光纤通信系统的色散补偿3王林方玲杨恩泽张以谟马晓红于晋龙300072)黄超李世忱(天津大学电子信息工程学院摘要本文介绍光纤通信系统几种常用色散补偿技术的基本原理及其性能特点,并结合实际给出具体的使用方法。关键词色散补偿中图分类号TN913.2色散均衡光纤法布里2珀罗(F2P)干涉仪ExactCompensationforChromaticDispersioninaTransmissionFiberSystemWangLinYangEnzeZhangYimoetal(TianjinUniversity,Electromics&InformationEngineeringCollege300072)AbstractWedemonstratesomemethodstocompensateexactlyforchromaticdisper2sioninatransmissionfiberandshowhowtousethesemethodstocompressopticalpuls2es.F2Pinterferom2Keywordseterdispersioncompensation,dispersionequalizingfiber,的损耗典型值是0.22dBƒkm,色散系数约为+18工程上解决光纤色散的几种方案1psƒ(nm·km)。可见G.652光纤不足之处在于1.550Λm处色散比较大,这对高速率数字传输不利。而1.550Λm零色散位移光纤(G.653DSF)是通过改变对光纤的波导结构设计,将光纤的零色散波长ΚD从1.3Λm移至在1.55Λm处,其色散系数在光纤通信系统中,因色散与系统的比特率有1如下关系:B=,式中D为色散系数、LDr∃Κr为光纤长度、∃Κ为光源线宽,B为系统比特率,所以群色散是限制比特率与距离积(BL)提高的主要因素。提高BL值的途径,常采用两种方法:一是压缩光源谱宽(选用啁啾小线宽窄的激光器作为光源),二是降低光纤的色散系数D。减小D值常采用零色散位移光纤(DSF)。标准1.310Λm零色散常规单模和低损耗的统一,克服了G.652单模光纤的不足。通常使用单频激光器,并使其中心波长与DSF光纤的零色散波长一致,来减少色散的影响,可使BL较普通单模光纤增大一个数量级以上。为此,早期的光纤通信系统把该单模光纤作为首选光纤,这在线性传输条件下是可行的。但就目前超高速大容量收稿日期:19982022053本项目为863高技术计划资助光通信研究1998年第5期总第89期通信发展的趋势来看,不宜广泛采用DSF。其原因是当今为了增加信道数量而广泛采用的密集波分复用(DWDM)技术和光放大器,使得耦合到光纤中的光功率增加到使光纤产生非线性(P≥2mW),即大于产生非线性阈值的功率。由此引发了诸多非线性现象,其中的四波混频(FWM)将会产生新的频率分量,它易引起路际串扰。实验和理论都表明,FWM在系统的工作波长接近零色散波长时特别活跃,其结果会使系统性能恶化,严重时甚至不能工作。因此,对于DWDM高速光纤传输系统,应将光纤本身的色散与其非线性特性综合考虑是锁模光纤激光器(近来国外大量报道这方面的工作)2。它与半导体激光器相比具有输出光脉冲功率高、脉宽窄、无频率啁啾,并可直接产生近变化极限光脉冲,输出波长易于调谐,是线性光纤通信系统和光孤子通讯系统较理想的光源。(2)对于有初始啁啾的光脉冲信号源(如半导体激光器),就需使用外调制技术。使用外调制技术指的是通过光调制器来避免因使用直接调制方法所产生的频率啁啾,如利用铌酸锂光调制器对信号进行幅度或相位调制,经它调制所出射的光脉冲动态谱宽与驱动信号无关,故可使其啁啾系数几乎为零,较易获得近变化极限光脉冲。一般对于含有初始啁啾的信号源,如DFB激光器所发出常带有较严重负啁啾的光脉冲,通过外调制技术来减小啁啾系数或改变光脉冲波形至少可使系统BL积提高一个数量级3,所以,在高码速通信系统中使用十分普遍。目前常用的光调制器有两种:一种是波导型铌酸锂-马赫曾德型光调制器;另一种是电吸收型半导体光调制器。前者利用铌酸锂光电效应进行光调制,它具有调制性能高、初始啁啾几乎为零,不受光纤色散限制等特点,但体积较大;而后者利用半导体材料中的FranzKelolays效应或量子阱中的斯塔克效应进行光调制,其特点是体积小,功率小,可与光源集成,但啁啾声比前者要大些,因而,调制速率不如前者高。段存在有限色散,会使FWM得到有效遏制。为此,人们提出在系统工作波长范围内,即EDFA谱宽范围内应无零色散点。也就是既要降低1.55Λm处光纤的色散,又需使光纤保持较小的色散来减小光纤的非线性对系统的不良影响。非零色散位移光纤能满足人们的这种要求,该光纤保持较小的色散值以减小光纤的非线性对系统的不...