【文章內容簡介】 揮其組網(wǎng)靈活、易于網(wǎng)絡升級和擴充，OADM節(jié)點構成的光傳送網(wǎng)是城域網(wǎng)理想的多業(yè)務傳輸平臺。 光纖通信中的色散補償 概述 近年來，光纖通信正以日新月異的速度發(fā)展，高速率，WDM 系統(tǒng)及 EDFA 已經(jīng)商用，實驗室中的WDM光纖通信速率已經(jīng)達到了1000Gbit/s。在采用級連EDFA 的高速率和 WDM 系統(tǒng)中由于 EDFA 的出現(xiàn)，基本上解決了光纖損耗的問題，光纖的色散成為系統(tǒng)的重要限制因素。 光纖中的色散 　　色散簡而言之就是不同頻率的光在傳輸媒質中具有不同的群速度。光纖產生色散主要有三大成因：模間色散，材料色散和結構色散。 　　模間色散是由各傳導模式的傳播常數(shù)不一樣引起的，是多模光纖中產生光纖色散的最大成因。 　　材料色散也成為折射率色散，光纖中光的傳播速率與纖芯折射率有關，纖芯的折射率又隨波長變化。另外，光纖中的光源發(fā)出的光都不是單一的波長，都具有一定的譜寬，在這個寬度范圍內折射率不同導致不同波長的光信號的群速度參差不齊而產生群時延，形成材料色散。 　　結構色散也稱波導色散，由于光纖各個模式的群速度隨波長而變化形成在信號范圍內的群時延差而產生的結構色散。結構取決與波導結構，波長，折射率，相對折射率差等。 色散補償技術 　　對于新敷設的高速和WDM光纖線路，可以采用非零色散位移光纖。 微米處有非零，但很小的色散，既可以是正色散，也可以是負色散，若采用色散管理技術，可以在很長的距離上消除色散的積累，同時，對WDM系統(tǒng)的四波混頻效率較低，有利于抑制非線性效應的影響。 具體的色散補償方法有以下幾種： （1）采用負色散光纖 　　利用負色散光纖來補償在常規(guī)光纖中傳播所產生的正色散。負色散光纖也稱為色散補償光纖，其基本原理是通過對光纖的芯徑及折射率分布的設計，利用光纖的波導色散效應，，這樣當常規(guī)光纖和色散補償光纖級聯(lián)使用時，兩者將會互相抵消。 　　若用DS和DC分別表示常規(guī)光纖和色散補償光纖在λ1處的色散系數(shù)，LS和LC分別表示常規(guī)光纖和色散補償光纖的傳輸距離，則當滿足 DSLS+DCLC=0時，群時延色散被補償。當滿足 D39。s Ls (λλ1)+D39。cLc(λλ1)=0時，二階色散被補償。式中D39。s和D39。c 是Ds和Dc的微商。 　　通常采用品質因數(shù)來衡量補償性能的優(yōu)越程度，它等于色散和損耗的比值。 　　目前品質因數(shù)較好的光纖可達300ps/。這種方法特點是簡單易行，且有足 夠大的帶寬，缺點是成本較高。 （2）預啁啾技術 　　預啁啾技術是色散補償方案中比較簡單易行的一種。通常的光信號含有不同 的頻率成分，在正色散光纖中傳輸時，所含的高頻部分傳播速率較快，將逐漸集中到脈沖的前沿，低頻部分傳播速率較慢，將逐漸集中與脈沖的后沿，兩者之間的時差越來越大，脈沖也越來越寬。預啁啾的思想是通過在光源上加上一個附加的正弦調制，使得脈沖前沿的頻率降低，后沿的頻率升高，這樣就在一定程度上補償了傳輸過程中由于色散造成的脈沖展寬。 （3）色散支持傳輸法 　　這是一種新的傳輸方式，它也利用激光器的調頻特性，采用頻移鍵控的調制方式，先對激光器進行頻率調制，當注入電流按二進制NRZ碼變化時，電流的變化引起光功率 光頻率的變化。