偏振模
色散/ p s ≤0. 60 ≤0. 89 ≤0. 60 ≤0. 60
2. 2 光纤布喇格光栅 ( FB G) 色散补偿 1982 年 , F. Ouellette 首 先 提 出 采 用 啁 啾
Bragg 光栅作为反射滤波器实现色散补偿的理论 , 但直到 20 世纪 90 年代制造工艺的进一步发展才使 其得到实际应用 。啁啾光纤光栅补偿法的特点是器
DCF 的概念最早在 1980 年提出 , EDFA 在通 信系统的成功应用加速了 DCF 的发展 ,DCF 已从 最初的匹配包层型到多包层折射率剖面型 。多包层 结构一方面可以得到很高的负色散和负色散斜率 , 另一方面又可以降低弯曲损耗 。DCF 的品质因素 (品质因素 = 色散系数绝对值/ 衰减系数) 越来越高 。 为了得到具有较大负色散系数的 DCF ,必须控制波 导色散 。现在 已经 有大 量的 商用 DCF 用 于补 偿 G. 652光纤在 C 波段 和 L 波段 传输 时的 色 散[2] 。 DCF 的主要性能指标如表 1 所示 。
现在主流的 FB G 色散补偿模块采用的是多通 道 FB G 技术 ,基本的 FB G 参数见表 3 。随着新技 术的不断发展 ,出现了更有生命力的产品 ,例如魁北 克 TeraXio n 公司展示了他们基于 FB G 技术研制的 Clear Spect rum 可调色散补偿器 ,能提供大的可调
王 锐 等 : 色散补偿技术的最新进展
它的自由通道可管理色散补偿模块 (M2DCM) ,该模
块旨在替换城域网和大区 DWDM 网络中的 DCM 。
M2DCM 的亮点在于它三倍可调 ,可以远程管理 ,并
且是多通道的 。它可以对 - 1 700～1 700 p s/ nm 范
围内的色散进行补偿 。
国内外大型光纤厂家都有相关产品 ,表 2 列举 了其中几个有代表性的 DCM 产品的参数 。表中色 散补偿量以 80 km 的指标为例 。
5A 5z
+
2i β2
52 A 5 T2
-
16β3
53 A 5 T3
=0
,
(1)
式中 , A 为光信号的缓变振幅 ; z 为传输距离 ; T 为
时间 ;β2 为群速度色散 ( GVD) 或称二阶色散系数 ,
它是脉冲展宽的主要因素 ;β3 为高阶色散 (又称三阶
色散) 系数 。与二阶色散相比 ,三阶色散对脉冲的影
响通常较小 。
当 | β2 | > 1 p s2 / km 时 ,β3 可以忽略不计 。求解
方程得 :
∫ A ( z , T)
=
1 2π
+∞
A (0 ,ω) exp
-∞
2iβ2 zω2 - ωi T dω ,
(2)
式中 , A (0 ,ω) 为 A (0 , T) 的傅里叶变换 。可见 ,色散
引起的光信号畸变是由相位系数 exp
在长途光缆传输系统中 ,通常是在每个 (或几 个) 光纤跨段的输出端 (光端机的预放大器之后) 配 置由 DCF 制成 的光 无源器 件 ———色 散补 偿模 块 (Dispersio n Co mpensatio n Module , DCM) ,以抵消 传输光纤的正色散[3] 。色散补偿技术多数是使用一 段DCF ,而它在某些方面存在的缺陷 ,促使新技术
Latest progress in dispersion compensation technologies
Wang Rui1 , Zhang Guoping1 , Chen Wei2
(1. College of Physical Science and Technology , Huazho ng No rmal University , Wuhan 430079 , China ; 2. S KL of OC TN ,
2008 年 第 6 期 (总第 150 期)
光通信研究
STUD Y ON OP TICAL COMMUN ICA TIONS
2008 ( Sum. No . 150)
色散补偿技术的最新进展
王 锐1 ,张国平1 ,陈 伟2
(1. 华中师范大学 物理科学与技术学院 ,湖北 武汉 430079 ; 2. 光纤通信技术和网络国家重点实验室 烽火通信科技股份有限公司 光纤研发部 ,湖北 武汉 430074)
近年来 ,随着互联网业务的迅速增长 ,多种新型 宽带业务应运而生 ,对宽带通信业务容量与速率的 要求也越来越高 。但迄今为止 ,商用光纤通信系统 的传输速率仍被限制在几十 Gbit/ s 以下 ,这从根本 上阻碍了光纤通信的发展 。限制光纤中光信号传输 的两个重要因素是损耗和色散 。损耗限制了光信号 传输的距离 ,色散限制了通信容量 。虽然损耗问题 随着 1990 年掺铒光纤放大器 ( EDFA) 的出现得到 了较好的解决 ,但却加剧了色散的累积 ,使得色散问 题更加突出 ,因此如何有效地控制光纤色散成为国 内外研究的热点问题 。
