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光纤色散补偿技术.doc

光纤色散补偿技术

光纤的色散分类不同的光分量不同的模式或不同的频率等通常以不同的速度在光纤中传输，这种现象称为色散。

色散是光纤的一种重要的光学特性，色散引起光脉冲的展宽、严重限制了光纤的传输容量及带宽。

对于多模光纤，起主要作用的色散机理是模式色散或称模间色散即不同的模以不同的速度传输引起的色散。

对于单模光纤，起主要作用的色散机理是色度色散或称模内色散即不同的光频率在不同的速度下传输引起的色散〕。

由于多模光纤受模间色散的限制，传输速率不能超过100Mb/s，单模光纤则比多模光纤更优越，在长途干线实际应用中用的也都是单模光纤，此处也仅考虑单模光纤的色散。

单模光纤的模内色散主要是材料色散和波导色散。

材料色散是指由于频率的变化导致介质折射率变化而造成的传输常数或群速变化的现象;波导色散是指由于频率的变化导致波导参数变化而造成的传输常徽或群速变化的现象。

模内色散主要是实际光源都是复色光源的结果。

另外在单模光纤中，实际上传输着两个相互正交的线性偏振模式，但由于光纤的非圆对称、边应力、光纤扭曲、

光纤通信系统中的色散补偿问题综述

光纤通信系统中的色散补偿问题综述 1.Introduction 光纤通信具有高速率、大容量、长距离以及抗干扰性强等特点。但损耗和色散是长期阻碍光纤通信向前发展的主要因素。伴随着损耗问题的解决，色散成为决定光纤通信系统性能优劣的主要因素。如何控制色散以便提高光纤通信系统的性能，成为光纤通信研究的热门课题之一。目前对于光纤的色散已经提出了很多补偿方法，主要有色散补偿光纤（DCF），啁啾光纤光栅，均匀光纤光栅，相位共轭（中点谱反转），全通滤波器、预啁啾等。随着以上各方法缺点的暴露，学者们提出了光孤子色散补偿技术，又相继提出了色散管理孤子，密集色散管理孤子等技术。色散管理成为近年来光纤通信前沿研究的重要热点。 2.Concept of Dispersion 由于信号在光纤中是由不同的波长成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的波长成分和模式成分有不同的传播速率，从而引起色散。也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是说光脉冲在通过光纤传播期间，其波形随时间发生展宽，这种现象称为光纤的色散。 3.Dispersion Causes 通常把光纤中的色散分为三种类型：模式色散、模内色散和偏振色散。 a)模式色散模式色散是多模光纤才有的。多模光纤中，即使是同一波长，模式不同传播速度也不同，它所引起的色散称为模式色散。不同模式的光在光纤中传输时的传输常数不同，从而使传输同样长的距离后，不同模式的光波之间产生了群时延差，假设光纤可以传输多个模式，其中高次模到达输出端所需的时间较长，结果使入射到光纤的脉冲，由于不同模式到达的时间不同，或者说群时延不同，在输出端发生了脉冲展宽。 b)模内色散模内色散亦称颜色色散或多色色散。主要是由于光源有一定带宽，信号在光纤中会有不同的波长成分，信号的不同波长分量具有不同的群速度，结果导致光脉冲的展宽。模内色散包括材料色散和波导色散。 c)偏振色散通常的轴对称单模光纤是违背“单模”名称的。实际上有可能传播着两个模，即在光纤横截面上的两个正交方向(设为x方向与y方向)上偏振的(即在这些方向上具有场分量的)偏振模，同时由于实际的光纤中必然存在着一些轴不对称，那么，光纤会存在双折射，模传输常数β对于x，y方向偏振模稍有不同，就会使这两个模式的传输速度不同，由此引起的色散叫偏振色散。 4.Impact on transmitted sigal due to Dispersion a)色散限制光信号一次传输的距离在信号的传输过程中，信号靠波形的有无来判断。由于色散使脉冲变形，为了准确地判断波形的有无，需要减少单位时间内传输的脉冲数(也就是减少比特率)，或在波形未过度展宽时，就进行波形的恢复和放大，故色散的存在限制了光信号一次传输的距离。另外，在传输距离相同的情况下，色散越大，单位时间内传输的信息量越小。 b)色散引起脉冲信号失真，产生码间干扰光纤通信都是采用脉冲编码形式，即传输一系列的“1”、“0”光脉冲，一个非零线宽

