6、色散补偿技术
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。
色散补偿的原理
色散补偿的原理色散补偿（dispersion compensation）是一种常见的光纤通信技术，它是为了弥补光在光纤内因色散而引起的信号失真而发展出来的一种技术。
色散是光在介质中传输时，由于不同频率的光波速度不同而引起的现象，它会导致光信号在光纤中传输时出现信号失真、色散扩展等问题。
因此，为了保持信号品质、提高光纤通信效率，需要对光信号进行色散补偿。
色散补偿的原理是在光纤通信系统中增加一个补偿器件，使补偿器件能够补偿因色散而引起的信号失真。
如图1所示，信号在传输过程中会因为时间延迟而出现失真。
色散补偿就是在发送端（transmitter）或者接收端（receiver）添加一些器件，减少这种时间延迟的影响，保证信号能够按照原先的信号速率传输，并且在传输距离较远的时候能够保持高质量的传输。
图1：光信号因色散引起的失真为了实现色散补偿，技术人员可以采用一些具体的策略。
比如，在传输端，可以使用预失真技术（pre-emphasis）来强化信号的宽带，从而降低信号的失真和色散；或者可以采用限制带宽的技术，减少信号受到色散的影响；或者选择合适的光纤材质，使纤芯的折射率变化能够与色散的变化呈反向变化，从而实现一定程度的补偿。
在接收端，可以采用时间反激励技术（time-reversal），将补偿器件与光接收器组合在一起，保证信号的补偿效果。
时间反激励技术利用了一个非线性反馈回路，来将通过光传输通道的信号进行恢复，并调整信号的相位、幅度等特征，来改善信号传输的质量。
除此之外，还可以采用其他的补偿技术，比如项链状补偿和光子晶体补偿等，来实现对光信号的补偿。
这些技术都是基于对光信号相位、幅度等特征进行有效调整，能够降低信号失真、提高光纤通信的效率。
综上所述，色散补偿是一种关键的光纤通信技术，它的实现需要引入一定的器件和技术，以解决光信号在传输过程中由于色散而引起的失真问题。
通过合理的方案设计，可以为光纤通信系统提供高性能、高效率的信号传输。
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。
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。
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。
色散补偿技术在铁路有线电视中应用研究
色散补偿技术在铁路有线电视中的应用研究摘要：长距离传输是铁路系统有线电视的传输通道的特点和无法改变的事实，铁路系统自有的catv是铁路企业一直期盼的有线电视网络发展的方向，也是利用铁路既有传输网络，节约资源的最佳方案。
本文以某铁路线有线电视网络为实际设计和操作平台，提出了一整套网络升级改造方案和传输功能的实现方法，通过对色散补偿位置的计算，依靠色散补偿技术，利用铁路系统自有的长距离光传输网络搭建铁路catv网络。
关键词:有线电视，色散补偿技术，光纤，铁路中图分类号：tn943.6文献标识码： a 文章编号：前言铁路系统是一个独立的系统，它有专用的光纤传输网络，利用它既有的传输网络搭建catv光缆传输网具有无可比拟的优越性，铁路系统利用自有的传输网络建设有线电视传输网，既有利于节约社会资源，又盘活了铁路企业自身的资源，是一件双赢的好事。
但是铁路由于其自身的特点决定了其直线型的光纤传输模式，随着距离中心站距离的延长，光信号损耗增大，光缆色散影响严重，不能满足有线电视用户对于高性能、多业务网络的需求。
如不加入色散补偿技术模拟信号严重劣化，用户无法正常收看电视节目。
必须进行色散补偿。
基于色散补偿技术的光传输网络模型由于铁路线传输系统具有线性建设的独特性，因此要利用其光传输网搭建catv的光传输网，不可避免的会遭遇色散问题。
本章先是从多个方面研究了色散补偿技术在1550nm 有线电视网络长距离传输的应用，在实验室建立了对有线电视传输网络的色散补偿模型，并应用有线电视专用色散补偿器在实验室模型中经过反复试验实现了59个pal/d频道320km（某铁路线远端站距离中心机房的距离）的传输。
根据我们色散补偿技术研究的成果，及实际某铁路线中心机房至东侧最远端车站的实际距离，我们在实验室完成了色散补偿320公里的传输系统，实际传输了59个ud频道。
系统设置如下图所示。
图1 320km 1550nm超长距离catv模拟传输系统图1中光可调衰减器是为了调整光功率，用来保证进入光纤的光功率不能够超过sbs值，色散补偿器上面的dcm之后的数字表示补偿的光纤公里数。
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。
色散补偿发展现状
色散补偿发展现状色散补偿是光纤通信中非常重要的技术之一，它可以解决信号传输中因色散而引起的色散模糊问题。
随着光纤通信的迅猛发展，色散补偿技术也得到了迅速的发展。
