光纤色散及补偿方法简述.docx

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1、书目1 色散的基本概念31.1 葩本概念31.2 光纤中色散的种类31.3 光纤色散去示法31.4 单模光纤的色散系数41.5 光纤色敢造成的系统性能挨伤41.6 减小色散的技术41.7 偏振模色散(PMD)62 非线性问题7关孙光纤色脓色救补偿,要：本资料介绍了光纤的色放以及色散补偿方法.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、切长距堤的方向发展，EDFA的出现为1.55Um波长窗11实现大容信、长矩熟光通信创建了条件.并使光纤通俗中衰耗的问遨得到了肯定的解决，然而光纤的色散影响仍旧是制约因索之一，加之引入光放火器使光信号功率提制之后,光纤的非线性

2、影响又突显出来，1色散的基本概念1.1 基本概念光纤色放足他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黔信号畸变的一种物理现望.所谓群速度就是光能在光纤中的传输速度，所谓Jt信号畸变，般指脉冲展宽。1.2 光纤中色散的种类光纤中的色酸可分为材料色敢、波注色侬、模式色散。材料色敢和波导色散也称为模内色散模式色散也称为模间色散，材料色故是由于光纤材料的折射率的光源痢率的改变引起的,不同光源颇率所所应的群速度不同.引起脉冲展宽.波导色放是th于模传播常数值波长的改变引起的.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,材料色散和波导色敌在单模光纤和多模光纤中均存在.模式

3、色散是由于不同传导模在某一相同光源购率下具有不同的群速度.所引起的脉冲展览.模式色故主要存在于多模光纤中.简而言之，材利色敢和被导色敌是由于光纤传输的信号不是单-预率所岁起的，模式色敬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用离会有不同的时廷，从而产生时延差，时延养越大.我示色散越严般，因而，常用时廷差来很示色微程度.时延并不表示色散值,时延差用于表示色敢值.若各信号成分的时延相同，则不存在色敢，信号在传输过程中不产生畸变。时就差Ur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。1.4 单模光纤的色散系数单

4、模光纤中只有基模传输，总色散由材料色散、波导色敢等组成。它们都与波长有关，所以单模光纤的总色故也称波长色敌，色散系数就是两个波长间隔为Inm的两个光波传怆1km长度光纤到达时间之差,单位为psnmkm-5.色敢与传扬速率的关系群速色取时比特率的影响可利用不产生相邻脉冲重叠的准则BT1B为比特率，AT为群迷色敢造成的脓冲展览传输速率越高，为保证信号正谄传输，色散的影响必需越小。T-D1.x1.-传输距离，D-色敌系数，人为光源的均方根谱宽，-2OdB港宽*2,=x20/6.071.5 光纤色散造成的系统性能损伤与光纤色故“关的系统性能损伤可以由多种缘由引起，比较重要的有两类：眄间干扰、模安排噪声

5、等.1 .码间干扰光纤色散会导致所传输光脉冲的展宽.实际接收波形是出微光器的很多根设诺构成的，既便接收机能对电根线谐形成的波形进行志向均衡，但由于每根线谱产生的相同波形所经脸的色故不同而前后错开，使结合的波形不同于单根线谱波形仍会造成非志向均衡.2 .模安排噪声这是由于光纤的色敢作用与激光器的光谱特性相结合产生的系统损伤。虽然激光器各谐雄的功率总和是肯定的，但各根谱跷的功率是随机起伏的”当激光器的各潮线经过光纤后，由于光纤的固有色散使不同波长的谱线产生不同的延时,造成不同比特的接收波形不同,形成接受脓冲的展宽.1.6 减小色散的技术在1550nm波长旁边，G.652光纤的色敢典型值为17psn

6、mkm当光纤的衰减问遨得到解决以后，色散受限就变成了确定系统传输距离的一个主要问题.DA技术即色效容纳技术，就是通过一些技术手段减小或消退色散的影响,延长传输距离.一般来说，解决方法有：1 .压缩光源的诺宽色敢对光脓冲传输的影响主要表现在经过传输的光脉冲将受到展览，而这种展览的大小在肯定传输距离的状况下，取决于传输光纤的色敌系数和光源发送的光波的频谱宽发.光源的谐宽越宽（频率明啾系数越大）.光纤色取时光脓冲的展览越大。因此通过选用频率啕啾系数小的激光器,可以减小传输线路色敌的影响。频率明啾是单纵模激光器才有的系统损伤，当单双模激光器工作于干脆调制时.注入电流的改变会引起新流子密度的改变.进而使

7、行源区的折射率指数发牛.改变，结果使激光器的滑振腔的光通路长度发生改变，致波长随时间偏移，发生所谓的领率我哦现象，去现为波长稳定性差，光谱宽.当光脉冲经过光纤传怆后，由于光纤的色散作用，使受频率叫啾影响的光脓冲波形发生展宽.减小光源胭啾系数的方法：（1）采纳外调制的激光器（即间接调制光源,它是用一个忸定光源和个光调制器构成的，通过运用恒定光源,避开了干脆调14时激励电流电流的改变，从而减小了光源发出光波长的偏移,达到降低频率啊瞅系数的目的:20dB诺宽,最大色散（色敝容限）。如SS321.1605.工作波长1550.12nm,发光功率为-2+3,rwn)658109S810131715插入损就

