Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・通信技术 光纤通信系统中的色散补偿技术研究 【关键词】信息技术光纤通信系统通信技 色散补偿技术色散 光纤通信技术已逐渐向大容量、高速率 向发展，并从ＰＤＨ８Ｍｂ／ｓ以及３４Ｍｂ／ｓ、 ４０Ｍｂ／ｓ发展成为ＳＤＨ１５５Ｍｂ／ｓ、６２２Ｍｂ／ｓ、 ．５Ｇｂ／ｓ等。当前又发展成波分复用ＷＤＭ以 密集型波分复用ＤＷＤＭ。另外系统中的光 ｆ架构爷逐渐从以往的Ｇ６５２以及Ｇ６５３还有 ｝６５４发展成为Ｇ６５。总的来说，光纤拥有较 ；技术指标，而色散就是其中一项重要指标。 概论 所谓色散就是指不同频率、不同颜色的 在传输过程中，因其自身传播速度不同而产 ：的相互分离。单模光纤中的色散主要是群时 Ｅ色散，也就是材料色散以及波导色散。这些 散在运行过程中都会致使光脉脉冲展宽，致 Ｅ信号在最终传输时出现畸变或者误码率不断 大。 从最初的光线通信商用再到当前，国内 已经敷设了大量常规性单模光纤光缆，该类 缆运行时多处于１５５０ｎｍ波段，拥有ｌ８ｐｓ／ ｍ．ｋｍ的色散，是对中继距离形成影响的关键 目素。因此对于高速率长距离系统的运行时需 重点考虑色散补偿问题。 光纤通信中的色散补偿技术 现阶段，人们结合色散的物理机理，提出 诸多系列的色散补偿技术，它的基本思想就 利用光信号在光纤传输过程中的传输方程， 就是常说的非线性薛定谔方程来描述： ＯＡ＋ｉｐ２ ｖｐ３ ｌ０３４：０ｚ ａ ２ ６ ０Ｔ３ …ｊ Ｊ 其中公式中，Ａ代表着光信号本身的缓变 幅，而ｚ代表着传输距离，Ｔ则表示时间。 般来说，当 Ｉ＞ｌＰｓ ／ｋｉｎ时，可以忽略ｐ３， 么从上述公式可以得出： １ ，＋∞ （ｚ，Ｔ） Ｊ一 Ａ（０，ｃｏ）ｅｘｐ［５－［￣２ｍ２一ｉｗｔ］ｄ（４） 其中公式里的Ａ（Ｏ，（０）是Ａ（０，Ｔ） 】傅里叶变换。 由此可以得出，色散所引发的各种光 文／历新 信号畸变主要是由对应的相位系数ｅｘｐ（ｉｌ３，ｚ 可靠性；（３）能够很好地实现二阶色散补偿、 ∞ ／２）所决定的，通过上述的公式（４）可以 高阶色散全补偿以及宽带补偿，并能对原线路 求出Ａ（ｚ，Ｔ）＝Ａ（０，Ｔ）也就是将脉冲还 进行改造，改造成为对光源波长、速率以及波 原成最初输入时的状态，并对相位系数进行消 分复用信道都无损耗、无色散的全透明光通道 除。因此从某种意义上说，当前所有的色散补 （４）与常规性光纤进行很好的兼容，只需要 偿技术都是紧紧围绕如何消除相应的相位系 对ＤＣＦ模场直径进行适当控制，并对其连接 数、还原光信号而展开的。 技术进行改进，就能够获得插入性相对较小的 通过色散补偿光纤来对色散进行补偿的 损耗。 思想最早被提出是在上世纪８０年代，但直到 另外，从实际应用的角度出发，ＤＣＦ本 ９０年代ＥＤＦＡ的出现才真正加速了其发展与 身正色散系数越大则越好，而其插入损耗则是 完善的进程。它的基本原理就是：由于常规性 越小越好。一般而言，都是使用品质因素来对 的光纤在１．５５ｕｍ波长上拥有负色散，因此我 ＤＣＦ补偿性能进行衡量，它等于损耗与色散 们可以在该波长区中设计一段正色散系数相对 的比值。上世纪９０年代，品质因素已经实现 较大的特殊光纤。