色散补偿技术最早是在20世纪70年代提出的，最初的方法是利用电子设备对信号进行补偿，但是效果不是很理想，因为电子设备的带宽受限，无法实现大范围的色散补偿。
随后，人们开始尝试利用光学器件对信号进行补偿，取得了一定的进展。
但是，由于光学器件复杂、成本高，应用范围受限，因此还需要进一步改进。
近年来，随着光学器件技术的不断进步，色散补偿技术得到了较大的突破。
首先，光纤光子学技术的出现极大地改变了色散补偿技术的发展格局。
光纤光子学技术以光纤为基础，利用光学器件对光信号进行处理，具有调制速度快、损耗小的优点。
其次，光纤光子学器件的研究也得到了突破性的进展，如应用在色散补偿中的光学相位共轭技术、光纤非线性效应等。
除了光学器件的改进，对于色散补偿技术的研究还包括了一些新的理论模型的提出。
比如，现在普遍使用的色散补偿模型是基于时频域转换的模型，可以更加准确地描述光信号的色散特性。
此外，还有基于矢量模型的补偿方法、基于自适应光子学方法的补偿方法等。
这些理论模型的出现，为色散补偿技术的研究和应用提供了更多的可能性。
目前，色散补偿技术已经广泛应用于光纤通信系统中。
在长距离传输中，通过采用相应的补偿方法，可以消除或减小信号传输中的色散模糊，提高信号传输质量和传输距离。
在高速通信中，色散补偿技术可以实现高速光信号的准确传输，保证通信系统的稳定性和可靠性。
总之，色散补偿技术随着光纤通信的发展得到了迅速的进步，光学器件的改进和新的理论模型的提出为色散补偿技术的研究和应用提供了更多的机会和挑战。
相信在未来，随着光纤通信需求的增长和新技术的不断涌现，色散补偿技术会取得更加广泛和深入的应用。
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。
降低色散的措施和色散补偿
降低色散的措施和色散补偿
1.1降低色散影响的措施
1. 减小光源的谱宽：首先要减小激光器固有线宽（即相位噪 声），其次要减小调制谱宽。
2. 为了减小FWM引起的信道间串扰，光纤色散系数不能太小， 可以采用非零色散位移光纤（NZ―DSF）。此种光纤的 色散系数不为零，仍然存在色散问题。而色散补偿和色散 管理方案可以用于各种色散系数不为零的光纤
4.电域补偿 如电域的预啁啾技术，即光纤色散是使高频分量传输快，而我
们在生成脉冲时把高频分量调在后沿，这样虽然传输快，但 要超前也要行进一段距离，该法适用于低速系统。
近年来由于硅处理技术的不断发展，电子器件的处理速度越来 越高，采样和信号处理速度已经达到10-40Gb/s。由此发展 起来的电均衡技术可以在电域补偿色散引起的系统损伤。相 对于光色散补偿技术，电均衡技术使用方便，成本低，已经 在光纤通信系统中得到广泛应用。
D 16 ps / km/ nm。例如，设比特率 B 2.5Gb/ s ，则 L 42km。
若采用外调制器，则啁啾很小，设啁啾可以忽略，
则激光器谱宽即强度调制信号谱宽，近似有 B ，则
L (16 B2 )1
(3.63c)
对于 2.5Gb/s 的通信系统 在 1.55m 处的典型值约为
光脉冲在光纤中的传输方程可近似为（不考虑非线性效 应）：
A i
z 2
2 A 1
t 2 6
3A t 3
0
（3.64）
其中 A(z,t) 是脉冲包络的振幅， ， 分别为一阶群色散，
二阶群色散，z 和 t 分别为传输距离和时间。若 足够大（例如
超过1ps2 / km），则 可忽略，这时方程的解为：
A(z,t) 1 A~(0,) exp( i z 2 i t)d
色散补偿技术
色散补偿技术介绍光通信使用的G.652标准光纤在1550 nm波长窗口的色散值为17ps/nm.km。
1550nm外调制传输系统光纤链路色散的容差比SDH等数字通信1550nm光链路要小得多，仅为1100 ps 左右，因此，对于1550nm外调制光纤干线/超干线而言，必须尽力解决好色散补偿问题。
目前，光通信系统使用的光纤色散补偿技术大多是针对非载波调制数字光纤系统的，因此，对于HFC有线电视宽带网络1550nm光纤干线/超干线而言，实际可供选用的色散补偿手段较少，限制条件较多，在实际1550nm外调制光纤传输链路中如何用好有关色散补偿技术还存在不少问题。
目前业内几种色散补偿技术介绍：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。
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。
单模光纤中的色散及色散补偿技术
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:_11216020418 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。
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。
DWDM传输系统.
