光纖通信課件：第9章 色散限制、補償和管理

第9章色散限制、補償和管理色散引起脈沖展寬色散對系統(tǒng)性能的限制電子色散補償前補償技術(shù)負色散光纖補償光濾波器補償相位共軛補償寬帶系統(tǒng)色散補償1《光纖通信》（第3版）原榮編著由于光纖放大器的實用化，光纖損耗已不再是光纖通信系統(tǒng)的主要限制因素。的確最先進的光波系統(tǒng)，如DWDM系統(tǒng)和OTDM系統(tǒng)被光纖色散所限制，而不是損耗。在某種意義上說，光放大器解決了損耗問題，但同時加重了色散問題，因為與電中繼器相比，光放大器不能把它的輸出信號恢復(fù)成原來的形狀。其結(jié)果是輸入信號經(jīng)多個放大器放大后，它引入的色散累積使輸出信號展寬了。色散限制2《光纖通信》（第3版）原榮編著9.1

色散引起脈沖展寬9.1.1基本傳輸方程9.1.2高斯脈沖輸入3《光纖通信》（第3版）原榮編著9.1色散引起脈沖展寬在2.3節(jié)中，我們用直觀的方法討論了光纖色散使輸出脈沖與輸入脈沖相比得到了展寬。通常脈沖展寬與輸入脈沖的寬度（光源頻譜寬度）和形狀（脈沖的富里葉頻譜）有關(guān)。本節(jié)用波動方程討論脈沖展寬。4《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.1.1高斯脈沖的1/e點的半寬與半最大值全寬（FWHM）5《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.1.2不同C值和值時，輸入高斯啁啾脈沖的展寬系數(shù)與傳輸距離的關(guān)系6《光纖通信》（第3版）原榮編著

9.2色散對系統(tǒng)性能的限制9.2.1對系統(tǒng)比特速率的限制1.光源譜寬較寬色散對比特速率的限制應(yīng)滿足

色散對零色散波長光纖系統(tǒng)比特速率的限制是2.光源譜寬較窄時，受限的比特速率

7《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.2.1不同線寬光源時，色散對單模光纖比特速率和傳輸距離的限制由圖9.2.1可見，使光纖工作在接近零色散波長，并使用窄線寬的光源，就可以使系統(tǒng)的性能得到提高。8《光纖通信》（第3版）原榮編著9.2.2對系統(tǒng)傳輸距離的限制使用窄線寬的激光器，并選用接近零色散的工作波長，就可以使系統(tǒng)的性能提高。對于直接調(diào)制的DFB激光器，人們使用式（9.2.2）來估算色散對傳輸距離的限制：使用外調(diào)制器可以避免頻率啁啾引起的脈沖展寬，從而可以提高系統(tǒng)的性能。受限的傳輸距離是：

9《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.2.2啁啾對比特速率和距離乘積的限制10《光纖通信》（第3版）原榮編著色散補償原理色散使光信號展寬是由相位系數(shù)引起的，它使光脈沖經(jīng)光纖傳輸時產(chǎn)生了新的頻譜成分。所有的色散補償方式都試圖取消該相位系數(shù)，以便恢復(fù)原來的輸入信號。實際實現(xiàn)時可以在接收機、發(fā)射機或沿光纖線路進行。下面將分別加以介紹。11《光纖通信》（第3版）原榮編著

