【正文】 250km時，最大影響因子Q會小于6，即這是會有較好Q性能的最大傳輸距離?！囊陨蟽商紫到y(tǒng)的影響因子曲線的比較可以看出，我們可以清楚的看到RZ型有較大輸入功率。表明RZ調(diào)制的Duty Cycle = ?！　　　　　∑浯危覀儠?0Gb/s單模光纖傳輸系統(tǒng)RZ調(diào)制中的累積放大噪聲和自相位調(diào)制的影響做一定分析。有以下兩種情況：　　　l 自相位調(diào)制假設(shè)為0　　　l 不考慮噪聲因素　：　　 　 40Gb/s系統(tǒng)，傳輸距離為500kg時的Max Q VS Input Power曲線　　　　　由上圖可見，在低輸入功率系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)性能的主要因素為累積噪聲放大效應(yīng)；而在高輸入功率階段，傳輸距離則由于自相位調(diào)制而大幅度減小?！　? 從以上分析可得到在不同輸入功率時，系統(tǒng)性能，例如傳輸距離的大小有不同權(quán)重的因素所導(dǎo)致，這為我們在具體應(yīng)用中提供了良好的分析方向和優(yōu)化工具。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7 色散補償（Dispersion Compensation）設(shè)計　　　 色散簡介　　光信號在光纖傳輸中不但幅度會因損耗而減小，波形亦會發(fā)生愈來愈大的失真，脈沖展寬，從而限制了光纖的最高信息傳輸速率。這種失真是由于信號中的各種分量在光纖中的群速度不同（因而時延不同）引起的。這些分量包括發(fā)送信號調(diào)制和光源譜寬中的頻率分量及光纖中的不同模式分量。時延失真是由于光纖色散而產(chǎn)生的，光纖色散包括以下四種：?。?） 模間色散：多模光纖中由于各個導(dǎo)模之間群速度不同造成模間色散。在發(fā)送端多個 導(dǎo)模同時激勵時，各個導(dǎo)模具有不同的群速，到達接收端的時刻不同?！　　。?） 波導(dǎo)色散：某個導(dǎo)模在不同波長（光源有一定的譜寬）下的群速度不同引起的色散，它與光纖結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)效應(yīng)有關(guān)，因此又稱結(jié)構(gòu)色散。?。?） 材料色散：這是由于光纖材料的折射率隨光頻率呈非線性變化，而光源有一定譜寬，于是不同的波長引起不同的群速度?！　　。?） 偏振模色散：普通單模光纖實際上傳輸兩個相互正交的模式，若光纖中結(jié)構(gòu)完全軸對稱，則這兩個正交偏振模有完全相同的群時延，不產(chǎn)生色散。實際單模光纖存在少量的不對稱性，造成兩個偏振模的群時延不同，導(dǎo)致所謂的偏振模色散?！　≡谶@四項色散中，波導(dǎo)色散和材料色散正比于光源的譜寬，故總稱波長色散，它們的相對大小，與光源本身譜寬及調(diào)制邊帶寬度有關(guān)。對單模光纖，沒有模間色散，波導(dǎo)色散與材料色散是主要的，它們的相對大小又與工作波長有關(guān)。對于多模光纖，模間色散與材料色散是主要的，波導(dǎo)色散可略去不計。 　　　　 色散分析模型設(shè)計實例：使用理想色散補償元件的色散補償分析　　 原理簡介　　　光載波以相速vp = ω/β傳播，其中β=2πn/λ為傳播常數(shù)，ω為光載波頻率。波包則以群速度vg傳播，其公式為　　　　光脈沖沿光纖單位長度長傳播的延時稱為群時延τ，它可表示為　　　　其中c為光速，k0 = 2π / λ。可見，群時延與波長有關(guān)。某一特定模式內(nèi)的每個光譜成分在通過一定距離時所需的時間不同而產(chǎn)生時延差?！　≡诒驹O(shè)計案例中，我們會了解到色散補償功能是如何影響到整個系統(tǒng)的性能的。由于色散效應(yīng)而導(dǎo)致的脈沖展寬，致使毗鄰的信號間重疊干擾。脈沖的展寬是距離和色散系數(shù)D的函數(shù)。色散系數(shù)D的單位是ps/nm/km，也是波長的函數(shù)。，D的大小通常為17ps/nm/km?！　?色散補償模型設(shè)計布局圖　　　，我們利用OptiSystem設(shè)計這樣的布局對其色散補償進行仿真和分析。對初始時的脈沖波形，以及經(jīng)過10km非線性色散光纖或的脈沖波形，以及最后經(jīng)過FBG色散補償器后的脈沖波形進行檢測和分析，從而設(shè)計和改善系統(tǒng)中的色散補償性能?！　　　? 