12光通信技术讲座光纤通信系统色散补偿和管理[12].pdf

《12光通信技术讲座光纤通信系统色散补偿和管理[12].pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12光通信技术讲座光纤通信系统色散补偿和管理[12].pdf（4页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、黔洲魏绷教粼爵麟豁豁霹爵抓麟羲舞豁黔舞歉羚纷黔辞赚疑戮释黔羚歉搏卦数鞍锻疏然卿举裂象斡郑鹭溅豁熬锹给毅黔麟藻黔麟魏勃溉黔断翠欺鲜熟弧鬓姗溉豁抓眼得黔溉簌技术讲座它丽详暴袋采 洋崖共二纤毓系。散,嘶暗理帅砖科妹赔司粱氛研究所功时介绍现在广泛使用的色散补偿和管理的方法丫基理及其进展。色散补偿色散管理前补偿后补偿入在线补偿桂林词要键摘关中一图分类号一文献标识码布扮示。黔氰在发射端对输、卿姗二行威色散补偿色散补偿可以分为后补偿、前补偿和在线补偿三舟妇补井小为卞注条月艺图惆啾光纤光栅色散补偿原理尤纤光糊收稿日期一的一作者简介原兑男,全年生,研究员级高级工程师产扫国通信学会会士一著作有嫂光纤通信网络、哎光

2、纤通信 租忧带光接人网。图用光环形器将碉啾光栅的反射信号分离出来二年第犯期尤城清权衣纂蘸 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/技术讲座汀以龟 鬓慈笙岔图,业国粤也毕 粤厕表一些常用的传输光纤 的色散参数 工 在色敬柔瑞辛瞬后一一一守准前前叮厂门门门厂厂了七厂丫光光纤 类型型色散散色散斜率率卡帕帕,动动。标标准单模光纤纤刀叶叶状一光纤纤刀真真波一光纤纤住传弱 拟】乏离圆图用负色散补偿光纤对正 色散标准单模光纤的色散进行补偿今天使用 的大多数色散补偿是对单模光纤

3、 的色散和色散斜率进行补偿。随非零色散移位光纤 的广泛使用,一也要求对它 的色散和色散斜率进行补偿。如果人射到光纤 的平均功率足够低,光纤的非 线性响应就可以忽略,此 时最简单的方式是在具有正色散值的标准单模光纤之后接人一段在该波长下具有负色 散特性 的色散 补偿光 纤。此 时色散补偿条件 为队十,因为二一二入今,所以色散补偿条件变 为,当该式 满足时,光纤输出脉冲形状被恢复到它输人的形状。色散补偿光纤 的长度应满足一。从实用考虑,从应该尽可能短,所以它的色散值应尽可能大。图表示使用具有负色散的色散补偿光纤,对传输光纤的正色散进行 补偿,以保证整条光纤线路的总色散为零。能够补偿普通单模光纤 的

4、色散和色散斜率的负色散光纤是很有用的。表表示一些常用传输光纤的卡帕值。据年报道,用于波段对真波光纤补偿的色散补偿模块具有非常低 的擂入损耗和,实验表 明整条线路在波段的剩余色散只有士的色散、卡帕值和传输光纤经补偿后 的剩余色散分别如 图和图所示。最 近 开发出来的镜 像相 位 阵列卿,力是一种可对正负色散进行宽带补偿的器件。它使用微透镜技术和角色散原理,诊不 同波长的光传输不等的距离,实现要求的群延迟。借助使用凸透镜或凹透镜,既可以对负色散进行补偿,也可以对正色散进行补偿。的构成及工作原理如图和所示,它 由半圆柱镜和两面镀膜的玻璃板组成。输人光经半 圆柱镜聚焦 到玻璃板上,通过在板内的多次反射

5、构成的准直光从板 的背 面发射出出去,因为玻璃板是一种角色散器伟所以不 同波长光的输出角一虾同破璃板的输人侧镀了一层对人射光允许全部通过二而对之外 的光全部反射出去 的膜,其输出侧则镀以高反射膜人射光以很小 的人射角进入玻璃板,聚焦到板的输出侧表面,只有的光功率穿过该表面反射出去,余下光在板 内反射,又有的光功率经二次反射八八一一一叮一加加一一淞铆一一卡帕汕兀田拍招碑石一产皿子汽敬版环波分复用系统色散补偿系统与系统相比,主要区别是,尽管信号占据了很宽的带宽通常为一,但是单个信道光脉冲却具有 较大的脉宽。因此,在光脉冲传输过程 中,要求不但对 色散进行补偿,而且也要对色散斜率进行补偿,同时还要求

6、包含色散补偿模块的传输线 路的偏 振模 色散保持较低。可用 光滤波器和色散补偿光纤进行补偿。目前最成熟、工程上使用最广泛的技术是使用色散补偿光纤进行补偿。最早制造 的色散补偿器件模块在传输窗口内具有 厦定 的色散值,这就是说只有一个信道被精 确地补偿了,而其它信道要么过补偿要么欠补偿。这类器件的一个显著优点是可应用于任意传输光纤,然而实际上要求色散补偿器件对传输窗口的所有信道具有相 同的补偿能力。这就是说,我们需要对给定的传输光纤,使色散补偿光纤具有最佳的色散补偿能力,因此我们必须同时考虑 同一个器件的色散和色 散斜 率。为此定 义了一个 新的参 数 卡帕叩,色 散 色散斜率,它 表示 器件对