9.3電子色散補償接收機電子色散補償（EDC）是一種近來受到重視的光纖色散補償技術(shù)，其目的是擴展光纖線路無補償傳輸?shù)木嚯x。EDC技術(shù)由于其小型化、低功耗和低成本的優(yōu)點而逐漸受到更多的關(guān)注。EDC是基于電子濾波（均衡）技術(shù)進行光纖色散補償?shù)?，它通過對接收光信號在電域進行抽樣、軟件優(yōu)化和信號復(fù)原，有效地調(diào)整接收信號的波形，恢復(fù)由于色度色散、偏振模色散和非線性引起的光信號展寬和失真，從而達到色散補償?shù)男Ч?2《光纖通信》（第3版）原榮編著電子色散補償原理在接收機內(nèi)可以使用電子技術(shù)對群速度色散（GVD）進行補償。其原理是，盡管GVD使輸入光信號展寬，如果認為光纖是一個線性系統(tǒng)，我們就可以用電子方法來均衡色散的影響。對于相干檢測接收系統(tǒng)，這種色散補償方法是很容易實現(xiàn)的，因為相干接收機首先把光頻轉(zhuǎn)換為保留了信息幅度和相位的微波中頻信號。微波帶通濾波器的沖擊響應(yīng)可由下式表示式中L是光纖長度，它對應(yīng)式（9.2.14）中的z。用幾十厘米長的微帶線就可以對色散補償。13《光纖通信》（第3版）原榮編著直接檢測接收機電子色散補償?shù)窃谥苯訖z測接收機中，就不能用線性電子電路補償GVD，因為光電探測器只對光的強度響應(yīng)，所有的相位信息在這里都丟失了。我們必須用非線性均衡方法，例如把通常固定在眼圖中間位置的判決門限跟隨前一個比特的變化。但是這種方法需要復(fù)雜的高速邏輯控制電路，使成本費用增加，同時也只能用于低比特速率補償幾個色散距離的系統(tǒng)。另一種后補償技術(shù)是基于橫向濾波的光電均衡技術(shù)，在接收端將接收到的光功率分成幾路，每路都使用可變光纖延遲線，并分別用光電二極管將光信號變成光電流，然后在判決電路將這幾路信號的光電流疊加。14《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.3.1前饋均衡器（FFE）結(jié)合判決反饋均衡器（DFE）進行電子色散補償FFE是線性濾波器，它可以設(shè)計成具有與光通道相反的傳輸特性，從而抵消色散的線性成分。DFE的主要作用是補償失真信號的非線性成分，它和判決器一起構(gòu)成反饋回路，用均方誤差準則優(yōu)化均衡器系數(shù)，基于前面探測到的信號，動態(tài)調(diào)節(jié)判決閾值電平，消除碼間干擾。15《光纖通信》（第3版）原榮編著9.4前補償技術(shù)9.4.1預(yù)啁啾補償9.4.2FSK調(diào)制補償9.4.3

雙二進制編碼9.4.4

半導(dǎo)體光放大器產(chǎn)生啁啾補償9.4.5

光纖引入啁啾16《光纖通信》（第3版）原榮編著9.4前補償技術(shù)所謂色散前補償，就是在光信號發(fā)射進光纖線路前，在發(fā)射端對輸入脈沖的特性進行修正。一種簡單的方法是使光纖輸入脈沖頻率發(fā)生預(yù)啁啾，就可以補償GVD引入的脈沖展寬。

17《光纖通信》（第3版）原榮編著9.4.1預(yù)啁啾補償從1.2.4節(jié)我們知道，光在介質(zhì)中傳輸時，高頻（短波）分量要比低頻（長波）分量傳輸?shù)每?，從而產(chǎn)生較小的延遲，所以高頻分量將逐漸向調(diào)制脈沖的前沿發(fā)展，而低頻分量將向其后沿延伸，光纖越長兩者間的時差越大，脈沖展寬也越大。預(yù)啁啾補償技術(shù)的基本想法是通過在光源上加一個正弦調(diào)制，使脈沖前沿的頻率降低，后沿的頻率升高，這樣就在一定程度上補償了傳輸過程中由于色散造成的脈沖展寬。18《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.4.1預(yù)啁啾色散補償系統(tǒng)原理圖19《光纖通信》（第3版）原榮編著9.4.2FSK調(diào)制補償9.4.1節(jié)介紹的預(yù)啁啾補償技術(shù)是一種在發(fā)射端先調(diào)頻后調(diào)幅（FM-AM）技術(shù)，另一種補償技術(shù)是單純調(diào)頻技術(shù)，即第7章討論過的頻移鍵控（FSK）技術(shù)，有人也稱為色散支持傳輸技術(shù)。這種技術(shù)是把代表信號的“1”碼和“0”碼的波長改變一個恒定的，這兩種碼在色散光纖內(nèi)傳輸時，因為波長稍有不同，所以傳輸速度也略有不同，波長短的光比長的傳輸?shù)每?。在本質(zhì)上由于光纖色散，F(xiàn)SK信號被轉(zhuǎn)變成幅度調(diào)制的信號。在接收端，使用與判決電路連接的電子積分器可以將這種信號解調(diào)出來。使用這種方式，10Gb/s的信號在253km標(biāo)準單模光纖上已進行了成功的實驗。

