啁啾光纖光柵課件

啁啾光纖光柵及其色散補償

蘭濤韓旭啁啾光纖光柵及其色散補償蘭主要內容色散及色散補償技術啁啾光纖光柵及理論分析色散補償系統(tǒng)主要內容色散及色散補償技術啁啾光纖光柵及理論分析色散補償系統(tǒng)光纖的色散色散是信號能量中的各種分量由于在傳輸介質中傳輸速度不同,所引起的信號畸變。引起光脈沖展寬和碼間串擾,最終影響通信距離和容量。將單模光纖中模式的相位系數(shù)在中心頻率附近展開成泰勒級數(shù):脈沖展寬主要因素光纖的色散色散是信號能量中的各種分量由于在傳輸介質中傳輸速度光纖通信中的色散補償技術中間光相位共軛技術預啁啾技術色散補償光纖雙模光纖色散補償啁啾光纖光柵光纖通信中的色散補償技術中間光相位共軛技術色散補償光纖色散補償光纖1550nm波長的色散值范圍-10至2100ps/nm最小值最大值布里淵散射域值(dBm)6非線性系數(shù)(n2/Aeff)(W-1)

1.4*10-9有效面積(Aeff)(um2)20最大光功率注入(dBm)＞23

最小值最大值使用溫度范圍-5℃70℃存儲溫度范圍-40℃85℃環(huán)境/可靠性測試符合TelcordiaGR-2854和GR-1221標準1550nm波長的色散值范圍-10至2100ps/nm最小值啁啾光纖光柵—色散補償光纖光柵主要優(yōu)點：可單通道或多通道工作非線性低損耗低封裝緊湊啁啾光纖光柵—色散補償光纖光柵主要優(yōu)點：可單通道或多通道工作啁啾光纖光柵—色散補償光纖光柵啁啾光纖光柵的柵格周期不是常數(shù)，而是沿軸向變化。不同的柵格周期對應不同的布拉格反射波長，不同波長的入射光在啁啾光纖光柵的不同位置反射圖1啁啾光纖光柵．啁啾光纖光柵—色散補償光纖光柵啁啾光纖光柵的柵格周期不是常數(shù)布拉格反射波長隨光纖光柵的位置而變化，在某點Z處所對應的布拉格反射波長為：獲得啁啾光纖光柵的方法有兩種：一種是改變光柵的有效折射率，另一種是改變光柵周期。布拉格反射波長隨光纖光柵的位置而變化，在某點Z處所對應的布拉圖2啁啾光纖光柵的折射率隨z變化的示意圖啁啾光纖光柵的折射率表示如下：是布拉格周期，表示折射率的相位，通常用來描述光柵的啁啾量。圖2啁啾光纖光柵的折射率隨z變化的示意圖啁啾光纖光柵的折射啁啾光纖光柵補償原理啁啾光纖光柵補償原理理論分析光脈沖在光纖中傳輸時,其歸一化幅值U(z,T)滿足下列傳輸方程:初始幅值為U(0,T),經(jīng)過長度為Lf的光纖后幅值為U(Lf,T),兩者的傅里葉變換分別為U(0,ω)和U(Lf,ω),則在頻域中存在下列關系:理論分析光脈沖在光纖中傳輸時,其歸一化幅值U(z,T)色散改變了脈沖每個頻譜分量的相位，改變量依賴于頻率和傳輸距離。假定啁啾光纖光柵的復頻域，其中和分別為幅度和相位的響應，經(jīng)過光纖光柵反射后的輸出脈沖光纖光柵由來調制脈沖的幅度色散改變了脈沖每個頻譜分量的相位，改變量依賴于頻率和傳輸距離將相位響應展開為泰勒級數(shù):使光脈沖產(chǎn)生固定相移，使光脈沖產(chǎn)生群速時延，使光脈沖發(fā)生色散。假定在脈沖的帶寬內為常數(shù)，且抽出光纖光柵的時延因子將相位響應展開為泰勒級數(shù):使光脈沖產(chǎn)生固定相移，假設入射脈沖為高斯脈沖,脈沖寬度為τ0,則其歸一化振幅為通過長度為Lf的光纖后脈沖寬度為代入假設入射脈沖為高斯脈沖,脈沖寬度為τ0,則通過長度為Lf通過光纖光柵對色散補償后其脈沖寬度為通過光纖光柵對色散補償后其脈沖寬度為理想補償?shù)那闆r下，要求

通過光纖光柵的壓縮比為，即M反映了光纖光柵壓縮脈沖的能力理想補償?shù)那闆r下，要求通過光纖光柵的M反映了光纖光線性啁啾光纖光柵：光柵折射率調制幅度沿軸向保持常數(shù)，而周期沿光柵軸向線性變化的光柵。周期的表達式為

對應初始波長的周期,C為啁啾系數(shù)表示布拉格波長沿縱向z的變化率，單位nm/cm線性啁啾光纖光柵：光柵折射率調制幅度沿軸向保持常數(shù)，而周期沿光柵的傳播常數(shù)隨光柵長度變化的根據(jù)布拉格條件，反射光波的傳播常數(shù)隨空間位置的變化為對進行展開啁啾光纖光柵性能增加光柵長度可以改變其性能光柵的傳播常數(shù)隨光柵長度變化的根據(jù)布拉格條件，反射光波的傳播為對應光柵中心點的反射光角頻率反射光頻率隨位置的變化為光柵兩端反射的光頻分量的頻率間隔為從光柵兩端反射的光頻分量的時延差為對應光柵中心點的反射光角頻率反射光頻率隨位置的變化為光柵兩啁啾光柵的色散量對一定長度的啁啾光柵，增大啁啾系數(shù)C時帶寬增加，但色散量減小，為此用帶寬和色散的積來表示啁啾光柵的補償能力啁啾光柵的色散補償能力隨光柵長度的增大而增大啁啾光柵的色散量對一定長度的啁啾光柵，增大啁啾系數(shù)C時帶寬增折射率均勻調制的FBG的反射譜，除了位于零失諧附近的主反射峰外，其兩側有一系列的旁瓣。反射率旁瓣的存在會嚴重地影響光柵的濾波特性CFBG的反射譜也存在旁瓣，反射帶寬內反射譜不平坦，時延特性曲線存在較大的振蕩，線性度差。切趾技術可以有效的改善光柵的性能。折射率均勻調制的FBG的反射譜，除了位于零失諧附近的主反射峰通過切趾技術，可以有效抑制反射譜的旁瓣，獲得較高的旁瓣抑制比，同時減少時延曲線的振蕩。光纖光柵的折射率調制為：為切趾函數(shù)，常用的切趾包絡函數(shù)主要有余弦、柯西和漢明函數(shù)通過切趾技術，可以有效抑制反射譜的旁瓣，獲得較高的旁瓣抑制比余弦窗柯西窗漢明窗高斯窗布萊曼窗余弦窗柯西窗漢明窗高斯窗布萊曼窗優(yōu)化啁啾光纖光柵色散補償啁啾光纖光柵由于帶寬有限,多用于補償單波系統(tǒng),但在對系統(tǒng)進行改進的基礎上可以實現(xiàn)多波長同時補償色散和色散斜率。優(yōu)化啁啾光纖光柵色散補償啁啾光纖光柵由于帶寬有限,多用于補償應用簡介容易實現(xiàn)器件的小型化:啁啾光纖光柵一般制作于普通單模光纖或是與之兼容的特殊光纖上，且長度很短，所以附加損耗很小，而且?guī)缀醪皇芄饫w非線性影響，啁