光纤通信系统中色散补偿技术

光纤通信系统中色散补偿技术蒋玉兰 (浙江华达集团富阳，31 1400) 【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数—色散，以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。文章还详细说明了各种补偿技术原理，并比较其优缺点。最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。 1概述光纤通信的发展方向是高速率、大容量。它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s 发展到SDH 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s。现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。同时，光纤的结构从G652、G653、G654，发展到G655，以及G652C 类。光纤的技术指标很多，其中色散是其主要的技术指标之一。色散就是指不同颜色(不同频率)的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU一T将这种光纤定名为G655。G655光纤在1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。其色散值可以是正，也可以是负。若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题。光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。 2光纤色散述语色散: 光源光谱组成中的不同波长的不同群速度在一根光纤中传输所引起的光脉冲展宽。材料色散: 因折射率随光的波长不同呈非线性，所以产生材料色散。由单模光纤的纤芯和包层材料所引起的色散，考虑到光纤的弱导条件(△<

光纤通信中的色散补偿实验仿真

光纤色散补偿技术Word

光纤的色散分类不同的光分量(不同的模式或不同的频率等)通常以不同的速度在光纤中传输，这种现象称为色散。色散是光纤的一种重要的光学特性，色散引起光脉冲的展宽、严重限制了光纤的传输容量及带宽。对于多模光纤，起主要作用的色散机理是模式色散或称模间色散(即不同的模以不同的速度传输引起的色散)。对于单模光纤，起主要作用的色散机理是色度色散或称模内色散(即不同的光频率在不同的速度下传输引起的色散〕。由于多模光纤受模间色散的限制，传输速率不能超过100Mb/s，单模光纤则比多模光纤更优越，在长途干线实际应用中用的也都是单模光纤，此处也仅考虑单模光纤的色散。单模光纤的模内色散主要是材料色散和波导色散。材料色散是指由于频率的变化导致介质折射率变化而造成的传输常数或群速变化的现象;波导色散是指由于频率的变化导致波导参数变化而造成的传输常徽或群速变化的现象。模内色散主要是实际光源都是复色光源的结果。另外在单模光纤中，实际上传输着两个相互正交的线性偏振模式，但由于光纤的非圆对称、边应力、光纤扭曲、弯曲等造成轻微的传输速度差，从而形成偏振模色散。高速光纤通信系统需要色散补偿目前，全世界范围内，已经教设的1.3 μ m零色散光纤总长度超过5000万公里，而我们知道现在光纤通信系统的工作波长为1.5μm，这样光纤就存在D≈16ps/km?nm的色散、该色散限制光通信系统的传输速度在2Gb/s以下。即使是新教设的光纤、为了限制四波混频现象也仍需使用非零色散位移光纤。故为了克服色散对通信距离及通信速率的限制，必须对光纤进行色散补偿。另外，随着光纤通信和色散补偿方案的迅速发展，一些高速传输系统的传输速率已达到几十甚至几百Gb/s以上。这时，偏振模色散的影响亦不可忽视光纤色散补偿方案目前，已有多种群速度色散补偿方案被提出，如后置色散补偿技术、前置色散补偿技术、色散补偿滤波器、高色散补偿光纤(DCF)技术和凋啾光纤光栅色散补偿技术，以及光孤子通信技术等。后置色散补偿技术是通过电子技术在光信号接收端补偿光纤色散引起的脉冲展宽，多用于相干光纤通信系统，适应于低码速的通信系统，传输距离仅有几个色散长度。前置色散补偿技术主要包括预啁啾技术、完全频率调制技术、双二进制编码技术、放大器诱导啁啾技术和光纤诱导啁啾技术，无论哪种前置色散补偿技术都要在光脉冲进人光纤之前产生一个正的凋啾( C>0)、以实现脉冲压缩。色散补偿滤波器技术是采用Fanry一Perat 干涉和Mach一Zehnder干涉技术进行色散补偿。然而相对高的损耗和较窄的带宽限制了Fabry -Perot干涉技术的应用，对输入光偏振比较灵敏和带宽比较窄是Mach--zehnder干涉技术的缺点。下面将主要对色散补偿光纤(DCF).啁啾光纤光栅色散补偿(DCG)技术和光孤子通信技术做一简单的介绍、讨论。