20《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.4.2FSK色散補償系統(tǒng)原理圖21《光纖通信》（第3版）原榮編著

9.4.3雙二進制編碼雙二進制編碼可以減小帶寬50%，所以在發(fā)射機產(chǎn)生的給定比特速率的光信號帶寬，與通常的開關(guān)鍵控方式相比也減小了50%。一種最簡單的雙二進制編碼，在數(shù)字比特流中兩個連續(xù)的比特被相加，從而構(gòu)成一個比特速率減半的三電平雙二進制碼。因為群速度色散引入脈沖展寬取決于信號帶寬，所以傳輸距離對于帶寬減小的信號增加了。綜合使用雙二進制編碼和外調(diào)制產(chǎn)生的預(yù)啁啾技術(shù)，已成功地進行了107Gb/s的信號在1000km標(biāo)準單模光纖上的傳輸。22《光纖通信》（第3版）原榮編著

9.4.4半導(dǎo)體光放大器產(chǎn)生啁啾補償使接在調(diào)制器之后的半導(dǎo)體光放大器工作在飽和區(qū)，就可以使輸入光纖的脈沖產(chǎn)生預(yù)啁啾。增益飽和導(dǎo)致載流子密度隨時間的變化，引入的載流子變化又使折射率變化，使放大后的脈沖產(chǎn)生線性頻率調(diào)制，從而使傳輸距離增加

。23《光纖通信》（第3版）原榮編著9.4.5光纖引入啁啾在2.3.5節(jié)中，我們討論了非線性折射率調(diào)制效應(yīng)。在低功率情況下，SiO2光纖的折射率與入射光功率無關(guān)；但是在高功率情況下，折射率由式（2.3.44）給出，它與功率有關(guān)，其傳播常數(shù)和相位變得也與光功率相關(guān)，這種現(xiàn)象叫自相位調(diào)制（SPM）。通過這種SPM，在光纖中傳輸?shù)墓饷}沖被線性調(diào)頻。所以傳輸光纖本身就可以產(chǎn)生啁啾脈沖。24《光纖通信》（第3版）原榮編著9.5負色散光纖補償9.5.1傳統(tǒng)負色散光纖（DCF）補償9.5.2光子晶體光纖（PCF）補償25《光纖通信》（第3版）原榮編著9.5.1傳統(tǒng)負色散光纖（DCF）補償色散補償光纖（DCF）是目前最廣泛使用的技術(shù)。今天使用的大多數(shù)色散補償是對標(biāo)準單模光纖的色散和色散斜率進行補償。隨著非零色散移位光纖的廣泛使用，也要求對它的色散和色散斜率進行補償，有關(guān)這方面的內(nèi)容我們將在9.8節(jié)中進行介紹。如果入射到光纖的平均功率足夠低，光纖的非線性響應(yīng)就可以忽略，此時就可以利用式（9.2.14）的線性特性對色散進行完全的補償。最簡單的方式是在具有正色散值的標(biāo)準單模光纖之后接入一段在該波長下具有負色散特性的色散補償光纖。26《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.5.1用負色散的色散補償光纖對正色散標(biāo)準單模光纖的色散進行補償圖9.5.1表示使用具有負色散的色散補償光纖，對傳輸光纖的正色散進行補償，以保證整條光纖線路的總色散為零。27《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.5.1用負色散的色散補償光纖對正色散標(biāo)準單模光纖的色散進行補償28《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.5.2色散補償光纖的色散特性29《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.5.2色散補償光纖折射率分布30《光纖通信》（第3版）原榮編著色散補償光纖—單模設(shè)計色散補償光纖有兩種設(shè)計方法，一種是單模設(shè)計，另一種是雙模設(shè)計。在單模設(shè)計中，使DCF滿足單模傳輸條件，V值比較小，只有約20%的基模功率被限制在纖芯中，大部分功率擴散進折射率較小的包層。這種光纖的GVD與普通光纖截然不同。其缺點是，由于這種光纖的彎曲損耗增加，所以它的損耗

