光纤传输色散补偿与色散管理.doc

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1、色散是光纤的一种重要的光学特性，它引起光脉冲的展宽，严重限制了光纤的传输容量。对于在长途干线上实际使用的单模光纤，起主要作用的是色度色散，在高速传输时偏振模色散也是不可忽视的因素。随着脉冲在光纤中传输，脉冲的宽度被展宽，劣化的程度随数据速率的平方增大，决定了电中继器之间的距离。图1：光纤中的色散现象色散补偿是单纯地采用各种手段减小系统最终的残余色散，而色散管理除了考虑色散补偿外，同时还要考虑光纤非线性的影响，即使系统具有较大的本地色散和较小的残余色散。这是因为光纤非线性的抑制和完全色散补偿是存在矛盾的，例如当光纤具

2、有很低的色散时，则互相位调制和四波混频等非线性的危害就比较严重。简单的色散补偿只考虑一阶色散补偿，但一阶色散补偿只能补偿零色散波长处附近的几个波长的色散，而对于长距离传输和高速率传输系统则需要考虑高阶色散补偿，即对色散斜率的补偿。常用的色散补偿器件包括单模和光纤布拉格光栅。单模色散补偿光纤DCF是当前使用最广泛、技术最成熟的器件。它具有特殊设计的折射率分布，因此具有较大的波导色散（表现为负色散），能和具有正色散的G.652、G.655光纤适配，完成色散补偿的功能。但是DCF的色散斜率偏小，不能完全补偿单模传输光纤的

3、色散斜率，必要时需要对部分信道进行单独的色散补偿，另外，DCF的有效面积小，非线性阈值功率低、光纤损耗大，所以在色散管理中需要综合考虑。为了克服单模色散补偿光纤的缺点，高阶模色散补偿光纤（HOM-DCF）被开发出来，它的优点是具有较大的负色散，较大的有效面积较大的相对色散斜率，从而能匹配各种NZDSF。其缺点是需要分立的模式转换器，既增加了成本又增加了插损，还会引入不同模式之间的多径干涉噪声（应该限制在-40dB以下）。高阶模色散补偿光纤的可靠性和实用性还有待进一步的研究，和单模DCF一样，HOM-DCF的色散补偿

4、量不可以调节，限制了使用的灵活性。光纤布拉格光栅的工作原理是利用啁啾光栅对不同波长信号的反射点不同，改变了信号的差分群时延，从而完成色散补偿的功能。这种色散补偿器体积小、重量轻、插损低，而且具有可调性，但不足的是通频带较窄，所以多用于单路信号的色散补偿，而且器件还存在着时延抖动、需要温度控制等缺点。在10G光传输系统中，基本采用的色散补偿方法为使用色散补偿光纤，对C波段和L波段进行宽带补偿，在实际工程组网中，使用信道越多，分摊到每个信道的相对成本越低。但是，在一些单信道系统和信道开放比较少的系统中，相对成本就比较高

5、了，相对不同的补偿量，色散补偿光纤的长度也不一样，给系统带来的额外损耗也就不同。而且由于使用的色散补偿光纤的插损比较大，给系统带来的额外损耗和对功率的额外要求，增加了系统的成本。由于色散补偿光纤的非线性特性，使其对入纤功率有严格的要求，在系统中的安放位置不灵活，增加了很大额外劳动和费用。此时采用光纤布拉格光栅色散补偿器，则具有全光纤型、损耗低、体积小、重量轻、成本低和灵活方便一致性高等优点。图2色散补偿在光传输系统中的应用对于采用色散补偿光纤（DCF）的色散管理方案，色散管理是和光纤配置、功率管理结合起来的，即为了

6、减小色散和光纤非线性的影响，应当使光纤的配置满足具有较大的本地色散的同时具有较小的平均色散，而且非线性强的光纤（如：DCF）内应有较低的功率水平，所以对于采用DCF作为色散补偿的系统，色散管理是与光纤的配置相联系的。当色散和非线性抑制结合起来考虑时，需要对光纤配置结构进行优化设计。色散补偿光纤具有较大的非线性，所以不适合紧接在功率放大器的输出端。另外，在信号功率较大的光纤区段内，应当具有一定的积累色散。