单模光纤中的色散及色散补偿技术

单模光纤中的色散及色散补偿技术 This manuscript was revised on November 28, 2020

光通信光纤中的色散补偿技术(原理、优点、缺点) 姓名:__彭坚大_ 学号:_ 专业班级:_电04 摘要：本文叙述了光通信系统中一个重要的参数——色散，详细介绍了各种色散补偿技术的原理,以及色散补偿光纤和啁啾光纤光栅色散补偿等多种解决方案的特点。Abstract: This paper describes an important parameter dispersion in optical communication systems. The principles of various dispersion compensation techniques and the characteristics of dispersion compensation fiber and chirped fiber grating dispersion compensation are introduced in detail. 关键词：色散效应，色散补偿 1.引言色散是由于光纤中所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同,而引起传输信号畸变的一种物理现象。在光纤中,脉冲色散越小,它所携带的信息容量就越大。其链路的色散累积直接影响系统的传输性能,自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题，研究宽带多波长色散补偿具有重要意义。光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。2.色散补偿原理光纤色散述语一、色散及其表示：由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。当一束电磁波与电介质的束缚电子相互作用的时候，介质的响应通常与光波的频率ω有关，这种特性称为色散，它表明折射率 n(ω)对频率的依附关系。光纤的色散效应可以用波矢k或传播常数β与频率的关系来表示，即β(ω)。在中心频率ωo处将β(ω)展

光纤通信中的色散补偿实验仿真学习资料

光纤通信中的色散补偿实验仿真

光纤通信中的色散补偿实验仿真摘要：本文介绍了，光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法，同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。关键词：光纤通信色散补偿 Optisystem仿真 The Dispersion Compensation In Optical Fiber Communication Yanlong Yuan (Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics, Electronic Science and Technology) Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation 1.概述目前，光纤线性通信已不能满足现在信息处理传输的要求，因为它存在着三个主要的缺陷：其一是光纤的色散，其二是光纤损耗,其三是非线性。低损耗光纤和掺铒光纤放大器的广泛应用解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题。光纤的色散又能有效抑制四波混频等非线性效应，因此，色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。受色散的影响，传输速率为10Gbit／s、光脉冲宽度为50ps的系统只能传输40 km。传输速率为80Gbit／s时，传输距离不足2 km。为了兼顾色散和非线性两种要素，人们提出了一种折衷方案，即将光纤的零色散点偏离1．55 u m窗口