在1.55m較大（0.4~1.0dB/km）。另一個缺點是每千米DCF只能補償10~20km的普通光纖；另外由于它的模式直徑很小，在給定的輸入功率下光強度較大，從而產(chǎn)生較大的非線性效應(yīng)。31《光纖通信》（第3版）原榮編著單模DCF存在的大多數(shù)問題可用雙模光纖設(shè)計來解決。在雙模設(shè)計中，使V參數(shù)增大到接近2.5，由圖2.2.4可見，除基模外，在光纖中還存在一個高階模式。這種光纖的損耗與單模光纖的幾乎相同，但是又具有大的高階模式的負色散。只用1km長的這種光纖就可以補償40km長的普通光纖。另一個優(yōu)點是允許補償寬的色散，這一點在后面還要介紹。色散補償光纖—雙模設(shè)計32《光纖通信》（第3版）原榮編著9.5.2光子晶體光纖（PCF）補償PCF是一種在垂直于光纖縱軸的平面內(nèi)，具有二維周期性結(jié)構(gòu)，并且這種結(jié)構(gòu)沿著光纖縱軸不變的光纖。33《光纖通信》（第3版）原榮編著光子晶體光纖（PCF）的導(dǎo)光機理PCF的導(dǎo)光機理有兩種解釋，一種是利用平均折射率效應(yīng)和全反射原理導(dǎo)光，另外一種是利用光子帶隙效應(yīng)導(dǎo)光。根據(jù)折射率效應(yīng)，在光子晶體的空隙中增加兩個芯子，那么它就相當(dāng)于一個三包層型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，兩個芯子是折射率相同的玻璃，但是內(nèi)包層和外包層的有效折射率卻不同，可以通過全向量平面波展開法計算得到。34《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.5.3光子晶體色散補償光纖（PCF）

(b)PCF折射率分布(c)雙芯PCF色散測試結(jié)果35《光纖通信》（第3版）原榮編著雙芯光子晶體色散補償光纖雙芯光子晶體色散補償光纖在1550nm處的色散可以達到700ps/nmkm以上，色散斜率非常大，通過合理的設(shè)計還可以實現(xiàn)2000ps/nmkm的色散值。PCF光纖和單模光纖的接續(xù)損耗集中在0.7~1.1dB。日本日立電纜公司利用所研制的折射率傳導(dǎo)型PCF與常規(guī)單模光纖的連接實驗表明，平均熔接損耗為0.022dB。日本騰倉利用所研制的折射率傳導(dǎo)型PCF與常規(guī)單模光纖的連接實驗也表明，平均熔接損耗為0.05dB。接點強度與常規(guī)單模光纖互連時的情況相同。折射率傳導(dǎo)型PCF的衰減在1550nm處最低已經(jīng)降到0.205dB/km，在1310nm處最低已經(jīng)降到0.35dB/km。36《光纖通信》（第3版）原榮編著光子晶體光纖（PCF）補償?shù)膬?yōu)點首先，可以在很大的頻率范圍內(nèi)支持光的單模傳輸；其次，允許隨意改變纖芯面積和模場直徑，以消弱或加強光纖的非線性效應(yīng)；最后，可靈活地設(shè)計色散和色散斜率，提供寬帶色散補償。PCF可以把零色散波長移動到1m以下，這是因為PCF由同一種材料制成，因此纖芯和包層的折射率不會因為材料的不相容而受到限制。PCF的模式特性隨波長改變很快，在很大的波長范圍內(nèi)可以得到較大的負色散值。國內(nèi)烽火通信科技股份有限公司已得到在1550nm的PCF光纖，色散值為662ps/(nmkm)，比常規(guī)的DCF具有更高的色散補償效率?？梢灶A(yù)見雙芯PCF器件將在未來的光傳輸網(wǎng)絡(luò)中扮演重要的角色。37《光纖通信》（第3版）原榮編著9.6

光濾波器補償9.6.1

法布里-玻羅干涉濾波器9.6.2

馬赫-曾德爾干涉濾波器9.6.3光纖光柵濾波器38《光纖通信》（第3版）原榮編著色散補償光纖的缺點是每千米只能補償10~20km普通光纖的群速度色散（GVD）為此人們開發(fā)了光均衡濾波器補償方法。濾波器補償方法可分為干涉濾波器補償法和光纖光柵濾波器補償法。9.6

光濾波器補償39《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.6.1光濾波器既補償了GVD，又濾除了光放大器的自發(fā)輻射躁聲光均衡濾波器補償?shù)脑砜蓮氖剑?.2.15）得到理解。因為GVD通過頻譜項