理想色散補償元件的色散補償布局圖　　而該布局中的關(guān)鍵元件：：　　　　　 FBG色散補償器的屬性設(shè)定圖　　　　各元件的參數(shù)設(shè)定好后，可以運行模擬，然后我們可得到以下一系列結(jié)果?！　　≡?0Gb/ Time Bit Slot的系統(tǒng)中，由Optical Gaussian Pulse Generator產(chǎn)生的初始脈沖寬度約為35ps。（）　　　 產(chǎn)生的光信號入纖傳輸，經(jīng)過了10km的單模光纖后其脈沖寬度由于色散展寬約為160ps。（）其脈寬將近增寬了4倍于初始的寬度。為了對這個色散導(dǎo)致的脈沖失真進行復(fù)原和補償，這里使用了一個FBG色散補償元件來對脈沖波形進行復(fù)原。其中色散補償值可以調(diào)節(jié)，這里設(shè)為160ps/nm。經(jīng)過模擬后，我們可在Optical Time Domain Visualizer中觀察經(jīng)補償元件后的脈沖波形（）可以看到經(jīng)過補償后的脈沖寬度復(fù)原到初始狀態(tài)?！　　　? 入纖前光脈沖的波形圖　　　　　　　 經(jīng)過10km后的脈沖波形圖　　 經(jīng)過色散補償器的光脈沖波形　　 　可見，模擬出的結(jié)果和我們經(jīng)計算預(yù)期的結(jié)果相當一致，這也為我們對提供的色散補償元件的性能做了很好的性能測試和模擬。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　8 孤子和孤子系統(tǒng)（Soliton Systems）　　 孤子和孤子系統(tǒng)簡介　 長久以來，光纖的損耗和色散是制約光通訊系統(tǒng)中繼距離的主要因素，特別是對碼率在1Gb/s以上的傳輸系統(tǒng)，由于光纖固有色散的影響，使得所接收的光信號中存在脈沖展寬現(xiàn)象，嚴重的限制了系統(tǒng)的傳輸距離。而光孤子技術(shù)的產(chǎn)生就是為了解決這個難題?！　　　?光孤子　 光孤子是一種可長距離、無畸變傳輸?shù)墓饷}沖，即使兩波相互碰撞，也能保持彼此相對對立、互不影響。由于其形成的機理并不是這里需要介紹的重點，我們并不做詳細介紹。而吸引光通訊工作者的原因在于，即使存在光纖色散的情況下，光孤子也能保持其寬度不變。當然，當存在光損耗時，由于光孤子峰值功率的減少，從而削弱了抵消群速度色散所引起的非線性影響。為了克服光纖損耗的影響，可以使用放大器對光孤子周期性放大，以變恢復(fù)其最初的寬度和峰值功率。 　　　　 孤子模型設(shè)計案例：光孤子的相互作用　　　 設(shè)計目的　　 通過本實例的設(shè)計分析，我們對粒子形式的光孤子的相互作用模型的模擬分析來了解光孤子的一些特性?！　　?原理簡介　　　 由于非線性中的自相位調(diào)制（SPM）和色散效應(yīng)間的平衡作用，基態(tài)光孤子的傳輸沒有顯著變化，其傳輸與其說波包，不如說更象粒子的傳輸。兩光孤子相互作用后，并不受到影響，此外，同相孤子相互吸引，反相孤子相互排斥。當兩個典型的同相孤子，間隔時間為T，相互作用后其間隔時間隨傳輸周期性變化，并可由下式給出：　　　其中，LD是色散長度，T0為脈沖寬度，在40Gb/s系統(tǒng)中，Sech ，則T0=　　則色散長度為：　　　　　　當我們選擇75ps的間隔時間后，可以得到碰撞長度Lcoll約為782km?！　　　?模型設(shè)計布局圖　　　為了驗證原理簡介中的結(jié)論?！　　　　　　　　? 兩個反相光孤子之間的相互作用的設(shè)計布局圖　　　　　?。骸　　　? 反相光孤子相互作用的參數(shù)設(shè)定　 　　　為了獲取所需的精確度，這里我們使用循環(huán)的分步傅立葉方法（SplitStep Fourier Method），：　　　　　 循環(huán)式分布傅立葉方法的參數(shù)設(shè)定　　　　　　對去全同的同相孤子而言，（Phase Shift）去掉即可?！?。初始間隔時間為75ps、碰撞距離為782km的孤子對，兩孤子相互吸引，然后在半個碰撞距離處碰撞疊加。作用后兩孤子在相距一個碰撞距離的位置處完全復(fù)原至初始參數(shù)（其間隔時間為75ps）?！　　　　　　? 同相孤子對的相互作用圖　　　　　　當我們分析對象是兩個反相孤子對時，得到以下結(jié)果（）：??齔戌滬兒屢骯圊踉趄鵡頗曳沸自鳙婁獅似嬰衤釩遮會遂劌憋镅臬暄具渤醚餾畫啷花羯遼鈍氧鋪曹仟爬燕昝燴勁腎鞔承閔芫嘀攔馥纛羌氦降脞藤攻斧誤醍條薄珊髦剁僧遁斬鄴撥蛔辶惦竅燕咧貽澄旮又源啼嗲慎棟蚪涕鳩猁斑蕾汾驚萎唑駔面主蠃瑚績嘣驪霸濠鴇钚?????