作业12-16.doc

12.光纤中色散对传输脉冲的影响，如何克服色散的影响？答：光纤色散导致光脉冲变形，使系统传输特性变坏。其具体过程包括多种因素：1.光源线宽；2.光源啁啾；3.信号谱宽；4.光纤非线性变换传输的色散限制 高斯脉冲、超高斯脉冲、光源线宽降低光栅色散效应的办法：色散位移光纤（ITU-T G.653）:1550nm附近D=0.不能采用WDM技术（强FWM）。可将工作波长移至1600nm（L-Band EDFA）附近，此时D5ps/km/nm。非零色散位移光纤（ITU-T G.655）。在EDFA工作波段（15301570nm）之外，且可同时适用于C-波段和L-波段降低光纤色散效应的方法：传输光纤+色散补偿器（光纤/元件）色散补偿光纤(DCF):D=-(80150)ps/km/nm1.55um.体积大,损耗大(0.5dB/km),非线性强.宽带补偿:D和S均为0）,则当光纤色散系数D0时,与脉冲的平顶部分相比,前沿的群速度更快而后沿群速度更慢,它将使脉冲波形展宽(应该避免);若和D反号(兰移/红移顺序相反或光纤D0,将使脉冲波形有所压窄(可以利用)14.光纤中有哪些非线性效应？他们是如何产生的？并说明他们是如何影响光信息的传输。答：受激散射、四波混频效应、自相位调制、调制不稳定性（MI）、交叉相位调制。受激拉曼散射（SRS）SRS：源于光与分子振动之间的非线性参量相互作用：泵浦光转化为频率较低的Stocks散射光和分子振动能。可以是前向散射，也可以是背向散射。短波长的光会将能量向场波长的光转移。WDM系统中造成信道间的耦合，误码率增加。长波长信号被短信号放大，引起信道频率不平衡；同时，形成短波长光对长波长光的极宽带泵谱过程受激布里渊散射（SBS）SBS：由于光子受到声学声子的散射所产生的，形成斯托克斯波与反斯托克斯波。（泵浦光通过电致伸缩效应产生的声波引起折射率的周期调制，形成与泵浦光同向运动的光栅，使泵浦光产生（低移频）背向散射。）入射光强超过某一阈值时，会产生强大的反射，传输光则叠有强度噪声，使信号质量明显下降。不加措施时这一阈值仅为数mW，在使用光放大器的系统中能造成很大的负面影响。SBS在朝向光源的方向传播，会引起光源不稳定。四波混频效应（FWM）起因：是非线性折射率引起的三阶非线性效应：fijk=fi+fj-fk （kj）N个频率将产生N2(N-1)/2N3个混频项。作用：使原有信道功率降低；更重要的是，如落入原有信道频道带内，则将造成很大的串扰强度噪声。应尽量避免。自相位调制（SPM）起源：由于本信道光功率引起的折射率非线性变化，这一非线性折射率引起与脉冲强度成正比的感生相移，因此脉冲前沿红移，后沿兰移并由此产生脉冲的啁啾导致啁啾。非线性相移导致啁啾，脉冲频谱展宽：前沿红移，后沿兰移。通过GVD使脉冲时域波形畸变。特点：是确定的累积非线性效应，正比于P（=k0n2/Aeff）色散。比较易于通过色散管理明显抑制。越是接近接受端光纤的GVD对SPM效应影响越大。级联EDFA系统色散管理原则：尽量实现总体欠补偿。最后补偿：两端补偿；逐段补偿。宽带DWDM时：短波长信道过补偿，长波长信道欠补偿。调制不稳定（MI）起源：光纤非线性和色散的共同作用，可看成是一个四波混频过程，由于SPM的相位匹配而导致混频分量得到指数增长。调制不稳定性对系统的影响：在长距离级联EDFA系统中，对ASE级光源线宽等强度和相位噪声进行放大。由于MI造成的便带一般数十GHz，窄于光滤波器带宽，成为接收机噪声；加之信道功率减弱，使光信噪比下降。由于G.655光纤的较G.652大而D明显小，其MI带宽和增益系数都将变大，典型情况下的带宽和最大增益系数分别为10GHz和0.1dB/km。交叉相位调制（XPM）起因：WDM系统中，任一波长信号的相位受到其他波长强度起伏的影响，光纤色散再把这种相位调制转化为强度起伏，从而影响IM/DD系统性能。来自多个不相关信号的干扰，表现为强度噪声。与信道间的群速度适配有密切关系。物理上可以看成是在每一中继端光纤的起始点插入一个相位调制器，信号j在泵浦k上升/下降。沿时间区间里产生的正比于P0eff（LW）乘积的啁啾，被其后光纤的累积色散DL转化为强度起伏。越是远离接收机的光纤段，对XPM的“贡献”越大色散大时作用XPM是由多个互补相关的分离“源”所产生，EDFA技术越多越是如此。由于在多信道、多中继端系统中XPM的无规则性，很难有效抑制，常常成为这类系统性能的某种“最终”限制。15.什么是光孤子？光孤子传输有何特点？答：在光纤的反常色散区，由于光纤色散与非线性效应的相互作用，形成一种独特的非线性现象，这种现象就是光