色散补偿技术

色散补偿技术介绍光通信使用的G.652标准光纤在1550 nm波长窗口的色散值为17ps/nm.km。1550nm外调制传输系统光纤链路色散的容差比SDH等数字通信1550nm光链路要小得多，仅为1100 ps 左右，因此，对于1550nm外调制光纤干线/超干线而言，必须尽力解决好色散补偿问题。目前，光通信系统使用的光纤色散补偿技术大多是针对非载波调制数字光纤系统的，因此，对于HFC有线电视宽带网络1550nm光纤干线/超干线而言，实际可供选用的色散补偿手段较少，限制条件较多，在实际1550nm外调制光纤传输链路中如何用好有关色散补偿技术还存在不少问题。目前业内几种色散补偿技术介绍： 1、色散补偿光纤（DCF）色散补偿光纤（DCF）开发于20世纪90年代中期，它在实现色散补偿任务中扮演了十分重要的角色。目前，国内99% 以上1550nm外调制光纤干线/超干线仍然使用G.652标准光纤，因此在每个（或几个）光纤段的输入或输出端可以通过放置DCF色散补偿模块（DCM），周期性地使光纤链路上累积的色散接近零，使单信道1550nm外调制光纤干线/超干线传输光纤的色散得到较好的补偿。但是，一般的1550nm外调制光纤干线/超干线长距离传输系统中所使用光发射机的光波长范围较大，可达20nm。此外，随着在1550nm外调制光纤干线/超干线长距离传输系统中CWDM或DWDM技术的引入，必须考虑光纤对不同波长信道的色散斜度问题。以G.652光纤1550 nm窗口为例，光纤的色散明显地随波长而变化，在1530nm处色散系数约为15.5ps/nm.km，在1565nm处约为17.6ps/nm.km，色散斜率（定义为色散系数对波长的微分）约为0.06ps/nm.km。假设宽带色散补偿器件对所有C－band信号的色散补偿量是一样的，则经多个光纤段传输后，红端信号光（1565nm）所积累的色散将明显大于比蓝端（1530nm），因此，无论对于一般的1550nm外调制光纤干线/超干线长距离传输系统或CWDM/DWDM1550nm外调制光纤干线/超干线长距离传输系统，都必需考虑采用斜率补偿型色散补偿光纤组件，用于补偿光纤的色散斜率，将总色散控制在色散容限窗口内，使1550nm外调制光纤干线/超干线长距离传输系统中色散斜率问题得到较好的解决。斜率补偿型DCF的优点是带宽不受限制，产品供应商多，稳定性高。目前，斜率补偿DCF模块已获广泛应用，在全球范围内，它是1550nm外调制光纤干线/超干线长距离传输系统实现色散补偿的首选方案。它的缺点是非线性效应较明显，输入光功率不能过高，插入损耗较大。此外，DCF制成的DCM色散量不可调，而且不同类型的光纤需要不同类型的DCF。 2、基于标准具的可调色散补偿方案：利用GT干涉仪，使光信号中不同的光谱分量所传输的光程不同，产生周期性的色散效果。当色散周期与信道间隔匹配时，该方案可同时补偿所有信道的色散。从原理上讲，调整路径长度和微分路径长度即可实现色散补偿量及斜率的调节。但是该方案利用了较高的多重衍射级次，因此插损很高；带内色散比较大，此外色散斜率的调节也比较困难。 3、基于微电子机电体系（MEMS）的动态色散补偿技术基于MEMS的动态色散补偿技术有两种结构：一种是基于微镜的多通道可调色散补偿器，采用体衍射光栅分出每个信道，以微镜分别

光纤色散及补偿方法简述

目录 1色散的基本概念 (3) 1.1基本概念 (3) 1.2光纤中色散的种类 (3) 1.3光纤色散表示法 (3) 1.4单模光纤的色散系数 (4) 1.5光纤色散造成的系统性能损伤 (4) 1.6减小色散的技术 (4) 1.7偏振模色散（PMD） (6) 2非线性问题 (7)

关键词：光纤色散色散补偿摘要：本资料介绍了光纤的色散以及色散补偿方法。缩略语清单：无。参考资料清单：无。

光纤色散及补偿方法简述当前，光纤通信正向超高速率、超长距离的方向发展。EDFA的出现为 1.55um波长窗口实现大容量、长距离光通信创造了条件，并使光纤通信中衰耗的问题得到了一定的解决。然而光纤的色散影响仍然是制约因素之一，加之引入光放大器使光信号功率提高之后，光纤的非线性影响又突显出来。 1 色散的基本概念 1.1 基本概念光纤色散是由于光纤所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象。所谓群速度就是光能在光纤中的传输速度。所谓光信号畸变，一般指脉冲展宽。 1.2 光纤中色散的种类光纤中的色散可分为材料色散、波导色散、模式色散。材料色散和波导色散也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不同光源频率所所应的群速度不同，引起脉冲展宽。波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结构参数有关，它的大小可以和材料色散相比拟。材料色散和波导色散在单模光纤和多模光纤中均存在。模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度，所引起的脉冲展宽。模式色散主要存在于多模光纤中。简而言之，材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一频率所引起的，模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起的。 1.3 光纤色散表示法在光纤中，不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延，从而产生时延差，时延差越大，表示色散越严重。因而，常用时延差来表示色散程度。时延并不表示色散值，时延差用于表示色散值。若各信号成分的时延相同，则不存在色散，信号在传输过程中不产生畸变。时延差可由信号各频率成分的传输速度不同所引起，也可由信号各模式的传输速度不同所引起。

单模光纤中的色散及色散补偿技术

单模光纤中的色散及色散补偿技术 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.

