用于40G／100G光傳輸?shù)纳⒀a償技術

1、    用于40G100G光傳輸?shù)纳⒀a償技術作者：FredrikSjostromProximionFiberSystemsAB公司對電信行業(yè)的光系統(tǒng)供應商和網絡運營商來說，對更快更高性價比的光傳輸網絡的追求是沒有止境的。就像20世紀90年代末期從2.5G(千兆位)到10G的轉變一樣，電信行業(yè)目前正在面臨從10G到40G容量轉變的技術挑戰(zhàn)。這種轉變的步伐大小很大程度上取決于具有合理成本的合適技術。本文介紹了基于光纖布拉格光柵(FBG)的色散補償技術如何能節(jié)省成本，并滿足更高位速率光傳輸網絡所需的技術要求作者：Fredrik SjostromProximi

2、on Fiber Systems AB公司 對電信行業(yè)的光系統(tǒng)供應商和網絡運營商來說，對更快更高性價比的光傳輸網絡的追求是沒有止境的。就像20世紀90年代末期從2.5G(千兆位)到10G的轉變一樣，電信行業(yè)目前正在面臨從10G到40G容量轉變的技術挑戰(zhàn)。這種轉變的步伐大小很大程度上取決于具有合理成本的合適技術。本文介紹了基于光纖布拉格光柵(FBG)的色散補償技術如何能節(jié)省成本，并滿足更高位速率光傳輸網絡所需的技術要求。在過去幾年中，基于FBG的色散補償器已經成為色散補償光纖(DCF)的實用替代技術。隨著DCF技術的不斷成熟，對DCF技術只能進行量變而非質變的改進，因此這一領域如今已充

3、分開放給具有突破性和高性價比的FBG技術。就像任何突破性技術一樣，F(xiàn)BG技術最初也受到種種懷疑，但利用FBG進行色散管理的優(yōu)點最終變得非常突出而無法讓人釋懷，這從過去幾年全球眾多系統(tǒng)所部署的成千個FBG-DCM可以明顯地看出來?；贔BG的色散補償色散，即短的光脈沖在沿光纖傳輸時產生的即時失真(擴展或拖尾)，是光傳輸系統(tǒng)中的一個基本問題。這種信號的失真如果沒有得到正確的補償將導致碼間干擾，最終引起數(shù)據(jù)丟失和/或業(yè)務中斷?？朔栴}的傳統(tǒng)方法是在整個光網絡中采用多束DCF?；贒CF的補償技術是一種非常簡捷的技術，它基于的原理是：與實際傳輸中使用的標準單模光纖相比，這種光纖的色散系數(shù)具有相反的

4、符號。典型DCF的色散系數(shù)是標準單模光纖的4到8倍，不過這種色散水平是通過減小光芯的直徑來實現(xiàn)的。而光芯直徑的減小將增加光傳輸損耗，并限制光在光纖中高效傳輸又不引起其它失真(所謂的非線性效應)的光功率電平。使用高效率反射式FBG的色散補償技術與DCF補償有很大的區(qū)別。它在解決當前和未來色散補償?shù)募夹g以及與成本相關的問題上被證明有許多明顯優(yōu)點?；贔BG的色散補償通過使用精確啁啾FBG而引入了特殊波長時延概念。通過結合使用這樣的FBG和標準光環(huán)形器就可以實現(xiàn)高效的色散補償模塊(DCM)。FBG和色散補償原理的圖形化描述如圖1和圖2所示。 通過在FBG中將脈沖的“快”波長反射得比“慢”波

5、長更遠、讓反射的“慢”波長更接近環(huán)形器，可以實現(xiàn)色散展寬脈沖的再壓縮。每個波長的實際反射位置取決于光纖中精確的光致折射率變化，而這種細至幾個納米的變化是由高度復雜的制造技術控制的。對FBG啁啾的精確控制是精確色散補償技術的關鍵。通過使用先進的直接寫入FBG制造技術，色散特征可以做到精確模擬用于補償?shù)墓饫w或跨段的色散屬性。目前有兩種主要的商用FBG色散補償器類型：多通道型(或通道化)和連續(xù)型。通道化補償器提供特定通道間距或特定柵格的補償。連續(xù)型補償器很像DCF那樣在整個C或L波段提供連續(xù)補償。因此連續(xù)型補償可以提供獨立的總通道規(guī)劃，這一功能在考慮更高位速率、密集通道間距和未來可升級性時尤其讓人感

6、興趣。FBG和DCF的比較如前所述，插入損耗是使用DCF進行色散補償時的最大缺點之一。例如，用于100km到120km標準單模光纖補償?shù)纳逃肈CF有約10dB的插入損耗，而相同跨距下的連續(xù)型FBG-DCM補償只有3到4dB的插入損耗(對通道化FBG解決方案來說不到3dB)。另外，DCF的插入損耗與需要補償?shù)拈L度接近呈線性的關系，而在FGB中，插入損耗幾乎是常數(shù)(圖3)。  插入損耗是光網絡中的一個主要成本因素，因為它直接影響需要的放大倍數(shù)。而保持較少數(shù)量的放大器不只是成本方面的一個關鍵問題，摻鉺光纖放大器(EDFA)實際上會增加嚴重的與波長有關的色散也是一個事實。當這種放大

7、器的數(shù)量增加時，會負面影響系統(tǒng)性能。FBG-DCM的另外一個優(yōu)點是能夠承受較大的光功率。DCF在還是中等大小的光功率時就會呈現(xiàn)嚴重的非線性問題，而FBG-DCM可以容忍所有光網絡中常見的最大光功率而不致產生任何負面效應。在增加位速率時精確色散補償將變得更加嚴格。與調制方式稍有關系的色散容差正比于位速率的平方值。通常10G傳輸線的色散容差在1000ps/ns以上。但對于40G的光傳輸線來說，這個容差通常會下降到100ps/nm以下。由于制造和設計原因，DCF補償經常會呈現(xiàn)與波長高度相關的殘留色散問題，并導致不充分的斜率匹配。這種現(xiàn)象對用于非零色散位移光纖(NZ-DSF，如LEAF)補償?shù)腄CF來說尤其顯著，而且針對標準單模光纖(SMF)優(yōu)化過的DCF多少也存在這種現(xiàn)象。低殘留色散是一個重要要求，特別是在高位速率應用以及要求全波長頻帶色散補償?shù)膱龊?。因此FBG技術具有調整FBG補償行為以適合實際上所有色散與色散斜率特性的能力已經成為一個關鍵優(yōu)勢。圖4比較了典型的針對NZ-DSF的DCF和FBG補償