成最大脉冲展宽为10ps来支持10Gbit/s信道速率。对 400km长的光纤线路,10ps置换成偏振模色散系数为: 10/4400
then
discussed
the deterioration of receiver’S sensitivity caused by PMD
RF spectrum at the receiver.
and
effect of
PMD on
The
focus topic of this thesis is the PMD
tones
feedbake
as
of the automatism

compensation
or
compensating
the PMD such
DOP,the power in
nan'ow・band
of the
radio・矗equency(RF),the
give

eye-opening
and BER.Then
光纤中偏振模的研究起源于对相干光通信中信号光的偏振态的研究。根据有 关资料记载,偏振模色散这一概念最早出现于1978年。1983年,Suzuki等人开始 将PMD作为对长途光纤通信系统带宽的限制的因素进行研究。此时,光纤通信 系统中采用光电中继器对信号进行再生,中继距离短,传输速率低,PMD还没 有引起人们的重视。掺饵光纤放大器(EDFA)的出现,极大地延伸了光纤通信的 中继距离:同时,色散补偿光纤(DCF)和光纤光栅成功运用,使系统的色散等问 题得到很好的克服。于是系统传输速率迅速提高、传输容量进一步增大u¨。当 系统的传输速率达到10Gbit,s或更高时,PMD成为系统性能和最高比特率的限制 因素,对PMD研究也随之逐渐深入。 早期的研究工作主要针对于PMD的理论及其统计特性方面,其有代表性的 是C.D。Poole等人使用“主态’'(Principal States)的概念描述了一阶PMD这一现象, 为PMD进一步的研究工作提供了方便的工具。随后又得出了光纤中偏振态演变 的动态方程,并建立了单模光纤PMD统计特性的理论。同时,PMD测量方法的 研究及其标准化的工作也取得进展n2¨131。国际电信联盟(ⅡU)第十五组(传输系

《色散补偿》课件

《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

光纤通信中的色散补偿实验仿真

光纤通信中的色散补偿实验仿真

光纤通信中的色散补偿实验仿真摘要:本文介绍了,光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法,同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。

关键词:光纤通信色散补偿 Optisystem仿真The Dispersion Compensation In Optical FiberCommunicationYanlong Yuan(Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics,Electronic Science and Technology)Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation1.概述目前,光纤线性通信已不能满足现在信息处理传输的要求,因为它存在着三个主要的缺陷:其一是光纤的色散,其二是光纤损耗,其三是非线性。

低损耗光纤和掺铒光纤放大器的广泛应用解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题。

光纤的色散又能有效抑制四波混频等非线性效应,因此,色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。

色散补偿光纤不同补偿方式的仿真

色散补偿光纤不同补偿方式的仿真
应用拓展
色散补偿技术在高速光通信、光学传感等领域具有广泛 的应用前景。未来可以进一步拓展其在这些领域中的应 用,并探索其在新型光学系统中的可能应用,例如在量 子光学领域中的色散补偿技术的研究和应用。
THANKS
感谢观看
02 UFL的仿真模型通常采用耦合模理论(CMT)来描述 光纤中的光传播,通过求解耦合模方程来模拟 UFL对色散的补偿效果。
02 UFL的优点是结构简单、易于实现,但其缺点是 只能对常数色散进行补偿,对于非线性效应和偏 振模色散的补偿能力有限。
非均匀光纤环镜的仿真模型
非均匀光纤环镜(NUFL)是一种改进的色散补偿方式,其基本原理是在光纤中引入非均匀性 ,以实现对非线性效应和偏振模色散的补偿。
该模型的仿真通常采用耦合模理论(CMT)来描述 02 光栅中的光传播,通过求解耦合模方程来模拟光
栅对色散的补偿效果。
基于光栅的色散补偿优点是可以实现对不同波长 03 的光信号进行独立的色散补偿,但其缺点是会对
光信号产生额外的损耗和噪声。
基于光纤布拉格光栅的色散补偿仿真模型
基于光纤布拉格光栅(FBG)的色散补偿是一种利用FBG对光信号进行色散 补偿的方式。
色散补偿光纤不同补 偿方式的仿真
汇报人:
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目录
• 引言 • 色散补偿光纤的基本理论 • 不同补偿方式的仿真模型 • 仿真结果及分析 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
色散补偿光纤(DCF)在光通信网络中具有重要的作用,它可以有效地补偿光纤传输中的色散 ,提高信号质量。然而,DCF的补偿方式多种多样,不同的补偿方式对应不同的系统性能和设 计要求。因此,研究DCF的不同补偿方式具有重要的实际意义。
国外研究现状

