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第四章 色散补偿技术 张敏明：mmz@ 万助军：zhujun.wan@ 华中科技大学光电学院 第四章 色散补偿技术 4.1 色散对光纤通信系统的影响4.2 电子色散补偿技术4.3 色散补偿光纤4.4 基于FBG的色散补偿器4.5 基于PLC技术的色散补偿器4.6 基于GTI的色散补偿器 光纤中的色散 G.652光纤中的色散：普通单模光纤，零色散点位于1310nm处。 模间色散 材料色散 波导色散 光纤的分类 单模光纤，典型直径8.3/125um，阶跃折射率： G.652－普通单模光纤，零色散点1310nm，在高速通信中会因色散引起误码； G.653－色散位移光纤（DSF），零色散点1550nm，DWDM非线性效应，四波混频； G.655－非零色散位移光纤（NZDSF），零色散点偏离1550nm，避免四波混频； G.654－在1550nm损耗最低0.185dB/公里，适应海底光缆长距离通信要求； G.656－全波光纤，标准酝酿中，为城域网优化设计，可用波长增加100nm； G.657－小弯曲半径单模光纤，适用于FTTH室内布线。 多模光纤： OM1－直径62.5/125um，阶跃折射率； OM2－直径50/125um，渐变折射率，优化设计模间色散； OM3－直径50/125um，渐变折射率，支持10Gbps传输300米. G.653 G.652 色散与带宽 在光纤中传输的光脉冲，并非绝对的单色光，因色散作用，脉宽逐渐展宽，以致相邻脉冲之间不能分别，引起码间串扰。 t t 数据速率越高，越容易产生码间串扰 传输距离越长，越容易产生码间串扰 因此色散影响了光纤的传输带宽=速率×距离 第四章 色散补偿技术 4.1 色散对光纤通信系统的影响4.2 电子色散补偿技术4.3 色散补偿光纤4.4 基于FBG的色散补偿器4.5 基于PLC技术的色散补偿器4.6 基于GTI的色散补偿器 EDC技术的基本原理 t 在数据判决前加一个横向滤波器，总传输函数为光纤与滤波器传输函数之积： 横向滤波器传输函数为谐波叠加，总传输函数可消除码间干扰： 通过傅立叶逆变换得到横向滤波器的时域特性，为一系列冲击函数的叠加： 通过对接收光信号在电域进行抽样、软件优化和信号复原，能有效地调整接收信号的波形，恢复由于色散、偏振模色散(PMD)和非线性引起的光信号展宽和失真，从而达到色散补偿的效果。 EDC技术的实现方式 FFE—前馈均衡器，是一个线性滤波器，具有与光纤相反的传输特性，抵消色散的线性成分。 DFE—判决反馈均衡器，补偿失真信号的非线性成分。 主要的EDC模块供应商：Broadcom、Scintera 、Infineon/Finisar 、Agilent等。 单模光纤应用：80km→120km 多模光纤应用：支持10G以太网传输300m。 传统的色散补偿光纤 G.652@C+L波段 DCF@C+L波段 DCF截面折射率分布 DCF对G.652的补偿比大约为1:6.5 采用多层波导结构，并对参数进行优化，产生与普通单模光纤相反的色散特性。 光子晶体光纤 PCF可以进行灵活的波导结构设计，产生与普通单模光纤相反的色散特性，其色散补偿能力比DCF强得多。 尚未商用 第四章 色散补偿技术 4.1 色散对光纤通信系统的影响4.2 电子色散补偿技术4.3 色散补偿光纤4.4 基于FBG的色散补偿器4.5 基于PLC技术的色散补偿器4.6 基于GTI的色散补偿器 升余弦切趾啁啾FBG的色散特性 取样啁啾FBG的色散特性 基于FBG的色散补偿器 光信号通过啁啾FBG后，短波长的光比长波长的光时延大。 通过应力改变光栅周期，可调节色散补偿量。 成功商用的技术 第四章 色散补偿技术 4.1 色散对光纤通信系统的影响4.2 电子色散补偿技术4.3 色散补偿光纤4.4 基于FBG的色散补偿器4.5 基于PLC技术的色散补偿器4.6 基于GTI的色散补偿器 近似线性的光纤时延曲线 线性拟合： 传输函数的构造与实现 构造一个传输函数： 时延曲线为正弦型： 在中心频率附近为近似线性，调整斜率以补偿光纤色散： 傅立叶变换 以上传输函数可由基于PLC技术的格状光路来实现： * *