色散补偿光纤技术规范

Issue date: 04/2006 YSOF Dispersion compensating fiber 产品描述这是一种高品质的色散位移补偿光纤（DCF ，产品编号377WY ）主要用于在第三窗口中补偿标准单模光纤在传输过程中产生的色散位移特别是试用于长途干线。也就是说使用了DCF 以后的整个系统中大部分都可以使用非零色散的大传输量光纤。当然品质因数越高其补偿效果越好。工艺和涂层长飞光纤采用等离子体激活化学气相沉积（简称PCVD ）工艺制造光纤芯层，同时采用外部气相沉积（简称OVD ）工艺只草的合成石英管来形成光纤包层。结合这两种工艺的优点，长飞光纤具有折射率分布控制精确，几何特性优越和衰减低等优点，PCVD 工艺对折射率分布控制非常精确，因而特别适合制造对折射率分布要求高的色散位移补偿光纤。长费光纤采用的双层DLPC9紫外固化丙烯酸树脂涂层，具有优越的保护光纤的能力，这种涂层是为要求更严格的紧套光缆设计的，因此在松套结构里也表现出极卓越的性能，使光纤具有非常优良的抗微弯性能。在各种环境条件下，涂层均易于剥离，剥离后无任何残留物附在裸光纤上。在60℃下光纤带经过100多天的浸水实验后，仍然保持良好的传输性能。DLPC7涂层使光纤具有优越和稳定的动态抗疲劳特性，大大提高了光纤多恶劣环境的适应能力产品应用 l 泵浦二极管尾纤 l 掺铒光纤放大器 l 耦合器件产品特点 l Exceptional uniformity and core/clad concentricity l Mode field diameter matched to Erbium doped fiber for efficient coupling l Low insertion loss enables higher component performance l High proof test levels for tight bends Specifications Fiber Type YOFC DCF Expand Typical value Optical characteristics FOM at 1545 nm 200 ps/nm.dB 260 ps/nm.dB Attenuation (max. at C-band) 0.6 dB/km 0.5 dB/km Mode-field diameter (1550 nm) 5.0±1.0μm Cut-off wavelength 1590 nm Dispersion at 1545 nm < -90 ps/nm.km -130 Ps/nm.km Relative Dispersion Slope 0.0036 nm -1±45% 0.0036 nm -1 Geometrical and mechanical characteristics Clad diameter 120.0±１0.0 Circularity error in cladding ≤1.0 % Circularity error in core ≤15.0 % Fibre diameter 240 ±　１０ m 长飞光纤光缆有限公司 YANGTZE OPTICAL FIBRE AND CABLE COMPANY LTD .

色散补偿

课程设计题目设计光子晶体光纤色散补偿学院物理与光电学院专业光电信息一班学生姓名廖振辉（201430450360）指导教师黄学勤提交日期2016 年 7 月 7 日

目录 1. 光子晶体光纤 (3) 2. 光子晶体简介 (3) 3. 光子晶体光纤的导光原理和特点 (4) 4.1 色散补偿原理 (5) 4.2 色散补偿技术 (7) 5. 色散补偿光子晶体光纤的研究意义 (9)

1. 光子晶体光纤光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber，PCF)是基于光子晶体技术发展起来的新一代光纤。由于光子晶体光纤的结构有很大的控制余地以及其具有独特的光学特性，自从其问世以来就受到国内外的广泛关注。作为研究的热门领域，PCF 在光通信系统、光器件的制作、非线性光学研究以及在光纤的传感应用方面都呈现出了它的应用潜力。 2. 光子晶体简介在二十世纪，半导体技术在微电子领域占据着非常重要的位置，并且得到了高速的发展。在现在的日常生活中，各个领域几乎都涉及到半导体的应用，如半导体器件、CPU、存储器等，并且在不久的将来，它将继续深刻的影响着我们的日常生活。原子在半导体中排列整齐有序，晶体从而形成了具有周期性特征的势场。电子能级经过周期性特征势场的影响展开形成了能带，在能带与能带之间存在着能够传播电子的导带和不能使电子传播的禁带即带隙。而电子带隙的相关性质主要与晶体的排列结构以及晶体中的原子类型相关。所以可以通过对带隙结构的设计来实现对电子以及空穴运动的控制。光子晶体(Photonic Crystal，PC) 即在光波的尺度下，介电常数不同的介质材料在三种空间范围(一维、二维和三维)下，被制造呈周期分布的晶体。这种晶体的性质类似于半导体，同样会产生导带和禁带，从而实现对入射光波的选择。在光子晶体里，由于光具有不同的偏振态，禁带包括两种：光在所有的传播方向都不能实现传播的完全光子带隙和光在某些方向可以传播而在另外一些方向不能传播的非完全光子带隙。通过改变介质材料的分布方式以及周期的结构，可以达到控制PC 性质的目的。按照介质材料不同的周期分布，PC 可以分为一维、二维和三维。如下图所示一维光子晶体指介电材料只在空间的一个方向具有周期结构。在一维光子晶体的结构里，落入禁带的光只能在垂直于这个方向上进行传播；二维光子晶体指在空间的两个方向上介电材料具有周期结构，落入禁带的光波可以在垂直于周期结构的方向上进行传播；三维光子晶体指介电材料在空间的三个方向呈周期排列，在这种结构里，光在任何方向都不能进行传播。由于在PC 中，光波的传播方向可以被控制，因而PC 成为了国内外研究的热点，并且在应用领域展露了它的魅力。一维光子晶体主要运用于传感领域，如Bragg光栅；二维光子晶体如PCF，在光通信系统、非线性应用以及传感等领域展现了巨大的潜力。此外，在光开关、耦合器、以及波分复用等光器件也应运而生。随着光子晶体理论的深入和制作工艺的进步，在越来越多的领域，将会看到