光纤通信第六章2 色散补偿

光纤通信第六章2 色散补偿
=1/ B
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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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

2光纤通信系统中的色散问题及其补偿研究1

2光纤通信系统中的色散问题及其补偿研究1

光纤通信系统中的色散问题及其补偿研究陆琴(安庆师范学院物理与电气工程学院 安徽 安庆 246011)指导老师:胡积宝摘要:本文首先对色散进行了较全面的概述,并分析各项光纤参数的改变对通信系统的影响。

简单的说明了色散补偿的原理,介绍了当代的几种光纤色散补偿技术,进而将这些方法进行多方面的比较分析,展望色散补偿研究前景。

关键词:光纤通信,色散,补偿,比较1引言近年来,随着电信业务的发展和需求的不断增长,需要传输系统提供更高的容量,目前普遍采用波分复用技术或提高传输速率来增加系统的容量。

我们知道,影响光纤通信系统的两个主要问题是光纤的衰减和色散。

随着掺铒光纤放大器(EDFA )的实用化,光纤损耗不再是限制系统性能提高的主要因素。

在放大器实现对光纤的衰减补偿之后,色散成为限制密集波分复用(DWDM )和10.652s Gbit /及以上速率传输系统传输距离的主要因素之一。

传输距离增加,色散量也随之增大;另外现有652.G 和655.G 单模光纤中存在色散斜率,使得传输同样距离的不同波长信号光具有不同的色散量;这些最终导致通信质量劣化,严重时会使系统无法正常工作。

因此需对通信链路实行色散补偿,以使各波长信号的色散量限制在系统容限内。

因此人们提出了色散补偿光纤法、啁啾光栅法、预啁啾技术和频谱反转法等色散补偿方案。

2色散2.1色散的产生色散是指因为光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的传播速度不同,使得这些频率成分或模式到达光纤终端有先有后,从而产生信号传播过程中的光脉冲的展宽。

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成分传输同样的距离所需要的时间之差。

衡量光纤中色散的大小是用色散系数,它的定义是波长相距1nm (频率间隔为124.3GHz )的两个光信号传输1km 距离的时延差。

而色散系数对波长曲线的斜率成为色散斜率,它反映色散系数随波长变化的情况。

不同厂家不同型号的光纤具有不同的色散特性。

图1 光纤中的色散现象2.2色散对光通信系统的影响对于当单模光纤来说,由光源发射进入光纤的光脉冲包含许多不同的频率分量,脉冲的不同频率分量将以不同的群速度传输,因而在传输的过程中会出现脉冲展宽,这种现象就是群速度色散,或简言之色散。

光纤通信系统中偏振模色散及其补偿方法的研究

光纤通信系统中偏振模色散及其补偿方法的研究

光纤通信系统中偏振模色散及其补偿方法的研究摘要:随着光放大器和色度色散补偿技术的不断提高,光纤的偏振模色散(PMD)己经成为超高速、超长距离光纤通信系统发展的主要障碍。

