光纤通信系统的色散补偿

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1、尤纤通信糸筑旳色散补偿J王林方玲杨恩泽张以谟马晓红于晋龙黄超李世忱(天津大学电子信息工程学院300072)摘要本文介绍光纤通信系统几种常用色散补偿技术的基本原理及其性能特点，并结合实际给出具体的使用方法。关键词色散补偿色散均衡光纤法布里罗(F2P)干涉仪中图分类号TN9132ExactCanpensationforChranaticDispersionhaTransmissionFiberSystanWangLhYangEnzeZhangYmoetal(TianjinUniversity,Electromics&Infbimati

2、onEngineeringCollege300072)AbstractWedanonstratesomemethodstocompensateexactlyforchromaticdisper2sbninatransmissbnfiberandshowhowtousethesemethodstocompressopticalpuls2esKeywordsdispersioncompensation,dispersionequalizingfiber,F35interferom2eter收稿日期:19982022053本项目为863

3、高技术计划资助1工程上解决光纤色散的几种方案在光纤通信系统中，因色散与系统的比特率有如下关系：B=°鳥s，式中D为色散系数、厶为光纤长度、mK为光源线宽,3为系统比特率，所以群色散是限制比特率与距离积(B厶)提高的主要因素。提高B厶值的途径，常采用两种方法：一是压经光源谱宽(选用碉啾小线宽窄的激光器作为光源)二是降低光纤的色散系数D。减小D值常采用零奁散位移光纤(DSF)o标准1.310An零色散常规单模光纤(SMF,G652光纤)在1310An处色散系数接近于零,损耗为Q36dB而在1.550An处的损耗典型值是()22dB.X

4、in,色散系数约为+18psjfnm•km)o见G.652光纤不足之处在于1.550An处色散比较大，这対高速率数字传输不利。而1.550An零色散位移光纤(G653DSF)是通过改变对光纤的波导结构设计，将光纤的零色散波长K从L3An移至在L55An处，其色散系数接近于零,损耗为(124dB,/ino可见DSF达到了低色散和低损耗的统一，克服了G652单模光纤的不足。通常使用单频激光器，并使其中心波长与DSF光纤的零色散波长一致，来减少色散的影响，可使〃厶報普通单模光纤增大一个数量级以上。为此，早期的光纤通信系统把该单模光纤作为

5、首选光纤，这在线性传输条件下是可行的。但就目前超高速大容量光纤通信发展的趋势来看，不宜广泛采用DSF。其原因是当今为了增加信道数量而广泛采用的密集波分复用(DWDM)技术和光放大器,使得耦合到光纤中笊光功率增加到使光纤产生非线性(P^2mW),即大于产生非线性阈值的功率。由此引发了诸多非线性现象，其中的四波混频(FWM)将会产生新的频率分量，它易引起路际串扰。实验和理论都表明，FWIV在系统的工作波长接近零色散波长时特别活跃，舆结果会使系统性能恶化，严重时其至不能工作。12此，対于DWDM高速光纤传输系统，应将光纤本身的色散与其非

6、线性特性综合考虑。如果在工作波长段存在有限色散，会使FWM得到有效遏制。为此，人们提出在系统工作波长范围内，即EDFA谱宽范围内应无零色散点。也就是既要降低L55An处光纤的色散，又需使光纤保持较小的色散来减小光纤的非线性对系统的不良影响。非零色散位移光纤能满足人们的这种要求，该光纤保持较小的色散值以减小光纤的非线性对系统的不良影响。最近AT&T研制I；的真波(Trucwavc)单模光纤，就是在1550nm窗口的工作波长范围内为非零色散单模光纤,简称NZDF(non2^erodispersbnfiber)«而康宁(Corning)

7、公司新近推出的大有效面积光纤(LEAF)则是根据光纤非线性效应与纤芯的有效面积成反比而又不失单模光纤的特性而制作的，LEAF可有效地降低光纤系统的非线性。从光源上考虑，由于脉冲频谱是由两部分构成,其一是由光脉冲脉宽本身导致的光谱宽度即变化极限谱宽，另一部分则是由于光脉冲碉啾所引起的谱宽展宽部分。对于线性传输系统，由光源所发出的脉冲频谱宽度在脉冲的传输过程中始终保持不变，而碉啾和色散则改变光脉冲的频谱相位和脉冲宽度，在相同的脉宽情况下，初始嚅啾越大光脉冲谱宽越宽。因此，可以说光纤色散对系统的影响主要来口于蜩啾系数

8、。控制入射脉冲的碉

9、啾，可改善光纤通信屮色散对传输距离的限制。总乙群色散只改变光脉冲的脉宽而不改变脉冲的谱宽。要压缩光源的谱宽就应从减少输出光脉冲的碉啾着手，而获得无碉啾输出光脉冲常有以下儿种方法：(1)采用锁模激光器，尤其12是锁模光纤激光器(近来国外大量报道这方面