色散補(bǔ)償技術(shù)課件

色散補(bǔ)償技術(shù)1色散補(bǔ)償技術(shù)1色散補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述第2節(jié)預(yù)啁啾技術(shù)第3節(jié)色散補(bǔ)償光纖第4節(jié)啁啾光纖光柵第5節(jié)全通光均衡器第6節(jié)光相位共軛技術(shù)2色散補(bǔ)償技術(shù)第1節(jié)概述2第1節(jié)概述3第1節(jié)概述3一.色散補(bǔ)償技術(shù)1.光纖色散和色散斜率對(duì)系統(tǒng)性能的影響

1>.群速度色散（GVD）導(dǎo)致脈沖展寬，引起碼間干擾，結(jié)果系統(tǒng)產(chǎn)生誤碼2>.色散斜率（高階色散參數(shù)有關(guān)）S的影響對(duì)單信道系統(tǒng)：光脈沖產(chǎn)生拖尾對(duì)WDM系統(tǒng)：光纖對(duì)各個(gè)信道的色散（GVD）不同、色散對(duì)各信道傳輸性能影響不同、涉及寬帶色散補(bǔ)償技術(shù)

4一.色散補(bǔ)償技術(shù)1.光纖色散和色散斜率對(duì)系統(tǒng)性能的2.降低色散對(duì)系統(tǒng)性能影響的措施3.色散補(bǔ)償1>.含義：在系統(tǒng)中采取的補(bǔ)償色散影響（即限制或削弱光脈沖的展寬）的措施2>.色散補(bǔ)償技術(shù)：色散支持傳輸、預(yù)啁啾、色散補(bǔ)償光纖、色散均衡器（全通光均衡器和啁啾光纖光柵）、光相位共軛、色散管理技術(shù)和光孤子傳輸?shù)取?2.降低色散對(duì)系統(tǒng)性能影響的措施51.現(xiàn)狀

G.652光纖10Gb/s單信道系統(tǒng)色散補(bǔ)償技術(shù)，已經(jīng)實(shí)用化，如：DCF、全通光均衡器、預(yù)啁啾技術(shù)、啁啾光纖光柵等。2.發(fā)展的幾個(gè)特征1>.寬帶色散補(bǔ)償:開(kāi)發(fā)新的寬帶DCF是一個(gè)發(fā)展趨向2>.動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償：也稱為自適應(yīng)色散補(bǔ)償，針對(duì)系統(tǒng)中光纖色散和斜率的變化能自動(dòng)調(diào)整確保精確補(bǔ)償動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù)：啁啾光纖光柵色散補(bǔ)償、連接基于高階模光纖的長(zhǎng)周期光柵的光開(kāi)關(guān)，多腔反射濾波器等。二.色散補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)展61.現(xiàn)狀二.色散補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)展6第2節(jié)預(yù)啁啾技術(shù)7第2節(jié)預(yù)啁啾技術(shù)7一.工作原理

D>0反常色散中，在輸入脈沖中引入一個(gè)正啁啾，會(huì)使脈沖展寬程度變緩（先壓縮后再展寬），實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償

8一.工作原理8二.實(shí)現(xiàn)方案要求采用外調(diào)制方式。在DFB產(chǎn)生的激光輸出上加上一個(gè)額外的正弦調(diào)制，使激光器光頻率變化起始低逐漸快9二.實(shí)現(xiàn)方案9三.特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)傳輸和光接收部分作改動(dòng)可根據(jù)傳輸距離不同改變正弦調(diào)制深度，達(dá)到對(duì)不同傳輸距離的色散補(bǔ)償四.應(yīng)用10Gb/s的NRZ碼采用預(yù)啁啾技術(shù)可在G.652光纖傳輸120Km10三.特點(diǎn)10第3節(jié)色散補(bǔ)償光纖（DCF）11第3節(jié)色散補(bǔ)償光纖（DCF）11