在40Gbit/s或更高速率的光纤通信系统中,PMD明显损害系统的传输性能、限制系统的传输速率和距离。

因此,PMD成为光纤通信领域研究的热点问题。

本文首先就PMD对高速光传输系统的限制和影响进行了简单介绍,紧接着分析了PMD产生的原因,最后就PMD的补偿方法进行了分析研究。

关键词:偏振模色散电域补偿光域补偿光电结合补偿1.引言自从1966年高馄提出光纤作为传输介质的理论以来,光纤通信已成为现代通信网的基本组成部分。

随着经济的发展,语音、图像、数据等信息量成爆炸式的增长,尤其是因特网的迅速崛起,人们对通信网带宽的要求迅速增长。

从技术角度看,光纤通信传送的信息容量和传输距离主要受到两个因素的限制:一是光纤的损耗;二是光纤的色散。

随着掺饵光纤放大器(EDFA: Erbium-doped Fiber AmPlifier)的出现,光纤中的损耗已不是限制光纤传输性能的主要因素。

色度色散补偿技术日趋成熟,光纤的色度色散对光纤通信的影响也被降到最低。

这样,以前不太被重视的偏振模色散(PMD: Polarization Mdoe Dispersion)成为限制高速光纤通信系统发展的主要因素。

随着单信道传输速率的提高、模拟信号传输带宽的增加以及光纤色度色散与非线性效应的补偿和消除,原来在光纤通信系统中不太受关注的PMD问题就变得十分突出。

与光纤的非线性效应和色度色散一样,PMD能损害系统的传输速率和距离,并被认为是限制高速光纤通信系统传输容量和距离的直接因素。

由于PMD对高速度大容量的光纤通信系统有着不可忽视的影响,所以自20世纪90年代以来,已引起人们的广泛关注,并正成为目前国际上光纤通信领域研究的热点。

PMD对传输系统性能的影响可以从多方面进行分析,如光脉冲的展宽、接收光功率的恶化、Q值、眼图、误码率,或者从统计角度定义的系统的故障率等。

相敏光放大器对光纤偏振模色散补偿作用的仿真分析

相敏光放大器对光纤偏振模色散补偿作用的仿真分析

被耦 合出来进 入增益控 制器以控制相敏光放大器的增益
并 对 泵 浦脉 冲 的相 位 进 行调 整 。
够 补偿 光 纤 损 耗 ,而 且 能够 有效 抑 制 信 号 脉 冲 的 展
宽 , 因 此 具 有 补 偿 光 纤 损 耗 和 偏 振 模 色 散 的 双 重 功 能 J 基 于 相 敏 光 放 大 器 的 优 点 , 国 内 外 已 开 展 了 对 。
近年来光纤通信 系统 的性 能受光纤的损耗和色散影
响 ,光 纤 放 大 技 术 发 展 迅 速 ,光 纤 损耗 已 不 再 是 光 纤 通 信 系 统 的主 要 限 制 因素 …。 某 种 意 义 上 讲 ,光 放 大 器 解 决 了 损 耗 问 题 ,但 同 时 加 重 了色 散 问题 。在 高速 率 光 纤
相 敏 光 放 大 器 对 光 纤 偏 振 模 色 散
补 偿作 用的仿真分析
l 乐村 李
l南京邮电大学 通 信与信息工程学院 南京 200 103
摘 要 根据耦合非线性薛定谔方程 ,通过计算机系统仿真 ,对相 敏光放大 器PSAt 为在线放大器时不 q E
_
同系统 传输 速率和不 同偏振模色 散情况下 系统传输 性能进行 了分 析 ,并 与掺铒光纤放 大器EDF A进行 比
1 基本原理及仿真模型
1 1 相敏光放 大技术 。
相敏光放大技术是一 种新 的色散补偿技 术 ,其特点
之 间的 相 位 差 来 使 信 号 光 脉 冲的 中心 部 位 得 到 放 大 ,而
展 宽 的 两 翼 得 到 衰 减 ,从 而 控 制 光 脉 冲的 展 宽 ,实 现 色 散补偿。
泵浦光
图1 一种物理 可 实现的 相敏 光放 大器原 理 图

