色散限制补偿和管理
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1. 后补偿技术
A(w,z）
(
A(w,0)e
j 2
w22
z
)
相干检测接收系统：
H(w)
exp(
j(w
wF
)2
2
L 2
直接检测接收系统：线非性均衡方法
2. 前补偿技术
A （ o） w A (w)e ,x0p2 (2-L 2 j)w
3. 预啁啾技术 条件： 2 <<0
➢ 调制 ➢ 光放大器产生啁啾 ➢ 光纤引入啁啾
2
：色散斜率 3
D
2c 2
2
S
(
2c 2
)
2
3
(
4c 3
)
3
d 3
3 dw 3
2. 高斯脉冲输入
在载波波长远离零色散波长时，
起主要作用的是 ：即2 群速度 色散：此时，
3
0((w)
0
1w
1 2
2w2
)
且：G(z,w) G(0,w)ej(w)z的包络可
1
表示为： A（z,w）＝A（0,z）e2
色散系数 D d 1 d2 2c'' dVg ddw 2
:光波长 ：相位系数
Vg：群速率 ：w频率
保留三项:
(w) n(w)/c
0
'(w
w0
)
'' ( w
w0
)
1 6
''' ( w
w0
)3
0 1 (w w0 ) 2
(w
w0 )
1 6
3
(w
w0 )3
1 : 群速率
：群速度色散系数
4. 负色散DCF补偿
在具有正色散值的标准单模光纤单元后接 入一段在该波长下具有负色散特性的色 散补偿光纤
A（z,w）A(w,)0e e '
(-jw 221I12)
(-jw 222I22)
A(0,w)e e 2jw2(21I122I2) jw221z' /2
条件z： 121z2220
5. 光滤波器补偿方法
色散对零色散波
长光纤系统的比特率限制2 0
BS L 218 S(2 2 c)23
2. 对系统传输距离的限制
1 L
4B D
直接调制
＝0.15nm B＝2.5Gb/s D 16ps/km nm
L 1
16B2
2
外调制
2典型值 20ps2 / km B 2.5Gb/s
L 500km
9.3 色散补偿技术
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），偏振 模色散 ，主要讨论群速度色散。
T2 0
(T1 )2 az2 bzc
a
2 2
(c2
1)
b c2
c 1
T0
T2 0
T2 0
T1 T0 1
1
z
c 0 2
T1
2
T0
e 0 2
z[ c 1c2
]LD时TT， 12 取最小
(w) n(w)/c
' (w w ) '' (w w ) 1 ''' (w w )3
0
0
)
]
1 2
jw
22
0 1 jc
反傅里叶变换
AT
[
2 [ T02
(1 jc ) t 2 j 2 z (1
jc
] )]
A(z, t) [ [T 2
j
00
z(1
1 ]e jc)] 2
0
2
高斯脉冲输入时在传输 过程中仍保持高斯形状 ，
但是脉冲宽度随 z而改变
而且：T1
[(1
c 2 z )2
(
2
(w) n(w)/c
0 ' ( w w 0 ) '' ( w w 0 ) 2
1 6
''' ( w
w0 )3
1 m!
d m dw m
(w
m
w0) 2
群速率
V
＝
g
1
'
dw
d
群速率色散系数 (GVD )： ''系数
是脉冲展宽的主要因素
(GVD : Group V elocity D ispersion ）
z
)
2
]
1 2
T0
T2 0
T2 0
T1是光纤输出脉冲强度 1 点的强度，与 T0定义类似
对c＝0
T 1
[1(
z
)2
1
]2
T0
LD
L D
T02
2
色散长度
当z0时，T1 2脉冲宽了2倍 T0
对于c0,
T1
[(1c2
z)2
(2z)2
1
]2
[12c2
2
z 2
(c2
1)z2]12
T0
T2 0
T2 1
T2 0
06
0
(w w ) (w w ) 1 (w w )3
0
1
0
2
0
63
0
1 : 群速率
：群速度色散系数
2
：色散斜率
3
D
2c 2
2
S
( 2c )2 2
3
(
4c 3
)
3
3
来自百度文库
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
➢ 工作波长 ,远离零色散波长 3 0
➢ 对于零B色LD散波长附14近，
9.4 色散管理
➢ 长距离系统色散管理，进行最佳设计，使 GVD在光纤线路上具有最佳分布使系统性 能最好
➢ 动态色散管理 WDM系统
jw22
对于高斯输入初始脉冲为：
[ 1 jc ( t ) 2 ]
A(o, t ) A e 2 T0 0
由傅里叶变换得：
A0 (o,
w)
2
[ w 2T02 ]
2T0 V2
2 (1 jc )
A (1 jc ) e 0
2
则： A( z, w) A ( 2T ) e 0
1 2
[
w 2T02 2 (1 jc
9.1 色散引起的脉冲展宽
1. 基本传输方程
单模光纤中不同频率分量与传输距离关
系：
• •
频域：G （ z ， w ） G （ o ， w ） e j ( w ) z
时域：g(z,t)21 G(z,w)dw
