光纤通信第六章2-色散补偿

1、2022-3-8北京邮电大学顾畹仪1第第6.2节节 色散的积累和色散的补偿色散的积累和色散的补偿1、光纤的色散、光纤的色散 1）群速度色散）群速度色散 2）偏振模色散）偏振模色散2、群速度色散补偿方案、群速度色散补偿方案 1) DCF（Dispersion Compensation Fiber) 2) 啁啾光纤光栅啁啾光纤光栅 3) 预啁啾技术预啁啾技术 4) 色散支持传输法色散支持传输法 5) 预啁啾技术预啁啾技术 2022-3-8北京邮电大学顾畹仪21）群速度色散（）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 1)(!1)(61)

2、(21)()()(0302000ddvddmcngmmm群速度0mmmdd2022-3-8北京邮电大学顾畹仪3 DLkmnmpsCdddddddvddddDg)/(212222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2022-3-8北京邮电大学顾畹仪4( )ln( )( )42/()actdtp tkp tdtkVh 调制过程中的频率啁啾，对调制过程中的频率啁啾，对DFB激光器，激光器， -LD的线宽增强因子的线宽增强因子k 比例系数比例系数为光限制因子为光限制因子 为增益饱和因子为增益饱和因子上式

3、第一项为瞬态啁啾，上式第一项为瞬态啁啾，第二项为绝热啁啾第二项为绝热啁啾光源的频率啁啾光源的频率啁啾2022-3-8北京邮电大学顾畹仪52) 偏振模色散偏振模色散ddddvvyxgygx112022-3-8北京邮电大学顾畹仪6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1.55m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、群速度色散补偿方案1) 色散补偿光纤（色散补偿光纤（DCF）2022-3-8北京邮电大学顾畹仪7 经D

4、CF补偿前 经DCF补偿后 （OpticSimu 平台仿真结果）2022-3-8北京邮电大学顾畹仪8 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。0ssccD LD L11()()0ssccD LD L2022-3-8北京邮电大学顾畹仪9 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，

5、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) 啁啾光纤光栅啁啾光纤光栅光纤布拉格光栅原理示意图 2Beffn2022-3-8北京邮电大学顾畹仪10 3) 预啁啾技术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。2022-3-8北京邮电大学顾畹仪11 （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（）色散支持传输法（DST）发射波形接收波形2/ =1/tDLDL cB 2022-3-8北京邮电大学顾畹仪120L1L1+L2E1(t)E2(t)频谱反转器SMF1SMF2z 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