光纤课程设计色散补偿

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。

光纤仿真实验报告(3篇)

光纤仿真实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过仿真软件对光纤通信系统进行设计和分析,了解光纤通信的基本原理和关键技术,掌握光纤传输的特性,并学会使用仿真软件进行系统设计和性能评估。

二、实验内容1. 系统设计:- 设计一个简单的光纤通信系统,包括光发射机、光纤传输线路和光接收机。

- 选择合适的波长,设定传输速率。

- 设置系统参数,如光纤长度、损耗、色散等。

2. 仿真分析:- 利用仿真软件对系统进行仿真,观察系统性能。

- 分析不同参数对系统性能的影响,如光纤长度、损耗、色散等。

- 比较不同系统配置下的性能差异。

3. 性能评估:- 评估系统的误码率、信噪比等性能指标。

- 分析系统在实际应用中的可行性和局限性。

三、实验原理光纤通信是利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。

其基本原理如下:1. 光源:光源产生光信号,通常为激光或LED。

2. 调制:将电信号调制到光信号上,实现信息的传输。

3. 光纤:光信号在光纤中传输,光纤具有低损耗、高带宽等特点。

4. 解调:将光信号解调为电信号,恢复原始信息。

四、实验步骤1. 系统设计:- 选择合适的仿真软件,如OptiSystem。

- 设计光发射机,选择光源类型、波长和调制方式。

- 设计光纤传输线路,设置光纤长度、损耗、色散等参数。

- 设计光接收机,选择解调方式。

2. 仿真分析:- 运行仿真软件,观察系统性能。

- 分析不同参数对系统性能的影响。

- 比较不同系统配置下的性能差异。

3. 性能评估:- 评估系统的误码率、信噪比等性能指标。

- 分析系统在实际应用中的可行性和局限性。

五、实验结果与分析1. 系统性能:- 通过仿真,观察到不同参数对系统性能的影响。

- 光纤长度增加,系统误码率升高。

- 光纤损耗增加,系统信噪比降低。

- 色散增加,系统带宽降低。

2. 系统优化:- 根据仿真结果,对系统进行优化。

- 调整光纤长度、损耗、色散等参数,以降低误码率和提高信噪比。

- 选择合适的调制方式和解调方式,以提高系统性能。

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光纤通信中的色散补偿实验仿真光纤通信中的色散补偿实验仿真摘要:本文介绍了,光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法,同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。

关键词:光纤通信色散补偿 Optisystem仿真The Dispersion Compensation In Optical FiberCommunicationYanlong Yuan(Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics,Electronic Science and Technology)Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation1.概述目前,光纤线性通信已不能满足现在信息处理传输的要求,因为它存在着三个主要的缺陷:其一是光纤的色散,其二是光纤损耗,其三是非线性。

低损耗光纤和掺铒光纤放大器的广泛应用解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题。

光纤的色散又能有效抑制四波混频等非线性效应,因此,色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。

受色散的影响,传输速率为10Gbit/s、光脉冲宽度为50ps的系统只能传输40 km。

传输速率为80Gbit/s时,传输距离不足2 km。

为了兼顾色散和非线性两种要素,人们提出了一种折衷方案,即将光纤的零色散点偏离1.55 u m窗口使之在1.55 u m波长处的色散不为零,约有2~6 ps/km.nm的色散,这就是G.655光纤。