采用常规 DCF 进行通信系统链路色散补偿的 技术是现在通用的技术 , 其发展较为成熟 。由于 DCF 是一种无源器件 ,安装灵活方便 ,能实现宽带 色散 补 偿 和 一 阶 色 散 、二 阶 色 散 全 补 偿 , 还 可 与 1 310 nm零色散标准单模光纤兼容 ,适当控制 DCF 的模场直径 、改善熔接技术 ,能得到较小的插入损 耗 ,因此受到普遍重视 ,成为当今研究的热点[1] 。
28
表 1 DCF ( G. 652) 的主要性能指标
性能
指标
C 波段
L 波段
工作波段衰减/ dB/ km
≤0. 5
≤0. 5
品质因数 / p s (nm ·dB)
≥300
≥300
模场直径 ( @1 550 nm) /μm 4. 0～6. 0
4. 0～6. 0
截止波长/ nm
≥1 590
≥1 630
色散是由于光纤中所传送信号的不同频率成分 或不同模式成分的群速度不同 ,而引起传输信号畸 变的一种物理现象 。在光纤中 ,脉冲色散越小 ,它所 携带的信息容量就越大 。其链路的色散累积直接影 响系统的传输性能 ,这在波分复用 ( WDM) 系统中 尤为重要 。因此 ,研究宽带多波长色散补偿具有重 要意义 。
谐色散范围 ,大的带宽 ,低的偏振模色散 ( PMD) ,能 支持 40 和 100 Gbit/ s 的任何调制码型 ,而且有插 损低 、相比 DCF 成本更低 、无需中继放大器等优点 。
Optical Fiber R &D Depart ment of Fiber Home Teleco mmunication Technologies Co . , L td. , Wuhan 430074 , China)
Abstract : This article first int roduces t he f undamental p rinciples of dispersion co mpensation. Then it explains t he latest disper2 sio n co mpensation technologies at home and abroad , including t he Dispersion Co mpensation Fiber (DCF) t hat is technologically mat ured and commercially applied in large scales and Fiber Bragg Grating ( FB G) t hat is constantly technologically mat uring , and describes t he hot spot s in t he f ut ure dispersio n compensatio n researches : Photonic Crystal Fiber ( PCF) dispersio n co mpen2 sation and elect ronic dispersion compensatio n. Finally , it point s out t he o rientation of t he develop ment of dispersio n compensa2 tio n. Key words :dispersio n co mpensation ; DCF ; FB G; PCF
16 p s/ (nm ·km) , 传 输 100 km 后 色 散 可 达 到
1 600 p s/ nm 。而对于 10 Gbit/ s 系统 ,它的最大色散
容限是 1 000 p s/ nm[1] 。可见 ,要使系统正常运转 ,
必须进行色散补偿 。
2 色散补偿技术方案
色散补偿的基本原理是使用一个或多个大负色 散的器件对光纤的正色散实施抵消 ,对光纤中的色 散累积进行补偿 ,从而使系统的总色散量减小 。目 前 ,色散补偿的方法有 :色散补偿光纤 (DCF) 、啁啾 光纤 光 栅 和 电 子 色 散 补 偿 技 术 等 。本 文 将 简 述 DCF 、啁啾光纤光栅 、光子晶体 DCF 和电子色散补 偿等 4 项色散补偿方案 。 2. 1 常规 DCF 技术方案
色散系数/ p s/ (nm ·km)
- 100～ - 250 - 100～ - 250 @1 550 nm @1 585 nm
相对色散斜率/ nm - 1
0. 003 6 ±20 % 0. 003 ±20 %
偏振模色散/ p s/ km
≤0. 30
≤0. 30
不断出现 。例如 ,在 ECOC 上 ,Civco m 公司展示了
摘要 :文章首先介绍了色散补偿的基本原理 ,然后阐述了国内外最新的色散补偿技术 ,包括技术成熟 、而且已经大量投入商用 的色散补偿光纤和技术不断趋于成熟的光纤布喇格光栅 。此外还介绍了未来色散补偿的研究热点 :光子晶体光纤色散补偿 和电子色散补偿技术 。最后针对色散补偿技术的发展现状指出了其发展方向 。 关键词 :色散补偿 ;色散补偿光纤 ;光纤布喇格光栅 ;光子晶体光纤 中图分类号 : TN818 文献标识码 :A 文章编号 :100528788 (2008) 0620027203