高速光通信系统中的色散补偿解析

高速光通信系统中的色散补偿 1．前言随着光传输系统中的传输速率的提高和信号传输带宽的增加，色散问题日益显著。已经铺设的常规光纤规G.652线路的零色散点位于1310nm，在1550 nm处时则具有较大的色散系数(17ps/nm/km)，光脉冲信号经过长途传输后，由于光纤色散值的积累引起脉冲展宽，导致严重的码间串扰，使得接收端产生误码现象，从而使传输特性变坏。光纤色散补偿技术的研究，对提高目前已经铺设的常规光纤通信系统的容量具有尤其重要的意义。色散补偿器对于推动全光网络架构起着决定性作用，发展高速全光网络的一个先决条件是必须做到光层面的色散监控与管理。色散补偿器件在高速传输系统及下一代智能光网络中有着广泛应用。 2. 技术方案简介目前商用的光学色散补偿模块，包含固定色散补偿和可调色散补偿两大类，分别是基于色散补偿光纤、啁啾光纤光栅、GT标准具这三种技术方案。 2.1 色散补偿光纤色散补偿光纤是利用基模波导来获得高的负色散值，通过改变光纤的芯径、掺杂

浓度等结构参数，使零色散波长移至大于1550nm波长的位置，于是在1550nm处得到较大的负色散系数，通常在-50~-200ps/nm/km。为了得到高的负色散值系数，必须减小光纤芯径，增加相对折射率差，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加(0. 5~1dB/km)。为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的补偿光纤。该光纤的特点是色散斜率之比与常规光纤相同，但符号相反，所以更适合在整个波形内的均衡补偿。色散补偿光纤已经在全世界的高速通信系统中得到了广泛应用，许多传输系统都是通过DCF+G.652光纤实现的，具有无群时延抖动，全波段连续补偿,能够从100G Hz间隔系统平滑升级到50GHz间隔系统等优点，但存在损耗大、光脉冲延迟高、非线性效应以及模块尺寸大等缺点。 2.2 啁啾光纤光栅啁啾通常是指一种频率变化的现象。如果光纤光栅的周期沿长度方向发生一定变化，则其频率沿长度方向也会发生一定变化，即发生了啁啾，称这种光栅为啁啾光纤光栅。啁啾可以是线性的，也可以是非线性的。当光脉冲信号通过图1总长度为L的啁啾光栅（周期由大到小）时，信号的长、短波长分量分别在光纤的头、尾部反射，则短波分量比长波分量多走了2L的路程，从而补偿了由群速度不同而导致的色散，起到压缩由于光纤传输所导致的光脉冲展宽的作用。对于10Gb/s及其以上的系统，系统商开始选择啁啾光纤光栅进行色散补偿。特点

光纤传输色散补偿与色散管理

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。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。

