色散限制、补偿和管理

第九章 色散限制、补偿和管理9.1 色散引起的脉冲展宽9.2 色散对系统性能的限制9.3 色散补偿技术9.4 色散管理 损耗：光纤放大器的实用化色散： 色散补偿光纤（DCF）色散位移光纤（DSF） 1.3um1.55um非零色散位移光纤（NZ-DSF） 色散群速度色散（脉冲展宽），偏振模色散 ，主要讨论群速度色散。 9.1 色散引起的脉冲展宽1.基本传输方程 单模光纤中不同频率分量与传输距离关系：频域：时域： 色散是不同频率的光在传输媒体中具有不同的群速度，将单模光纤中模式的相位系数在中心频率附近展开。zwGG )(jewowz ），（），（ dwwzGtzg ),(21),( ）是脉冲展宽的主要因素系数：群速率色散系数群速率ispersionelocity :( )(1 )(!1)(61 )()( /)()( g 2030 2000 DVGroupGVD GVDddwV wwdwdmww wwww cwnw mmm ：频率：群速率：相位系数光波长色散系数 w : 21d g 22V cdwddVdD g 保留三项: 33333322 223 21 30302010 30000 )4()2( c2 : )(61)()( )(61)()( /)()( dwdccS D wwwwww wwwwww cwnw ：色散斜率：群速度色散系数群速率 2.高斯脉冲输入 在载波波长远离零色散波长时，起主要作用的是 ：即群速度色散：此时，2 2221)( 22103 z0,wz, ),0(),( )21)(0 jwzwj eAA ewGwzG www）（）（表示为：的包络可且： 对于高斯输入初始脉冲为： 222022022 20 21)1(221200 )1(22000 )(210 )12(),( )12()wo,( ),( jwjcTwjcTwV Ttjc ejcTAwzA ejcTAA eAtoA 则：由傅里叶变换得： 定义类似点的强度，与是光纤输出脉冲强度而且：而改变但是脉冲宽度随，过程中仍保持高斯形状高斯脉冲输入时在传输反傅里叶变换01 212202220201 )1(2 )1(21220 00 1 )()c1( z )1(j)tz,( 220 2 TT T zT zTT ejczT TAA jczjT tjc 对c0 1c cb )1( )( )1(21)()1( ,0c 22 0z )z(1 20 2220222201 2122202220 2212212220 201 01 22021201 TcTacbzazTT zcTzTcTzzTcTTTT TLLTT DD 对于倍脉冲宽了时，当色散长度 1 101TT z02 c 2 02 e01TT取最小时， 212 1 TTLccz D 33333322 223 21 30302010 30000 )4()2( c2 : )(61)()( )(61)()( /)()( dwdccS D wwwwww wwwwww cwnw ：色散斜率：群速度色散系数群速率 9.2 色散对系统性能的限制1.对系统比特率限制 工作波长 ,远离零色散波长 对于零色散波长附近， 色散对零色散波长光纤系统的比特率限制 41 DBL 03 02 3222 )2( 81 cSSBL 2.对系统传输距离的限制 500kmL 2.5Gb/sB km/ps20 16 1L nmps/km16 b/s5.2 nm15.0 4 1 22 22 典型值外调制直接调制 B DGBDBL 9.3 色散补偿技术1.后补偿技术线性均衡方法直接检测接收系统：非相干检测接收系统：）2)(exp()w( )w,0(zw,( 22)2( 22 LwwjH eAA Fzwj 2.前补偿技术3.预啁啾技术条件： 0调制光放大器产生啁啾光纤引入啁啾 2 )2xp(-jw)w,0(ow 22 LeAA ）（ 4.负色散DCF补偿在具有正色散值的标准单模光纤单元后接入一段在该波长下具有负色散特性的色散补偿光纤0z )w,0( )w,0(w,z 222211 2/)(2 )2(-jw)2(-jw 2122221212 22221212 z eeA eeAA zjwIIwj II条件：）（ 5.光滤波器补偿方法 9.4 色散管理长距离系统色散管理，进行最佳设计，使GVD在光纤线路上具有最佳分布使系统性能最好动态色散管理 WDM系统