影響輸出光信號，很顯然，如果一個濾波器的傳輸函數(shù)可以抵消該相位項，那么就可以恢復(fù)輸出光信號到原來的形狀。40《光纖通信》（第3版）原榮編著9.6.1法布里-玻羅干涉濾波器干涉儀由于其固有的特性，所以對輸入光的頻率特別敏感，它的傳輸特性與頻率有關(guān)，可以作為光濾波器來使用。通過優(yōu)化設(shè)計，調(diào)節(jié)腔體長度，這樣的器件可以補償幾百千米長標(biāo)準單模光纖的GVD。但是把反射信號從入射信號中分出來，需要用一個3dB耦合器，至少將產(chǎn)生6dB的插入損耗，以及相當(dāng)窄的帶寬限制了它在實際中的應(yīng)用。41《光纖通信》（第3版）原榮編著9.6.2馬赫-曾德爾（MZ）干涉濾波器圖9.6.2由多個M-Z干涉器組成的硅平面波導(dǎo)色散補償器件原理圖從3.3節(jié)已經(jīng)知道，MZ干涉濾波器的原理是基于兩個相干單色光經(jīng)過不同的光程傳輸后的干涉理論。由于兩臂的長度不等，所以經(jīng)兩臂傳輸后的光，就產(chǎn)生相位差圖9.6.2表示它的原理圖，該器件由12個臂長不等的耦合器串聯(lián)組成，在一個臂上鍍鉻，以便通過加熱改變臂長從而控制光程相位差。該器件的優(yōu)點是可以通過臂長和M-Z干涉器的數(shù)量來控制色散均衡特性。42《光纖通信》（第3版）原榮編著馬赫-曾德爾干涉濾波器的工作原理馬赫-曾德爾干涉濾波器的工作原理可以這樣理解，將器件設(shè)計成經(jīng)較長路經(jīng)傳輸?shù)母哳l分量在輸出端滿足相長條件，而低頻分量則滿足相消條件；相反，經(jīng)較短路經(jīng)傳輸?shù)牡皖l分量在輸出端滿足相長條件，而高頻分量則滿足相消條件。所以高頻分量在較長路經(jīng)傳輸，低頻分量在較短路經(jīng)傳輸。結(jié)果是高頻分量比低頻分量經(jīng)歷了更多的延遲。從2.3.2節(jié)色度色散討論中知道，這種器件引入的相對延遲正好和光纖引入的相反，起到補償光纖色散的作用。43《光纖通信》（第3版）原榮編著9.6.3光纖光柵濾波器從3.3.3節(jié)的介紹中我們已經(jīng)知道，光纖布拉格光柵可以作為光濾波器，因為它存在一個截止頻帶，在該帶寬內(nèi)大部分入射光被反射回去。該頻帶中心波長是布拉格波長，其值為，如圖3.3.10所示。在布拉格波長附近，折射率發(fā)生周期性變化，對入射光的反射在一定帶寬內(nèi)與它的頻率有關(guān)。所以本質(zhì)上，光纖光柵起反射濾波器的作用。本節(jié)討論光纖光柵的基本原理和最近幾年的進展。44《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.6.3均勻光柵不同值的反射系數(shù)和相位與失諧量的關(guān)系。45《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.6.4均勻光柵相同時,光柵越長,帶寬越小圖9.6.5均勻光柵透射和群時延傳輸特性46《光纖通信》（第3版）原榮編著2.啁啾光纖色散均勻光柵具有相當(dāng)窄的截止帶寬，通常小于0.1nm，而實際上需要寬帶光柵。解決辦法是采用光柵間距在整個長度上線性變化的啁啾光柵，如圖9.6.6所示。因為布拉格波長與光柵間距的關(guān)系是所以也隨光柵長度線性變化，這樣入射光脈沖的不同頻率成分，就在滿足布拉格條件的光柵不同位置上反射。47《光纖通信》（第3版）原榮編著48《光纖通信》（第3版）原榮編著色度色散補償?shù)臋C理色度色散補償?shù)臋C理可以理解為，節(jié)距線性變化（chirp）的光纖光柵在光柵的每一點都可視為一個布拉格濾波器，對特定波長的光信號反射回去，而對其它波長的光信號允許通過。若使光柵節(jié)距大的一端在前，隨著長度的增加，光柵間距也減小，所以提供正常GVD，此時，正好與在1550nm處反常色散區(qū)普通單模光纖的相反。因此，低頻分量在這樣放置的光柵前端反射，而高頻分量在光柵末端反射，高頻分量比低頻分量多走了2Lg距離（Lg為光柵長度），經(jīng)過光柵傳輸以后，滯后的低頻分量便會趕上高頻分量，從而起到色散補償?shù)淖饔?，如圖9.6.6所示。49《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.6.8使用光環(huán)形器從入射信號中將光柵的反射信號分離出來50《光纖通信》（第3版）原榮編著光纖光柵色散補償器的優(yōu)缺點眾所周知，色散是限制超高速光通信容量的主要因素，雖已有不少色散補償?shù)姆椒?，但光纖布拉格光柵色散補償器與它們相比，可對正負色散進行補償，具有全光纖型、損耗低、體積小、重量輕、成本低和靈活方便等優(yōu)點。但是，為了實現(xiàn)寬帶色散補償，我們必須能夠制造出非常長的光柵（>10m）而沒有不希望的色散波動，遺憾的是至今還沒有達到工程使用所需要的值。另外，光纖光柵是一種溫度敏感器件，在它實用化前該問題還需要解決。51《光纖通信》（第3版）原榮編著