网元管理（G.otn）
目录
• DWDM系统关键技术 • DWDM系统设计参考依据 • DWDM系统总体方案 • 国内外研究开发现状和发展趋势
• 拉曼放大沿光纤分布，而不是集中，因 而发送光功率可减小，从而降低FWM干 扰。
• NTT采用DSF(G.653)进行了WDM 32 × 10Gb /s的传输实验，距离为640公里， 间距为80公里。
2.5G和10Gb/s的选取
节点吞吐量
速率
320Gb/s 640Gb/s
2.5Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s
一、光源
• 多波长光源
1、等波长间隔的多波长稳定光源 2、采用AWG的多波长环形光源
• 绝对波长光源 • 波长可变光源 • 未来发展方向：
1、要求光源能实现波长调谐和波长转换 2、光源和AWG混合集成
1、等波长间隔的多波长稳定光源
2、采用AWG的多波长环形光源
绝对波长光源
波长可变光源
二、光波分复用/解复用器
DWDM系统设计参考依据
• ITU-T有关单信道SDH系统光接口的建议 G.691
• 有关多信道系统光接口的建议G.692 • 有关光传送网的建议G.otn
应用编码
根据复用信道数、跨段距离及跨段数分为不同的应用情况， 并指定相应的应用代码。
跨距衰减和总色散
跨距（km）
80
衰减范围（光放大器间） 22dB
8-16
2.5Gb/s,10Gb/s 端机,EDFA, AWG,补偿光栅,VOA,PTAV
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用于光纤通信系统的重要技术，其主要目的是解决光纤传输中产生的色散效应所带来的损失和失真问题。
色散效应是光信号在光纤中传输过程中由于不同波长成分信号的群速度不同而引起的一种现象，它会导致光脉冲的扩展和时间延迟现象，从而降低光纤通信系统的传输质量。
为了解决色散效应所带来的问题，研究人员提出了一系列的色散补偿技术。
一种常用的技术是使用光纤中添加色散补偿材料来抵消光纤本身的色散效应。
通过选择合适的材料和控制其添加的位置和长度，可以有效地消除光纤中的色散效应，从而提高传输系统的性能。
还有一种常用的色散补偿技术是使用光纤光栅。
光纤光栅是一种具有周期性折射率改变的光纤结构，它可以通过调节其周期和长度来实现对不同波长光信号的色散补偿。
光纤光栅的产生和调制技术已经相当成熟，可以广泛应用于光纤通信系统中。
研究人员还提出了一种新颖的频率转换技术，称为光学频率梳。
光学频率梳利用光纤中的非线性效应，将光信号的频谱扩展以实现对色散效应的补偿。
该技术具有较高的灵活性和可调性，可以根据不同的色散效应进行相应的补偿，从而提高光纤通信系统的传输质量。
色散补偿技术是光纤通信系统中非常重要的一项技术，它可以有效地解决光纤传输中产生的色散效应所带来的问题。
目前，研究人员已经提出了多种色散补偿技术，并在实际应用中取得了一定的成果。
随着科技的不断发展，相信色散补偿技术将会得到进一步的改进和完善，为光纤通信系统的发展提供更好的支持。
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第5节 全通光均衡器 （色散补偿滤波器）
21
一.工作原理
1. 全通光均衡器 （色散补偿滤波器）
1) F-P腔组成 2) 特性： a. n0 ,d一定,F-P腔会对一些特定的波长—谐振波长的光产 生反射。 2d n n＝1，2，3… n 反射带宽较窄
22
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。 n 时为正色散， n 时为负色散。色散补偿时 工作带宽色散特性曲线上 色散峰的半幅全宽（FWHM） 约为40～60pm，宽带补偿 B=10Gb/s
30
2. 色散补偿原理：以G.652单模光纤组成线路为例，OPC 接在线路中间，前后两段光纤色散同一性质。
31
32
二.同时精确补偿GVD和SPM影响的条件
式中
D1
1
L1
P 1
D2 ， 2 ， L2 ， P2 ，
P2 P2 1 exp 2 L2 2 L2
P 1 exp 1 L1 1 L1 1 P 1
18
2)
反射率
0.6
900 700
0.4
500 300
2.