7、光纤色散和色散斜率同时补偿的能力。该参数对设计一种正好薰薰尤通信找荞年第期另们弘口砧巧刀林、呵图的总色散和卡帕 值一一,杏卜卜从刃刃爪爪的权奈色敬,心而哟一如波长无荔。图光纤经补偿后的剩 余色散 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/技术讲座厅丫沙麟板肠,杨卜从图镜像相位阵列色散,同 时可以补偿间距的个信道 的信道的色散总带宽为利用该技术完全补偿了协波段的信号在标准单模光纤上传输后产生 的累积色散。如果将衍射光栅插在玻璃板和聚焦楞镜之间,则还可在一巧波长范 围

8、内对色散斜率进行补偿。绪出充蒸人献衷司政口飞瑞板股郁图入射光经多次反射虚幻地产生输出光的相位阵列图户色 散补偿器后从输出侧发射出去。就这样输人光被分成具有恒定料琴熊 然裁中的发散 光束相 互 干涉构成与输出光平行 的角色 散光。当板厚为时,相邻光通道间的距离为林叭近似为入的角色散式 中是玻璃板的折射率沐是波长为。这样大的角色散将被用来产生大的色散。色散补偿的构成如图所示,的输 出光经聚焦镜聚焦到平面或三维反射镜,反射光经与人射光同样 的路径反射回凡对色散进行补偿的原理可以这样来理解,玻璃板作为 波分解复用器把不同波长的光分开,反射镜反射的短波长 的光比长波长 的光相 当于多走了一段距离,在图中

9、长短波长的距离差是卜一玩,这和惆啾光纤光栅能够补偿光纤色散的原理完全一样。产生的色散是一勺叭,这里是光速,是与反射镜形状有关的常数。反射镜是平面镜或凸透镜时,色散是负数反射镜时凹面镜时,色散是正数。图表示当在方向改变反射镜的位置时,群延迟和波长的关系。由图可见,色散值由正值可以平滑地变成负值。该方法 的偏振模色散很小。队能够产生从一到爪宽范围的长距离系统色散管理假如传输距离达几千公里,那么从系统设计的观点看月卜 种色散补偿技术最好呢如果光信号每采用电中继器,那么 在整段距离上各种使性能下降的因素不会累积。然而,当周期性地使用光放大器使信号在整段光纤线路上保持在光域内时,非线性效应,例 如自相位

10、调制和四波混频,对于不同的色散补偿方式将以不同的形式影响 系统性能。和沿色散补偿光纤线路功率的变化与和光放大器的相对一位置有关,使在光纤线路上具有最佳的分布使系统性能最好称之为色散管理。它的基本想法很简单,在光纤线路上混合使用正负光纤,这样不仅减少 了所有信道的总色散,而且非线性影响也最小。动态色散管理工作在及其以上 速率的光纤系统动态色散补偿技术正在变得极为重要。在这样高的比特速率下,系统允许色散的变化量已变得很小,通常在低速系统中可 以忽略的值,此时却严重地影 响着系统的性能。例如在,的系统中,需要将色散精确地欢二二撼 波长低奴少一踌蓄葬羹皇自钝 喊棒伙二二二川一一一补一,只。、气毛步于一

11、,及“军二气长波长临奴图在色散补偿器 中不同 波长 的光通道一习 幻少少爵厂一一一一,。沪曰竺少少一一一一一 一一代二二二二二一,一,一刁九七声川”二二二一一,一一氏石八、火二卜帐乳龙一一岁沪耳刀一一期群廷迟乡抖二外斗分匆万波 长九画图群延迟和波长的关系年第期尤通清找衣鬓鬓 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/技术讲座汀以色权嗽和仆线枕影响误度交化色敬波动翩基够冬琪碑肠圈卜卜仁仁急,。图高比特率系统在对所有信道色散 补偿的基础上对每个信道进行可调谐的补偿光纤

12、尤栅位置一厂厂厂口口日八曰,护日佗月敬寿膜厚度温度亦人化加热功率群玲迟哪皿犷小 拼物卜业外止止七七登登登一电压 口接欢矛滚度光 纤光栅位置印刃田刃田加色钦环枷妇噢蘸羹图,系统动态色散补偿前后 的接收灵敏度和色 散 的关系咬咬咬裸光纤镀金属薄膜光纤 无栅乃玲刹料控制在小 于以内,在比特速率为时,要 求更小,只有,这种很窄的容限对工程应用来说是一个巨大 的挑 战,因为需要精确地控制色散补偿光纤的长度来补偿传输光纤的色散。而一且在这种系统电由于以下 的一些因素在接收端为保持最佳的系统性能要求的色散补偿量可能随时在变化。首先,传输条件可能因周围环境温度的变化而变化,例如在通信波长范围内色散与温度有关,

13、对于一大约每色散变化。因此浮寸于的系统允许的剩余色 散为巧,所以只允许温度的变化加。洋二,以增益不平坦引起的光功率的微小变化,可引起附加 的非线性相位变化,足以使系统的最佳色散 图变化。最后,网络的动态重构鱿翼蒸萝蒸澡可使总的色散和非线性个频带内不完全的色散性而加剧了。因此,当比特速率为及其以上 时,仔细地测量已安装的网络 的每段光纤的色散是非常必要 的。因此,这些高比特率系统将要求在对所有信道色散补偿的基础上,在接收端对每个信道进行可调谐的补偿,以便动态地调整色散图,如图所示。对色散补偿器件的要求是色散的可调谐性、带宽、群速度延迟、非一致性和偏振模色散,特别是当速率达到或超 过时,对这些参数的要求就更 为严格。例如对 于、的非归零服脉冲传输,要求 大于可 调谐性,峰一峰值小 于的卿非一致性和在的波长范围 内小于扣的。环路调谐集成全通滤波器和光纤布喇格光栅可用于此目的。薰翼尤魏信找养年第“期一样州侧、,孔侣水灯 半翻乃茸特 性井燕军界娜气黯默篡 恕卿朋又、吻、从拼丫 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/