9.7相位共軛補償與其它補償方法不同，光相位共軛補償（OPC）是利用光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)，經(jīng)混頻后產(chǎn)生與原信號啁啾相反的信號，繼續(xù)在光纖中傳輸后便可抵消前一段光纖傳輸積累的色散。光相位共軛除補償色散外還可以補償自相位調(diào)制。該方法的優(yōu)點是可以實現(xiàn)大容量長距離的色散補償，缺點是設(shè)備復(fù)雜，對中間混頻所用的LD的頻率單一性要求較高。52《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.7.1光相位共軛補償GVD53《光纖通信》（第3版）原榮編著9.8寬帶系統(tǒng)色散補償9.8.1光時分復(fù)用系統(tǒng)色散補償9.8.2波分復(fù)用系統(tǒng)色散補償54《光纖通信》（第3版）原榮編著9.8寬帶系統(tǒng)色散補償使用先進的調(diào)制技術(shù)，并結(jié)合使用OTDM和WDM技術(shù)，已使系統(tǒng)的容量超過100Gb/s，甚至達到幾個Tb/s。本節(jié)討論這種系統(tǒng)的色散補償方法。55《光纖通信》（第3版）原榮編著9.8.1光時分復(fù)用系統(tǒng)色散補償因為速率達到100Gb/s時，其比特時隙（間距）僅為10ps寬，所以光時分復(fù)用使用寬度僅為約1ps的超窄光脈沖。對于這樣窄的光脈沖，脈沖頻譜已大于100GHz。因為頻率與有關(guān)，所以已很難補償整個脈沖帶寬內(nèi)的GVD。寬帶色散補償?shù)淖詈唵无k法是使用和與標(biāo)準光纖符號相反的具有負色散斜率的大色散光纖；光濾波器也可以用來補償三階色散；啁啾光纖光柵也可以用來補償三階色散；平方率變化的啁啾光柵可同時補償二階和三階色散。56《光纖通信》（第3版）原榮編著9.8.2波分復(fù)用系統(tǒng)色散補償WDM系統(tǒng)與OTDM系統(tǒng)相比，主要區(qū)別是，盡管WDM信號占據(jù)了很寬的帶寬（通常為20~30nm），但是單個信道光脈沖卻具有較大的脈寬（>50ps）。因此，在光脈沖傳輸過程中，三階色散起著較小的作用。然而，由于與波長有關(guān)，所以必須對二階色散在WDM信號占據(jù)的寬頻譜范圍內(nèi)進行補償，這就要求不但對色散進行補償，而且也要對色散斜率進行補償，同時還要求包含色散補償模塊的傳輸線路的偏振模色散（PMD）保持較低?？捎霉鉃V波器和色散補償光纖進行補償。57《光纖通信》（第3版）原榮編著光濾波器補償WDM系統(tǒng)色散首先考慮用具有周期性色散特性的光濾波器進行補償?shù)那闆r。F-P濾波器具有多個被自由光譜范圍分開的傳輸峰值，這種濾波器除用來信道選擇外，還可以調(diào)節(jié)傳輸峰值使其偏離每個信道的中心波長，從而提供GVD補償。啁啾光纖光柵提供大的GVD，但是通常只適用于單信道系統(tǒng)；近年來已有一些用于WDM系統(tǒng)的實驗報道。58《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.8.1用于紅波段補償?shù)倪惫饫w光柵的群延遲和損耗特性59《光纖通信》（第3版）原榮編著取樣光纖光柵補償WDM系統(tǒng)的色散一種新型的光纖光柵—具有多個截止帶寬的取樣光柵更適合WDM系統(tǒng)的色散補償。