当光纤传输的速率较低、距离较短时,采用G、655光纤进行传输的办法是可行的。

但是,G.655光纤并没有解决色散问题,高速、长距离传输中仍然需要色散补偿。

并且由于其低色散,光纤的非线性效应使通道间距为50GHz的波分复用(WDM)系统很难实现。

而G.652光纤在1.55 u m窗口处的大色散可以有效的抑制非线性,通过色散补偿,实现通道间距为50GHz的WDM 系统的传输毫无问题。

迄今为止,全世界铺设的光纤干线长达2亿公里以上,其中的80%为G.652光纤。

我国的八纵八横主要干线铺设的基本也都是G.652光纤。

随着全球信息业务量的迅猛增加,通信网络必然要进一步向高速大容量方向发展,开发已有光通信系统的潜力,在G.652光纤上开通高速系统,关键问题是色散补偿。

近年来,光纤通信正以日新月异的速度发展,高速率,WDM 系统及EDFA 已经商用,实验室中的WDM 光纤通信速率已经达到了1000Gbit/s。

在采用级连EDFA的高速率和WDM 系统中由于EDFA 的出现,基本上解决了光纤损耗的问题,光纤的色散成为系统的重要限制因素。

2.色散及其分类2.1 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。

色散简而言之就是不同频率的光在传输媒质中具有不同的群速度。

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。

(1)模间色散:多模光纤中由于各个导模之间群速度不同造成模间色散。

在发送机多个导模同时激励时,各个导模具有不同的群速,到达接收端的时刻不同。

(2)波导色散:这是某个导模在不同波长(光源有一定的谱宽)下的群速度不同引起的色散,它与光纤结构的波导效应有关,又称为结构色散。

(3)材料色散:这是由于光纤材料的折射率随光频率呈非线性变化,而光源有一定谱宽,于是不同的波长引起不同的群速度。

(4)偏振模色散:普通单模光纤实际上传输两个相互正交的模式,实际在单模光纤存在各种少量随机的不确定性,不对称性,造成了两个偏振模的群时延不同,导致偏振模色散。

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ω0处将β(ω)展开得到:式中,,表示介质在中心频率ω0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。

2.2 由二阶色散效应引起的脉冲展宽当不考虑高阶色散效应时,光脉冲在单模光纤内传输的NLS方程可表示为:式中,A为脉冲包络的慢变振幅,T 是随脉冲以群速度g v 移动的参考系中的时间度量。

引入一个对初始脉宽T0 归一化的时间量。

同样,引入归一化振幅U,。

当L <<L NL ,而L≈L D 时,忽略吸收效应和非线性效应,在脉冲的演变过程中,GVD起主要作用。

利用分步傅里叶方法,当输入为高斯脉冲时,可以得到图1:图1 光纤内由色散所致的高斯脉冲展宽点线表示z =0时,U(z,T ) 2的图形,实线表示z = 2L D时,U (z,T ) 2的图形,点划线表示z = 4L D时,U (z,T)2的图形。

从上图可以看出,随着z 的增加,高斯脉冲在逐渐展宽,其振幅在逐渐减小。

另外,脉冲的形状保持不变。

3.色散补偿技术对于新敷设的高速和 WDM 光纤线路,可以采用非零色散位移光纤。

这种光纤在1.55 微米处有非零,但很小的色散,既可以是正色散,也可以是负色散,若采用色散管理技术,可以在很长的距离上消除色散的积累,同时,对WDM 系统的四波混频效率较低,有利于抑制非线性效应的影响。

具体的色散补偿方法有以下几种:3.1色散补偿光纤(DCF)色散补偿光纤(DCF)开发于20 世纪90 年代中期,它在实现色散补偿任务中扮演了十分重要的角色。

目前,国内99% 以上1550nm 外调制光纤干线/超干线仍然使用G.652 标准光纤,因此在每个(或几个)光纤段的输入或输出端可以通过放置DCF色散补偿模块(DCM),周期性地使光纤链路上累积的色散接近零,使单信道1550nm 外调制光纤干线/超干线传输光纤的色散得到较好的补偿。

