光纤通信论文—群速度色散补偿技术研究进展.doc

群速度色散补偿技术研究进展摘要色散( GVD ), 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。其包括相速度色散和群速度色散, 相速度色散是色散的一阶效应, 而群速度色散是色散的二阶效应。在高速大容量的光纤通信中, 由于光纤介质表现出群速度色散,光脉冲包络的形状会发生变化,群速度色散会引起传输波形的展宽,波形的畸变,限制了通信容量,导致误码率的增大。如何解决由群速度色散引起的传输波形的展宽, 使波形主瓣宽度更集中, 提高传输系统的性能, 便成了当下急需应对的问题。本文着重讨论了现有群速度色散补偿技术的优特点及研究进展。关键词:色散,群速度,补偿技术 ,它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。由于光纤的色散, 使输入脉冲在传输过程中畸变展宽, 产生码间干扰, 增加误码率, 所以, 色散限制了光纤的传输容量和传输距离。随着光纤通信传输系统的快速发展, 色散及其斜率的管理越来越重要。成熟的色散补偿技术不断推出新的功能,新的色散补偿技术不断涌现。纵观日前国际上的色散补偿技术,可以得出色散补偿技术的发展趋势, 本文着重介绍了当前的几种主流的色散补偿技术: (1) 色散补偿光纤(DCF) (2) 啁啾光纤光栅( FBG ) (3) 电子色散补偿技术( EDC )。 2. 群速度色散引起的脉冲展宽在不考虑非线性效应的条件下, 脉冲在单模光纤中传输的基本方程为式中, A 为光信号的缓变振幅; z 为传输距离; T 为时间; β 2 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; β 3 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。为进一步研究其展宽变化,定义时间 1/ t T z v T ?? ???(2) 代入( 1 )式可得: 221 2 2 A i A i aA z t ? ??? ?? ?(3) 利用一下定义的归一化振幅方程: 0 ( , ) exp ( , ) 2 a A z t P U z t ? ??? ?? ?(4) 式中 P0 为入射光脉冲的峰值功率。则 U(z,T) 满足线性偏微分方程,将其代入( 3 )有: 2212 U U i z t ?? ??? ?(5) 如果( , ) U z w 为( , ) U z t 的傅里叶变化,即有: ( , ) ( , ) exp( ) U z w U z t jwt dt ????? ??(6) 式中, w 为光的角频率,即归一化幅度的频域,函数( , ) U z w 满足微分方程: 2212 U i w U z ????(7) 此微分方程的解为: 2 ( , ) (0, ) exp 2 i U z w U w w z ?? ??? ?? ?(8) 图 1. 由色散引起的脉冲展宽示意图由此可见, 群速度色散(GVD) 改变了每个频谱分量