单模光纤中的色散及色散补偿技术

光通信光纤中的色散补偿技术(原理、优点、缺点) 姓名:__彭坚大_ 学号:_11216020418 专业班级:_电04 摘要：本文叙述了光通信系统中一个重要的参数——色散，详细介绍了各种色散补偿技术的原理,以及色散补偿光纤和啁啾光纤光栅色散补偿等多种解决方案的特点。 Abstract: This paper describes an important parameter dispersion in optical communication systems. The principles of various dispersion compensation techniques and the characteristics of dispersion compensation fiber and chirped fiber grating dispersion compensation are introduced in detail. 关键词：色散效应，色散补偿 1.引言色散是由于光纤中所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同,而引起传输信号畸变的一种物理现象。在光纤中,脉冲色散越小,它所携带的信息容量就越大。其链路的色散累积直接影响系统的传输性能,自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤 (G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题，研究宽带多波长色散补偿具有重要意义。光纤色散产生的因素有:材料色散、波导色散、模式色散等等。但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。 2.色散补偿原理 2.1 光纤色散述语一、色散及其表示：由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引

光纤色散补偿器的不二之选

光纤色散补偿器的不二之选一、什么是光的色散在光纤的传输过程中，有一种很重要的光学特性被称之为色散，色散会影响光谱的宽度，严重限制光纤的传输容量和带宽。通常光通讯中传输的光是1550nm波长，有一定的光谱宽度，在普通的光纤传输中会产生色散，这样会导致光脉冲在传输一定距离后被展宽，直到在接收端无法识别。正是由于光的色散对光纤的传输影响巨大，因此需要采取相应的措施来减小损害，于是就有了光纤的色散补偿技术。二、光纤的色散补偿技术的分类光纤的色散补偿可以分为线性补偿和非线性补偿两大类。 1、非线性补偿主要的方法是光孤子传输系统，它利用光纤中的非线性效应来抵消色散，从而使光脉冲在光纤中长距离传输时保持不变。 2、线性色散补偿的的研究方案比较多，例如：色散补偿光纤法（让不同频率光信号和在普通光纤中表现相反，从而压缩脉冲，使信号可以被识别）、啁啾光纤光栅法、预啁啾技术、色散支持法、频谱反转法、多电平编码、相干光检测（电均衡法）、集成Mach-Zehnder干涉法、时延线光均衡器等。各种色散补偿方案的机制、技术及其实现方法各不相同，各有利弊，本文不做详细的介绍。那么根据对于光纤色散的研究，这些技术有没有应用到具体的某个设备上来解决日常工作的由色散带来的困扰呢？答案是有的，光纤色散补偿器，简称DCM。三、光纤色散补偿器分类色散补偿器是一种用于补偿传输媒介中产生的色散的设备或装置，通常有以下几种分类： 1、啁啾(chirp)光纤光栅色散补偿器。对常规光纤的色散进行补偿,具有成本低、结构简单、插入损耗小和性能可靠等多方面的优点,因此成为一种很有前景色散补偿方案。 2、串联的窄带光纤光栅色散补偿器。在光纤光栅对多信道光纤通信系统进行色散补偿时,由于光纤光栅存在带外反射,会引入线性串扰.多信道的色散补偿可以采用串联的窄带光纤光栅。串联的窄带光纤光栅具有制作工艺成熟、群时延纹波小和反射谱特性好、可以对各个信道的色散分别进行补偿、能够对信道功率进行均衡和抑制四波混频和交叉相位调制效应等优点。 3、取样光纤光栅。它的取样函数通过制作相位掩模板实现,其写入过程和写入普通光纤光栅一样简单,适于进行批量生产,是一种很有应用前景的技术.但是,它的性能还是要比窄带光纤光栅差一些，除了受到复杂的折射率调制的限制以外,它的串扰特性也不如串联的窄带光纤光栅。 4、具有低串扰的光纤光栅色散补偿器。这种色散补偿器由几个波长交错的多波长光纤光栅组成,它对线性串扰和非线性串扰都具有一定的抑制能力,其结构简单,系统成本增加很少,而且没有额外的插损。它所用的光纤光栅的数量大为减少,不会受到背景损耗的限制,需要封装的光纤光栅的数量少,而且色散补偿器的体积也很小;另一方面在不给系统带来额外的成本和损耗的条件下,还能够有效地抑制系统的交叉相位调制和四