不同頻率的信號在光纖中的傳播速率不同，在接收端信號產生重疊，控制頻率調制深度使Δt =1/B，Δt 是延遲的時間，B 是傳輸?shù)乃俾?，于是，調頻信號變成了調幅信號，在接收端采用積分器或低通濾波器和一個判決電路，即可恢復出原始信號。 （4）頻譜反轉法 　　頻譜反轉法也稱相位共扼法，它利用光纖中的非線性效應實現(xiàn)頻譜反轉之后進行二次傳輸，從而和第一段光纖的色散相抵消，利用此法不僅可以抵消色散，還可以補償造成的脈沖形狀失真的其他因素，如自相位調制等。此法的優(yōu)點是可以實現(xiàn)大容量長距離的色散補償，且損耗較?。蝗秉c是設備比較復雜，且對激光器頻率的單一性要求比較高。 （5）啁啾光柵濾波器　　此法的基本構想是在光學波導上刻出一系列不等間距的光柵，光柵上的每一點都可以看成是一個本地的布拉格光柵的通帶和阻帶濾波器，經(jīng)過光纖傳輸以后的入射光脈沖中的長波長分量位于脈沖的后沿，使其在光柵的起始端就被反射，而短波長分量位于脈沖的前沿，使其在光柵的末端才被反射，于是就補償了色散效應。這種方案的優(yōu)點是器件體積小，補償效率高，能夠很方便地對現(xiàn)有的已經(jīng)敷設的光纖線路進行擴容和升級，其缺點是補償帶寬較窄。 以上介紹了幾種色散補償技術方案，在實際的系統(tǒng)中，常用色散補償光纖和啁啾光纖光柵來抵消常規(guī)光纖在 微米處造成的正色散，實現(xiàn)高速率 WDM 系統(tǒng)的長距離傳輸。 課題要求及技術指標任務：設計一個八路內調制WDM光纖傳輸系統(tǒng)，并利用OptiSystem 仿真測試。 要求： 1．八波長復用，前四路波長設置以200GHz為間隔，頻率分別為 、 ；后四路波長設置以200GHz為間隔，頻率分別為 、 ；（NRZ ）。 系統(tǒng)應包括多波長光源、波分復用器和解復用器、常規(guī)光纖（100km）、 光接收機等，提供系統(tǒng)設計圖。 2．對所設計的WDM 系統(tǒng)進行仿真分析。 3．探討波分復用器和解復用器的插入損耗、對鄰近通道的串擾。 課題分析及設計思路 課題分析：　　本題要求設計一個八路內調制WDM光纖傳輸系統(tǒng)?？梢韵扔帽忍匕l(fā)生器（User Defined Bit Sequence Generator）和非歸零碼產生器（NRZ Pulse Generator）產生電信號。電信號進過直接激光調制器（Directly Modulated Laser Measured）調制產生光信號。復用器將八路光信號復合為一路光信號后，經(jīng)光纖傳輸。解復用器接收光信號，并將該路光信號分解為多路光信號。各路光信號經(jīng)過PIN管光電檢測器（Photdetector PIN）,得到電信號。之后經(jīng)過低通濾波器（Low Pass Bessel Filter）濾除帶外噪聲，還原出該路電信號。 注意要點：（1） 復用器，解復用器的信道頻率值要按照課題要求設定，不能為默認；（2） 復用器解復用器的帶寬要設置合理；（3） 課題要求討論的的是復用器與解復用器的插損及串擾，故測量數(shù)據(jù)時應去除80km長的光纖。（4） PIN光電檢測器的中心頻率值要按照課題要求設定，不能為默認； 系統(tǒng)設計（建模） 系統(tǒng)總圖如下圖 系統(tǒng)說明（1） ；（2） 直接激光調制器的功率為10dBm，消光比（注11）為10dB。（3） 波分復用器，解復用帶寬均為15GHz；