這種光柵是在一根長光纖上，寫入多個具有均勻間距的短光柵，這種光柵具有多個反射峰值，如圖9.8.2所示，它的波長間隔由取樣周期所決定。假如每一段光柵是啁啾光柵，那么每個反射峰的色散特性則由引入的啁啾所決定。它的缺點是當(dāng)信道數(shù)增加時，這種光柵很難滿足每個信道的色散要求。60《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.8.2取樣光纖光柵反射譜適合WDM系統(tǒng)的色散補償。這種光柵具有多個反射峰值，61《光纖通信》（第3版）原榮編著色散補償光纖(DCF)色散補償這是目前最成熟、工程上使用最廣泛的技術(shù)許多實驗已驗證了DCF的潛力；在32nm帶寬內(nèi)可進行色散補償；最早制造的色散補償模塊在傳輸窗口內(nèi)具有恒定的色散值，這就是說只有一個信道被精確地補償了，而其它信道要么過補償要么欠補償；然而實際上要求色散補償器件對傳輸窗口的所有信道具有相同的補償能力。因此我們必須同時考慮同一個器件的色散和色散斜率。62《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.8.3DCM的總色散和卡帕值用于C波段對真波光纖補償?shù)纳⒀a償模塊（DCM）具有非常低的插入損耗和PMD；具有非常高的負色散斜率63《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.8.496km光纖經(jīng)補償后的剩余色散64《光纖通信》（第3版）原榮編著9.9色散管理9.9.1長距離系統(tǒng)色散管理9.9.2動態(tài)色散管理65《光纖通信》（第3版）原榮編著9.9.1長距離系統(tǒng)色散管理如果系統(tǒng)每100~200km采用電中繼器，那么本章中討論的所有技術(shù)都能工作得很好，因為在整段距離上各種使性能下降的因素不會累積。然而，當(dāng)周期性地使用光放大器，使信號在整段光纖線路上保持在光域內(nèi)時，非線性效應(yīng)，例如自相位調(diào)制(SPM)和四波混頻(FWM)，對于不同的色散補償制式將以不同的方式影響系統(tǒng)性能。光相位共軛補償技術(shù)的設(shè)計問題已在9.7節(jié)中進行了介紹。本節(jié)將考慮使用DCF或光纖光柵對長距離光纖系統(tǒng)進行補償?shù)膯栴}。66《光纖通信》（第3版）原榮編著圖9.9.1使光信號在環(huán)路中傳輸多次來模擬長距離光纖通信系統(tǒng)的色散補償67《光纖通信》（第3版）原榮編著色散管理

GVD和沿色散補償光纖線路功率的變化與DCF和光放大器的相對位置有關(guān);色散管理的基本想法很簡單，在光纖線路上混合使用正負GVD光纖，這樣不僅減少了所有信道的總色散，而且非線性影響也最小;使用色散補償?shù)腤DM系統(tǒng)的性能與發(fā)射功率、放大器間距和DCF的位置等設(shè)計參數(shù)有關(guān)。68《光纖通信》（第3版）原榮編著9.9.2動態(tài)色散管理工作在40Gb/s及其以上速率的WDM光纖系統(tǒng)動態(tài)色散補償技術(shù)正在變得極為重要。在這樣高的比特速率下，系統(tǒng)允許色散的變化量已變得很小，通常在低速系統(tǒng)中可以忽略的值，此時卻嚴重地影響著系統(tǒng)的性能。例如在40Gb/s的系統(tǒng)中，需要將色散精確地控制在小于50ps/nm以內(nèi)，在比特速率為160Gb/s時，要求更小，只有5ps/nm，這種很窄的容限對工程