光纤通信中的色散补偿实验仿真(3)

1 绪论

目前，光纤线性通信存在着光纤色散，光纤损耗和非线性等缺陷，已不能满足现在信息处理传输的要求。而影响光纤传输特性的因素主要有两个：损耗和色散。色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。

同时，近些年来伴随着因特网的迅速崛起，经济的快速发展，语音、图像、数据等信息量成爆炸式的增长，除此之外，人们对通信网带宽的要求也增加。然而，解决网络容量压力的最佳选择不免为光纤通信技术，因为其超高速、大容量、长距离、高抗电磁干扰性和低成本等无可比拟的优点。自1970年以来，光纤通信技术同时也取得了突飞猛进的发展，发达国家电信骨干网上的单通道传输速率己经从 0C-48(2.5Gbit/s)增加到OC- 192（10Gbit/s），并正在向40Gbit/s确甚至160Gbit/s迈进。

单模光纤中的色散分为色度色散和偏振模色散[1]两类，它们分别受光纤材料的色散特性和光源的光谱宽度以及光纤中的偏振效应影响。近几年，掺饵光纤放大器(EDFA)和拉曼放大器的被广泛使用和研究，这样也解决光纤的损耗问题。由于非零色散位移光纤(NZDSF)及预啁啾等各种补偿技术的发展，色度色散也不再对传输性能起主要制约作用，也就是说，单模光纤中损耗和色度色散对光纤通信系统传输特性的影响已不是阻碍光纤通信向高速率大容量方向发展的主要因素。然而，起初不被人们注意的偏振模色散[2]成为目前被普遍关注的焦点，它被认为是限制高速光纤通信系统传输特性的最终因素。根据ITU-T组织标准规定，一段光纤的PMD传输系数、传输速率和传输距离之间满足如下关系[3]:

B Gbs PMD ps2 L km 10

式中：B表示传输速率，PMD表示偏振模传输系数，L表示传输距离，由此可以看出：在PMD值一定的情况下随着传输速率的增加，传输距离将急剧缩短。对目前已铺光缆PMD值的测试表明，80年代中期以前生产铺设的光缆PMD值较大，典型值大约为2ps/km，这就是说，2Gb/s系统的传输距离不能超过400km；而10Gbit/s系统的传输距离则须小于25km。80年代中期以后生产和铺设的光缆PMD系数较小，其引起的功率代价为1dB时，10Gbit/s系统的传输距离可达10km至400km；而对于40Gbit/s系统则剧减为25km至625km。由此可见，在10Ghit/s及以上速率的光纤通信系统中，偏振模色散有着不可忽视的影响，它限制着系统的容量和传输距离，所以有人认为它将是高码率传输的最终限制因素。只有补偿光纤中的偏振模色散，才能提高光通信系统的传输性能，同时有效地利用全球已铺设好的上亿公里光缆，而如何补偿偏振模色散己成为发展下一代高速光纤通信系统时所面临的重大技术挑战[4]。