光纤通信第六章2-色散补偿.pptVIP

北京邮电大学顾畹仪 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 * * 1）群速度色散（Group Velocity Dispersion) 将相移系数在中心频率附近展成泰勒级数 群速度 为群速度色散, 光纤的色散参数D与 的关系: 对G652光纤，在1.55um为正色散(D为正)， ?越短， vg越大，时延越小. 群时延差 调制过程中的频率啁啾，对DFB激光器， ? --LD的线宽增强因子 k — 比例系数 Г为光限制因子 ?为增益饱和因子… 上式第一项为瞬态啁啾， 第二项为绝热啁啾 光源的频率啁啾 2) 偏振模色散 基于基模LP01模色散补偿光纤折射率的分布 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 2、群速度色散补偿方案 1) 色散补偿光纤（DCF） 经DCF补偿前 经DCF补偿后 （OpticSimu 平台仿真结果） 利用LP11模在截止频率附近巨大的负色散来补偿常规光纤中的正色散 关键技术是如何有效地进行模式转换，激励起所需要的高阶模； 这种补偿光纤的负色散可达－600ps/nm.km，总品质因数通常只能达到－100ps/nm.dB； 不但可以补偿群速度色散（GVD），还可以补偿二阶色散。 基本设想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光栅的通带和阻带滤波器； 由于群速度色散，入射光脉冲中的短波长分量（高频分量）群速度高，经过光纤传输以后位于脉冲的前沿，使其在光栅的末端才被反射，而长波长分量位于脉冲的后沿，使其在脉冲的起始端就被反射，于是就补偿了群速度色散效应，使脉冲宽度被压缩甚至还原； 优点是器件的体积小，补偿效率高，其缺点是补偿带宽较窄，目前人们正在研制宽带啁啾光纤光栅以适应WDM系统的需要。 2) 啁啾光纤光栅 光纤布拉格光栅原理示意图 3) 预啁啾技术 对光源加一小的正弦调制,使初始脉冲前沿的频率低,后沿的频率高。 （Dispersion Supported Transmission）是利用激光器的调频特性，采用频移键控（FSK）调制方式，先对激光器进行频率调制，由于传输中的色散作用，在接收端，再转换为光强的变化。 瞬态啁啾和光强调制影响性能。 4）色散支持传输法（DST） 发射波形 接收波形 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。 5）频谱反转法