一.工作原理基本原理:DCF在1550nm具有較大負(fù)色散特性，使其與G.652光纖線路串接，抵消其正色散的影響。兩種DCF基于基模的DCF原理：這種光纖基模(LP01)在1550nm具有很大負(fù)色散特點(diǎn)：a.左右b.簡(jiǎn)單易行，有足夠大的帶c.損耗較大12一.工作原理12基于高階模的DCF原理：這種光纖對(duì)高階模等模式，在一定條件下（接近截止時(shí)）能產(chǎn)生很大的負(fù)色散。需要模式轉(zhuǎn)換器把基模變化高階模，然后把高階模再變化基模。特點(diǎn)：a.b.補(bǔ)償效率高c.可同時(shí)補(bǔ)償色散和色散斜率d.系統(tǒng)較復(fù)雜，DCF光纖對(duì)微彎很敏感13基于高階模的DCF13二.精確補(bǔ)償條件群速度色散（GVD）補(bǔ)償條件

式中，，分別為G.652光纖和DCF在工作波長(zhǎng)上的色散系數(shù)，分別為G.652光纖和DCF在工作波長(zhǎng)上的傳輸距離Km色散斜率補(bǔ)償條件或式中，，分別為G.652光纖和DCF在工作波長(zhǎng)上的色散斜率，工作波長(zhǎng)的偏移nm14二.精確補(bǔ)償條件14三.DCF的應(yīng)用DCF的品質(zhì)因素（FOM）式中，，分別為DCF的色散系數(shù)（）和衰減系數(shù)（）,目前商用DCF的FOMDFC的接入位置

考慮光纖中非線性影響，DCF后置較好RXTXDCFDCFG.652光纖EDFA15三.DCF的應(yīng)用RXTXDCFDCFG.652光纖EDFA1欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償考慮到光纖中非線性效應(yīng)的影響，欠補(bǔ)償?shù)纳⒀a(bǔ)償效果較好DCF與G.652的連接損耗由于模場(chǎng)直徑失配會(huì)引起較大的連接損耗，需采取降低連接損耗的措施DCF的發(fā)展趨勢(shì)：發(fā)展趨于高FOM,寬波段S+C+LCorning公司：工作在L波段（1570～1620nm）的DCF。＝1595nm時(shí)，，ALCatel：用于S波段的DCF。＝1475nm時(shí)，

日本藤倉(cāng)信友公司：用于S+C+L波段的DCF（1510～1620nm），同時(shí)補(bǔ)償色散和色散斜率16欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償16第4節(jié)啁啾光纖光柵17第4節(jié)啁啾光纖光柵17一.工作原理啁啾光纖光柵（啁啾光纖布拉格光柵）:折射率沿光纖長(zhǎng)度變化規(guī)律：幅度不變，但周期變化18一.工作原理18特性：a.對(duì)某一波長(zhǎng)（）的一定帶寬范圍內(nèi)的光有反射作用b.發(fā)射帶寬內(nèi)具有負(fù)色散補(bǔ)償原理19特性：19二.特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，插入損耗低，極化不敏感可提供較大的負(fù)色散值，最大可達(dá)6000ps/nm帶寬較窄，帶寬和負(fù)色散值成反比帶寬和色散可調(diào)三.應(yīng)用單信道：10Gb/s外調(diào)制系統(tǒng)，在G.652傳輸270KmDWDM:通過(guò)溫度調(diào)制（對(duì)啁啾光柵），利用光柵實(shí)現(xiàn)8、16信道的色散和色散斜率的補(bǔ)償。20二.特點(diǎn)20第5節(jié)全通光均衡器