补偿原理
0.2
长 波 长 光
短 波 长 光
100 0 1549.6 1549.7 1549.8 1549.9 1550 1550.1 1550.2 1550.3 -100
L
波长(nm)
光输入
光输出
19
时延(ps)
特性： a. 对某一波长（ ）的一定 Z 带宽范围内的光有反射作 用 b. 发射带宽内具有负色散
14
三.DCF的应用
1. DCF的品质因素（FOM）
FOM DC
C
ps /nm dB
C分别为DCF的色散系数（ ps / nm Km）和衰减系 式中， DC， dB / Km ） ,目前商用DCF的FOM 200 ~ 300ps /nm dB 数（ 2. DFC的接入位置
33Leabharlann 三.特点1. 可以同时补偿GVD和SPM的影响，补偿效果显著 。 2. 实现大容量长距离的色散补偿（OPC本身有放大作用， 插入损耗小） 。 3. 设备比较复杂 。
四.应用
单信道的试验：采用 DSF 光纤四波混频作 OPC，G.652光 纤 10Gb/s 系 统 传 输 200Km ； 激 光 放 大 器 组 成 的 OPC 对 G.652光纤10Gb/s中继距离延长至360Km。
12
2)
I.
基于高阶模的DCF
原理：这种光纤对高阶模 LP21 LP02 LP11 等模式，在一定条件下（接 近截止时）能产生很大的负色散。需要模式转换器把基模变化高阶 模，然后把高阶模再变化基模。
II.
特点：a. D 600ps / nm Km b.补偿效率高 c.可同时补偿色散和色散斜率 d.系统较复杂，DCF光纤对微弯很敏感
34
23
c.色散特性随前反射 镜反射率R增大而变 化，随R增大，最大 色散系数增大，色 散波长曲线变尖锐
24
2. 色散补偿原理 1) 系统配置图，前置补偿和后置补偿
25
2) 补偿原理 全通光均衡器具有负色 散特性，即 s n ，工 作波长高于谐振波长。 从时延特性曲线看色散 补偿原理。单模光纤线 路总色散为1400ps/nm。 光均衡器： R=0.55,d=1.9995nm， 一个谐振波长为 ＝1550nm
S 0.16 ps / nm2 / Km
日本藤仓信友公司：用于S+C+L波段的DCF（1510～1620nm），同时 补偿色散和色散斜率
16
第4节
啁啾光纤光栅
17
一.工作原理
1. 啁啾光纤光栅（啁啾光纤布拉格光栅） 1) nL :折射率沿光纤长度变化规律：幅度不变，但周期变 化
辐射光 反射光 透射光 入射光
0
26
二.特点
1. 2. 3. 4. 体积小，成本低，实施简单灵活 插入损耗小 色散补偿值可调整 窄带补偿60pm，相当于7.5GHz
三.应用
1. 目前已有成品出售(JDS公司DC2500-EC型)，在北美工程 上已实用化。典型应用：采用DFB激光器，采用EDFA,采 用单个色散补偿滤波器，10Gb/s，G.652光纤，120Km 2.对长距离高速率系统可采用多个全通道光均衡器串联使用 方式。典型应用：采用两个DC2500-EC,两个EDFA级联放 27 大，10Gb/s，G.652光纤，160Km
1. 光相位共轭器 ① 功能 (1)光载频变换 (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。 ② 实现方法 利用色散移位光纤中的四波混频效应或采用激光放大器 采用DSF四波混频效应，泵浦光p，输入光0，输出光 c= p－0
和 1 P1 L1 2 P2 L2 为OPC前后两段光纤的色散系数 为OPC前后两段光纤的非线性系数 为OPC前后两段光纤的长度 分别为两段光纤中的通道平均光功率
D1 L1 D2 L2
2 分别为两段光纤的衰减系数 1 ，
P1 ， P2 分别为两段光纤的始端输入峰值功率
对于OPC接在链路中点，两段光纤特性一样，则只 需取 P1 P2 即可同时满足上述两条件。
四.应用
10Gb/s的NRZ码采用预啁啾技术可在G.652光纤传输120Km
10
第3节 色散补偿光纤（DCF）
11
1.