通常使用很短的一段正色散 了１５Ｏｐｓ／（ｒｉｍ・ｄＢ）的ＤＣＦ商用化，童年，对 光纤就能弥补几十千米常规光纤所形成的负色 于已经制作生产的椭圆形纤芯的ＤＣＦ进行检 散，从而实现在１．５５ｕｍ窗口接收到无畸变的 测，得出Ｄ＝．７７Ｏｐｓ／（ｋｍ・ｉｒｍ），这样ｌｋｍ长 波形。而这段特殊光纤因其自身的功能则被称 的ＤＣＦ就能够对４０ｋｍ常规性纤维进行补偿。 作色散补偿光纤。 此外，ＤＣＦ本身的缺点就是制作成本相 我们通过公示（３），得出经过两段正、 对较高，使用起来相对较为复杂，且自身性能 负色散光纤的光脉冲其实际输出波形为： 存在一定可变性。如果在光纤系统运作过程中， 】 ｒⅫ ｆ Ａ（Ｌ，Ｔ）＝。 Ｚ 。～ Ｉ．Ａ（０，ｃｏ）ｅｘｐ［ ［ｐ２１Ｌ 应用ＤＣＦ技术，则势必会带来一定的附加损 耗，并对对光纤通信系统造成一定影响，所以 １ ＋ ２Ｌ２］（ｏ ［ｐ３ＩＬ＋Ｉ３，２Ｌ２］ｗ 一ｉｏｔ］ｄ （５） 必要时需要进行ＳＤＦＡ补偿。 其中公式里的Ｌ＝Ｌ ＋Ｌ２，而２１以及３１则 ３总结 分别表示长度是Ｌｊ（ｉ＝１，２），其中这里的１ 表示ＤＣＦ，而２则表示着常规光纤如下例公 上述所讲的一些色散补偿技术基本都是对 式所示，则色散补偿技术满足以下： 传输速率在１０Ｇｂｉｔ／ｓ左右的光纤通信系统中提 ｐ２ｌＬＩ＋１３２２Ｌ２＝０ （６） 出来的，未来随着通信系统的不断发展以及系 １３３，Ｌｌ＋［８３２Ｌ２＝０ 统容量的不断扩展，再加上ＴＤＭ以及ＷＤＭ 由公式５可以求得：Ａ（Ｚ，Ｔ）＝Ａ（ｏ，Ｔ）， 技术的出现于成熟，会使得光纤中的脉冲速率 也就是说在输出端可以对无畸变的输入脉冲进 越来越高，其实际频谱也愈来愈宽。所以更好 行复原。 的实现宽带光纤通信系统中的色散补偿技术就 应该说，色散补偿光纤给已经事先建设 变得尤为重要了，本文主要结合色散的概念及 好的线路升级改造创造了有利条件，其自身的 其特点，对光纤系统中的色散补偿技术进行简 优点可以归纳成： （１）ＤＣＦ作为线性无源器 单介绍与分析，为日后进一步做好色散补偿技 件，能够放置于光纤线路内部的任何位置，因 术的研究与应用工作提供了一定理论基础。 此拥有安装灵活以及快捷的优点； （２）ＤＣＦ 在１．５５ｕｍ波长处拥有较大的正色散，能够很 参考文献 好的消除常规光纤在该波长的负色散。并对已 …１ 刘艳，宁提纲，简水生．高速光通信系统 经在运行使用的】．３ｌｕｍ处的常规性光纤系统 色散补偿技术研究【Ｊ】．光纤与电缆及其 进行扩容和升级，只需通过增加一定量设备， 应用技术，２００２（０３）． 就能实现对系统的升级与改造，且拥有较强的 ［２］唐晓辉，张文，何宁．基于ＤＣＦ长距离光 纤通信系统的色散补偿［Ｊ］．光通信技术， ２００９（１１）． ［３】龙响．光纤传输系统的色散补偿技术及其 发展研究［Ｊ］．光通信技术，２ ００９（１ ０）． － ［４］刘印平．波分复用光传输系统中色散管理 ｊ 技术及非线性效应研究［Ｄ］．浙江工业大 学，２ ００９． 作者单位 湖．ｔｌ：ｏｒ＿程学院新技术学院信息工程系 湖北省 图１：色散补偿光纤原理图 孝感市４３２０００ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・６５