（色散補(bǔ)償濾波器）21第5節(jié)全通光均衡器

（色散補(bǔ)償濾波器）21一.工作原理全通光均衡器（色散補(bǔ)償濾波器）F-P腔組成特性：a.,d一定,F-P腔會(huì)對(duì)一些特定的波長(zhǎng)—諧振波長(zhǎng)的光產(chǎn)生反射。n＝1，2，3…反射帶寬較窄22一.工作原理22b.在反射帶寬范圍內(nèi)，不同頻率分至的時(shí)延不同，即具有色散。時(shí)為正色散，時(shí)為負(fù)色散。色散補(bǔ)償時(shí)工作帶寬色散特性曲線上色散峰的半幅全寬（FWHM）約為40～60pm，寬帶補(bǔ)償B=10Gb/s23b.在反射帶寬范圍內(nèi)，不同頻率分至的時(shí)延不同，即具有色散。2c.色散特性隨前反射鏡反射率R增大而變化，隨R增大，最大色散系數(shù)增大，色散波長(zhǎng)曲線變尖銳24c.色散特性隨前反射鏡反射率R增大而變化，隨R增大，最大色散色散補(bǔ)償原理系統(tǒng)配置圖，前置補(bǔ)償和后置補(bǔ)償25色散補(bǔ)償原理25補(bǔ)償原理全通光均衡器具有負(fù)色散特性，即，工作波長(zhǎng)高于諧振波長(zhǎng)。從時(shí)延特性曲線看色散補(bǔ)償原理。單模光纖線路總色散為1400ps/nm。光均衡器：R=0.55,d=1.9995nm，一個(gè)諧振波長(zhǎng)為＝1550nm26補(bǔ)償原理26二.特點(diǎn)體積小，成本低，實(shí)施簡(jiǎn)單靈活插入損耗小色散補(bǔ)償值可調(diào)整窄帶補(bǔ)償60pm，相當(dāng)于7.5GHz三.應(yīng)用目前已有成品出售(JDS公司DC2500-EC型)，在北美工程上已實(shí)用化。典型應(yīng)用：采用DFB激光器，采用EDFA,采用單個(gè)色散補(bǔ)償濾波器，10Gb/s，G.652光纖，120Km2.對(duì)長(zhǎng)距離高速率系統(tǒng)可采用多個(gè)全通道光均衡器串聯(lián)使用方式。典型應(yīng)用：采用兩個(gè)DC2500-EC,兩個(gè)EDFA級(jí)聯(lián)放大，10Gb/s，G.652光纖，160Km27二.特點(diǎn)27在DWDM系統(tǒng)中應(yīng)用：全通光均衡器是個(gè)窄帶色散補(bǔ)償器，要用在WDM系統(tǒng)，解決方案：對(duì)不同信道配置不同諧振波長(zhǎng)全通光均衡器分別補(bǔ)償。采用全通多腔反射濾波器技術(shù)制成的可調(diào)色散補(bǔ)償器在10Gb/s和40Gb/sDWDM系統(tǒng)進(jìn)行多信道的色散補(bǔ)償28在DWDM系統(tǒng)中應(yīng)用：全通光均衡器是個(gè)窄帶色散補(bǔ)償器，要用在第6節(jié)光相位共軛補(bǔ)償技術(shù)29第6節(jié)光相位共軛補(bǔ)償技術(shù)29一.工作原理光相位共軛器功能(1)光載頻變換(2)光相位共軛（頻譜反轉(zhuǎn)）。光載頻的相位原來(lái)是

，經(jīng)OPC變成了-

，即若輸入光脈沖為正啁啾，輸出脈沖變成了負(fù)啁啾。實(shí)現(xiàn)方法利用色散移位光纖中的四波混頻效應(yīng)或采用激光放大器采用DSF四波混頻效應(yīng)，泵浦光

p，輸入光

0，輸出光

c=p－030一.工作原理30色散補(bǔ)償原理：以G.652單模光纖組成線路為例，OPC接在線路中間，前后兩段光纖色散同一性質(zhì)。31色散補(bǔ)償原理：以G.652單模光纖組成線路為例，OPC接在線3232二.同時(shí)精確補(bǔ)償GVD和SPM影響的條件

和式中，為OPC前后兩段光纖的色散系數(shù)，為OPC前后兩段光纖的非線性系數(shù)，為OPC前后兩段光纖的長(zhǎng)度，分別為兩段光纖中的通道平均光功率，分別為兩段光纖的始端輸入峰值功率，分別為兩段光纖的衰減系數(shù)對(duì)于OPC接在鏈路中點(diǎn)，兩段光纖特性一樣，則只需取即可同時(shí)滿足上述兩條件。33二.