但是,一般的1550nm 外调制光纤干线/超干线长距离传输系统中所使用光发射机的光波长范围较大,可达20nm。

此外,随着在1550nm 外调制光纤干线/超干线长距离传输系统中CWDM 或DWDM 技术的引入,必须考虑光纤对不同波长信道的色散斜度问题。

其基本原理是通过对光纤的芯径及折射率分布的设计,利用光纤的波导色散效应,使其零色散波长大于1.55 微米,即在1.55 微米波长处产生较大的负色散,这样当常规光纤和色散补偿光纤级联使用时,两者将会互相抵消。

若用D s 和Dc分别表示常规光纤和色散补偿光纤在λ1处的色散系数,Ls和Lc分别表示常规光纤和色散补偿光纤的传输距离,则当满足时,群时延色散被补偿,当满足时,二阶色散被补偿。

式中D s1和D c1是D s和D c的微商。

以G.652 光纤1550 nm 窗口为例,光纤的色散明显地随波长而变化,在1530nm 处色散系数约为15.5ps/nm.km,在1565nm 处约为17.6ps/nm.km,色散斜率(定义为色散系数对波长的微分)约为0.06ps/nm.km。

假设宽带色散补偿器件对所有C-band 信号的色散补偿量是一样的,则经多个光纤段传输后,红端信号光(1565nm)所积累的色散将明显大于比蓝端(1530nm),因此,无论对于一般的1550nm 外调制光纤干线/超干线长距离传输系统或CWDM/DWDM1550nm 外调制光纤干线/超干线长距离传输系统,都必需考虑采用斜率补偿型色散补偿光纤组件,用于补偿光纤的色散斜率,将总色散控制在色散容限窗口内,使1550nm 外调制光纤干线/超干线长距离传输系统中色散斜率问题得到较好的解决。

斜率补偿型DCF 的优点是带宽不受限制,产品供应商多,稳定性高。

目前,斜率补偿DCF 模块已获广泛应用,在全球范围内,它是1550nm 外调制光纤干线/超干线长距离传输系统实现色散补偿的首选方案。

它的缺点是非线性效应较明显,输入光功率不能过高,插入损耗较大。

此外,DCF 制成的DCM 色散量不可调,而且不同类型的光纤需要不同类型的DCF。

图2 用负色散的色散补偿光纤对正色散标准单模光纤的色散进行补偿3.2 啁啾光纤光栅(CFBG)色散补偿采用适当的光源和光纤增敏技术,几乎可以在各种光纤上不同程度地写入光栅。

光纤光栅就是光敏光纤在选定波长光照射后形成的折射率呈固定周期性分布的一种无源光器件。

光纤光栅进行色散补偿的示意图如图5所示。

光波经过光栅后起到色散均衡的作用,从而实现色散补偿。

其基本原理是:啁啾光纤光栅中,谐振波是位置的函数,因此不同波长的入射光在啁啾光纤光栅的不同位置上反射并具有不同的时延,短波长分量经受的时延长,长波长分量经受的时延短,光栅所引入的时延与光纤中传输时造成的时延正好相反,二者引入的时延差相互抵消,使脉冲宽度得以恢复。

图6为光纤光栅的反射谱和时延曲线。

可以看到带宽范围内的时延曲线基本为一条直线,其斜率就是该光纤光栅所能补偿的色散量。

图3啁啾光纤光栅色散补偿原理图4 用光环形器将啁啾光栅的反射信号分离出来啁啾光纤光栅与现有光纤系统兼容性好,具有较低的传输损耗和插入损耗,色散补偿量大,能够实现光纤色散和色散斜率的同时补偿,折射率调制可以根据需要来通过不同的曝光过程加以控制,且价格低廉,易于大批量生产。

因此,啁啾光纤光栅色散补偿器已被公认为具有很好应用前景的色散解决方案。

目前,光栅的温度漂移、时延纹波、光功率波动和包层模附加损耗大等,是实现光纤光栅色散补偿实用化系统必须解决的几个主要问题。

OFC’2003上,有多篇文章谈到了光纤光栅色散补偿补偿器的研究,对以上几个问题都已经提出了多种行之有效的解决方法。

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