8、1545nmdB)56.88.6品城国f1545mpsnm.1dB)131145153平均偏振模式色Ift15001565（网1.11.41.5化）还彳r其他类型的色做补偿器.如果纳采纳嗯瞰光板做色散补偿，其色敢补偿量标称值为40公里、60公里和80公里,做成单板.在STM-64系统采纳G.652光纤色敢受限传静即禹为80km建议传獭距离在80km-100km,采纳40km的补偿器进行补偿，传输足离在100km120km.采纳60km的补偿器进行补偿.（3）利用非规性光学效应压缩色做详细是指利用Kerr效应之一的向相位词制特件STM-64光接口参数一些参数的说明：1.-64.2a-米纳PDC作

9、色敢补偿（PDC无源色敢补偿）1.-64.2b采纳SPM作色散补偿（SPM-自相位调制）1.-64.2c采纳预嘴啾作色做补偿V-64,2a采纳PDC作色散补偿V-64.2b采纳SPM和PDC作色侬补偿1.7 偏振模色散（PMD）当果纳方法使光纤通信系统中的色度色微变得很小或趋于零时，光纤的偏振模色散的影响就突出r.成为限制高比特率信号（10GbiVS及以上）长距离传输的主要因素了。出于PMD的统计特性，以及PMD的不确定性,使得PMD的补偿的难度特别大.目前，尚未有PMD补偿器件出售.1 .技术原理在志向的同对称纤芯的单模光纤中,两个正交偏振模和用是完全荷井的，曲者的传播常数相等，故不存在偏振

10、模色敢,但在实际的光纤中，由于光纤制造工艺造成纤芯豉面肯定程度的椭圆底，或者是由于材料的热涨系数的不匀称性造成光纤极而上各向异性的应力而导致光纤折射率的各向异性,这两者均能造成两个偏振模传播常数的差异.从而产生群时延的不同，形成了偏娠模色故，绪和Ei的两个正交保振模的传播常数之差迎4封林为双折射.上述光纤结构本身存在的双折射称为本征双折射.此外光纤在弯曲、将狡、横向压力等机械外力的作用下也会产生附加双折射。当光纤裁面的酸对称性受到破环，由双折射形成的两个不问传播常,数的正交信振模之间会产生相互糊合,由千两个偏振模的传播常数相差很小因而模式相台很强。光纤的本征双折射及其受到的外力在实际的光纤线路

11、上都是Ki机的，因而偈振模之间的祸合也是随机的.从而产生的偏振模色敢是一个随机fit它无法象色度色散那样简洁补偿.2 .PMD对系统的影响必然导致脉冲扩展的机理不同,但是PMD勺色度色散对系统的性能具有同样的影响。过高的色做导致数字系统的误码及误码率的增加：片致模拟系统信号的失口和信噪比的降低,依据现行各种单模光纤的制作水平,ITU-T规定的模光纤的平均偏振模色散系数因wW05s/屈.表1列出了依据上述数据列出的数字系统见长计驾距离的实例，表1传输距声JJPMD和数据速率PMD（PS/屈）2.5GbiuSIOGbVS40Gbt.,S318（*m11kmVIkm1160Okrn100km6km0

12、.5640Okrn400km25km0.11600km100oOkE625km国内早期铺设的光纤大部分为G652光纤，很笠没有羟过度格测试，至少很少测试PMD誉数.在大量铀设的G.652光纤I:运川电1OG.光纤必需经过严恪测试,耗时较长.色散功率代价防传输距国、比特率、光谱宽度和光纤色散系数这四个参数K1.的增加而快速增加.为了防范由于色敌功率代价的快速增加而导致的系统性能恶化,应使系统有足酩的工作余度,避开高功率代价区.-般认为IdB功率代价是最大可以容忍的数优,因而将IdB功率代价所对应的光通道色散值定义为光通道业夫色敢值，2非线性问题在常规光纤通佶系统中，光纤中的光强较弱，此时间纤是线

13、性媒质，光纤的各项特性参数随光场作线性改变.陋若DWDM技术和EDFA技术的不断迸步，光纤中传输的波长数越来越多，诳入光纤的光功率不断增大。在进入光纤的光强很大的状况下，Jt纤表现出非戌性Jt学特性。非能性效应的强弱不仅仅与光强有关,而且与相互作用的长度有关.由于光纤的损耗很小，可以在较长的距离保持高的光强度，这大大增加了相互作用的长度，从而使非线性光学效应成为0终限制系统性能的因素。而且，色敌与一些非戌性效应关系紧密，不同的色散质会使非战性效应的强弱不一样，最终对系统的影晌也比较困难.在高速率传输系统中，尤其在信道数很多、信道间隔很小的密集波分复用系统中，非线性效应成为限制系统性能的主要因素之一.传输光纤非线性效应具有以下特点.一是种类多，主要分为受激散射（包括受激布里渊散射SBS与受激拉更散射SRS两种）和光克尔效应（包括自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频FWM等）.二金作用困难.我性效应是光与传输媒顷的相互作用，作用的关系涉及因素很多，特别困难.三是与色散、有效面积等光纤参数关系紧密.很多非线性效应与色散相关：而有效而枳的增大,可以战小光纤中的功率密度可以降低非我性效应。四是与光功率亲密相关。非战性效应一般是光与传输媒质光纤相互作用的产物.要发生非线性效应，光域要达到肯定的阈值功率，不同的非线性效应在不同条件下的间位功