一.工作原理
基本原理:DCF在1550nm具有 较大负色散特性，使其与 G.652光纤线路串接，抵消其 正色散的影响。 2. 两种DCF 1) 基于基模的DCF I. 原理：这种光纤基模(LP01)在 1550nm具有很大负色散 II. 特点： a. D 300ps / nm Km 左右 b.简单易行，有足够大的带 c.损耗较大
EDFA TX G.652光纤
DCF
DCF
RX
考虑光纤中非线性影响，DCF后置较好
15
3.
欠补偿和过补偿 DS LS DC LC 欠补偿 DS LS DC LC 过补偿 考虑到光纤中非线性效应的影响，欠补偿的色散补偿效果较好 4. DCF与G.652的连接损耗 由于模场直径失配会引起较大的连接损耗，需采取降低连接损耗的 措施 5. DCF的发展趋势：发展趋于高FOM,宽波段S+C+L Corning公司：工作在L波段（1570～1620nm）的DCF。 ＝1595nm时，D 70 ~ 225ps / nm/ Km ， S 0.7 ps / nm2 / Km ALCatel：用于S波段的DCF。 ＝1475nm时， D 40 ps / nm / Km
5
二.色散补偿技术的进展
1.现状
G.652光纤10Gb/s单信道系统色散补偿技术，已经实用 化，如：DCF、全通光均衡器、预啁啾技术、啁啾光纤 光栅等。
2.发展的几个特征
1>.宽带色散补偿:开发新的宽带DCF是一个发展趋向 2>.动态色散补偿：也称为自适应色散补偿，针对系统中 光纤色散和斜率的变化能自动调整确保精确补偿 动态色散补偿技术：啁啾光纤光栅色散补偿、连接基于 高阶模光纤的长周期光栅的光开关，多腔反射滤波器 等。
13
二.精确补偿条件
1. 群速度色散（GVD）补偿条件
DS LS DC LC 0 DC ， DS 分别为G.652光纤和DCF在工作波长 上的色 式中， s ps / nm Km 散系数 LS ， LC 分别为G.652光纤和DCF在工作波长 s上的传 输距离Km 2. 色散斜率补偿条件 SS LS 1 SC LC 1 0 或 S S LS SC LC 0 SS ， 式中， S L 分别为G.652光纤和DCF在工作波长 1上的色 散斜率，ps / nm2 Km 1 工作波长的偏移nm
1
1500 1300
0.8 1100
二.特点
1. 2. 3. 4. 结构紧凑，插入损耗低，极化不敏感 可提供较大的负色散值，最大可达6000ps/nm 带宽较窄，带宽和负色散值成反比 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。
6
第2节
预啁啾技术
7
一.工作原理
D>0 反常色散中，在输入脉冲中引入一个正啁啾，会使脉 冲展宽程度变缓（先压缩后再展宽），实现色散补偿
8
二.实现方案
要求采用外调 制方式。在DFB 产生的激光输 出上加上一个 额外的正弦调 制，使激光器 光频率变化起 始低逐渐快
9
三.特点
1. 实现简单，无需对传输和光接收部分作改动 2. 可根据传输距离不同改变正弦调制深度，达到对不同传 输距离的色散补偿
色散补偿技术
1
色散补偿技术
第1节
第2节
概述
预啁啾技术
第3节 第4节 第5节 第6节
色散补偿光纤 啁啾光纤光栅 全通光均衡器 光相位共轭技术
2
第1节
概 述
3
一.色散补偿技术
1.光纤色散和色散斜率对系统性能的影响 1>.群速度色散（GVD）导致脉冲展宽，引起码间干扰， 结果系统产生误码
3.
在DWDM系统中应用：全通光均衡器是个窄带色散补偿 器，要用在WDM系统，解决方案：对不同信道配置不 同谐振波长全通光均衡器分别补偿。 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
28
第6节