色散是不同频率的光在传输媒体中具有 不同的群速度，将单模光纤中模式的相 位系数在中心频率附近展开。
A(w,z）
(
A(w,0)e
j 2
w22
z
)
相干检测接收系统：
H(w)
exp(
j(w
wF
)2
2
L 2
直接检测接收系统：线非性均衡方法
2. 前补偿技术
A （ o） w A (w)e ,x0p2 (2-L 2 j)w
3. 预啁啾技术 条件： 2 <<0
➢ 调制 ➢ 光放大器产生啁啾 ➢ 光纤引入啁啾
2
：色散斜率 3
D
2c 2
2
S
(
2c 2
)
2
3
(
4c 3
)
3
d 3
3 dw 3
2. 高斯脉冲输入
在载波波长远离零色散波长时，
起主要作用的是 ：即2 群速度 色散：此时，
3
0((w)
0
1w
1 2
2w2
)
且：G(z,w) G(0,w)ej(w)z的包络可
1
表示为： A（z,w）＝A（0,z）e2
色散系数 D d 1 d2 2c'' dVg ddw 2
:光波长 ：相位系数
Vg：群速率 ：w频率
保留三项:
(w) n(w)/c
0
'(w
w0
)
'' ( w
w0
)
1 6
''' ( w
w0
)3
0 1 (w w0 ) 2
(w
w0 )
1 6
3
(w
w0 )3
1 : 群速率
：群速度色散系数
4. 负色散DCF补偿
在具有正色散值的标准单模光纤单元后接 入一段在该波长下具有负色散特性的色 散补偿光纤
A（z,w）A(w,)0e e '
(-jw 221I12)
(-jw 222I22)
A(0,w)e e 2jw2(21I122I2) jw221z' /2
条件z： 121z2220
5. 光滤波器补偿方法
色散对零色散波
长光纤系统的比特率限制2 0
BS L 218 S(2 2 c)23
2. 对系统传输距离的限制
1 L
4B D
直接调制
＝0.15nm B＝2.5Gb/s D 16ps/km nm
L 1
16B2
2
外调制
2典型值 20ps2 / km B 2.5Gb/s
L 500km
9.3 色散补偿技术
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），偏振 模色散 ，主要讨论群速度色散。
T2 0
(T1 )2 az2 bzc
a
2 2
(c2
1)
b c2
c 1
T0
T2 0
T2 0
T1 T0 1
1
z
c 0 2
T1
2
T0
e 0 2
z[ c 1c2
]LD时TT， 12 取最小
(w) n(w)/c
' (w w ) '' (w w ) 1 ''' (w w )3
0
0
)
]
1 2
jw
22
0 1 jc
反傅里叶变换
AT
[
2 [ T02
(1 jc ) t 2 j 2 z (1
jc
] )]
A(z, t) [ [T 2
j
00
z(1
1 ]e jc)] 2
0
2
高斯脉冲输入时在传输 过程中仍保持高斯形状 ，
但是脉冲宽度随 z而改变
而且：T1
[(1
c 2 z )2
(
2
(w) n(w)/c
0 ' ( w w 0 ) '' ( w w 0 ) 2
1 6
''' ( w
w0 )3
1 m!
d m dw m
(w
m
w0) 2
群速率
V
＝
g
1
'
dw
d
群速率色散系数 (GVD )： ''系数
是脉冲展宽的主要因素
(GVD : Group V elocity D ispersion ）
z
)
2
]
1 2
T0
T2 0
T2 0
T1是光纤输出脉冲强度 1 点的强度，与 T0定义类似
对c＝0
T 1
[1(
z
)2
1
]2
T0
LD
L D
T02
2
色散长度
当z0时，T1 2脉冲宽了2倍 T0
对于c0,
T1
[(1c2
z)2
(2z)2
1
]2
[12c2
2
z 2
(c2
1)z2]12
T0
T2 0
T2 1
T2 0
06
0
(w w ) (w w ) 1 (w w )3
0
1
0
2
0
63
0
1 : 群速率
：群速度色散系数
2
：色散斜率
3
D
2c 2
2
S
( 2c )2 2
3
(
4c 3
)
3
3
来自百度文库
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
➢ 工作波长 ,远离零色散波长 3 0
➢ 对于零B色LD散波长附14近，
9.4 色散管理
➢ 长距离系统色散管理，进行最佳设计，使 GVD在光纤线路上具有最佳分布使系统性 能最好
➢ 动态色散管理 WDM系统
jw22
对于高斯输入初始脉冲为：
[ 1 jc ( t ) 2 ]
A(o, t ) A e 2 T0 0
由傅里叶变换得：
A0 (o,
w)
2
[ w 2T02 ]
2T0 V2
2 (1 jc )
A (1 jc ) e 0
2
则： A( z, w) A ( 2T ) e 0
1 2
[
w 2T02 2 (1 jc
9.1 色散引起的脉冲展宽
1. 基本传输方程
单模光纤中不同频率分量与传输距离关
系：
• •
频域：G （ z ， w ） G （ o ， w ） e j ( w ) z
时域：g(z,t)21 G(z,w)dw
色散是不同频率的光在传输媒体中具有 不同的群速度，将单模光纤中模式的相 位系数在中心频率附近展开。