光纤通信中的色散补偿实验仿真(4)

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2.1 色散补偿技术概述

2.1.1 色散的基本概念 色散补偿技术

色散就是指不同颜色，不同频率的光在光纤传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率增大。在这里说明4个色散术语：材料色散、波导色散、模式色散和偏振模色散[5]。

材料色散：这是由于光纤材料的折射率随光频率呈非线性变化，而光源有一定谱宽，于是不同的波长引起不同的群速度[6]。

波导色散：这是某个导模在不同波长（光源有一定的谱宽）下的群速度不同引起的色散，它与光纤结构的波导效应有关，又称为结构色散。

模间色散：多模光纤中由于各个导模之间群速度不同造成模间色散。在发送机多个导模同时激励时，各个导模具有不同的群速，到达接收端的时刻不同[7]。

偏振模色散：普通单模光纤实际上传输两个相互正交的模式，实际在单模光纤存在各种少量随机的不确定性，不对称性，造成了两个偏振模的群时延不同，导致偏振模色散[8]。

2.1.2 色散补偿的概念

在10Gbit/s以上的高速长距离传输系统中，必须考虑色散补偿问题。色散补偿包括色度色散补偿和偏振模色散补偿[9]。

高速光纤系统的群速度色散补偿方法，其中几种具有代表性的是基模/高阶模色散补偿光纤、色散补偿光纤光栅、高阶模色散补偿器和VIPA(Visual Image Phase Array)器件等。也可在信号调制和接收时采取一定的措施以减小色散的影响，如在信号调制时加啁啾，在接收端进行动态色散补偿等。

色度色散补偿的方式包括色散补偿器件和色散补偿模块，目前使用最多的是色散补偿模块（DCM），主要利用色散补偿光纤DCF构成模块，但是这种色散补偿光纤具有较强的非线性效应，会使不同信道之间的串扰加大。在40Gbit/s系统当中，环境因素的变化会造成色散量大小的随机波动，因而还要求色散补偿模块是可调谐的，需要动态色散补偿，相关的技术有啁啾光纤光栅色散补偿，环形谐振器，虚相位阵列，沉积了加热金属的相位平板光栅，连接基于高阶模光纤的长周期光栅的光开关，多腔反射滤波器等，但是真正商用的产品不多[10]。

对于克服偏振模色散（PMD），目前有两种方案，一是在线路上解决PMD问题。采用新的，性能好的，低PMD系数的光纤，以及光信号采用新的调制格式，使光信号不易受PMD的影响。这种方法成本较低，只能用于新的光纤。第二种方法是采用PMD补偿技术，对PMD动态地进行调节和管理。这种方法价格昂贵，但是可以允许网络运营商继续使用