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色散補(bǔ)償器

?色散補(bǔ)償器是一種用于光纖通信中的重要設(shè)備,其主要功能是解決光纖傳輸過程中由于色散效應(yīng)引起的信號失真問題。隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的廣泛普及,色散補(bǔ)償器在光通信系統(tǒng)中的作用也變得愈發(fā)重要。

在光纖通信中,光信號是通過一根光纖進(jìn)行傳輸?shù)?。然而,由于光信號在光纖中傳播速度的不同,會(huì)導(dǎo)致信號的擴(kuò)展和畸變,從而降低了通信質(zhì)量。這主要表現(xiàn)為信號的失真和衰減,使得光信號無法正常傳輸和解碼。為了解決這個(gè)問題,色散補(bǔ)償器應(yīng)運(yùn)而生。

目錄

基本介紹 編輯本段

色散補(bǔ)償器是一種用于補(bǔ)償傳輸媒介中產(chǎn)生的色散的設(shè)備裝置。多通道的色散補(bǔ)償技術(shù)成為促進(jìn)光纖通信發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) ,由于色散補(bǔ)償光纖( DCF) 損耗大 , 光纖的非線性強(qiáng) , 而且用 DCF很難實(shí)現(xiàn)大范圍的色散斜率的補(bǔ)償。對于1550nm外調(diào)制光纖干線/超干線而言,色散補(bǔ)償器的存在可以有效解決色散補(bǔ)償?shù)膯栴}。常見的色散補(bǔ)償器有串聯(lián)的窄帶光纖光柵、取樣光纖光柵、以及具有低串?dāng)_的光纖光柵色散補(bǔ)償器。

工作原理 編輯本段

色散補(bǔ)償器是利用光的頻率特性來調(diào)節(jié)信號的相位和時(shí)間延遲,從而抵消或減小色散引起的信號失真。一般來說,色散補(bǔ)償器主要包括色散模塊和補(bǔ)償模塊兩部分。色散模塊用于探測和測量信號的色散程度,而補(bǔ)償模塊則根據(jù)色散度的反饋信息,調(diào)整和糾正信號的相位和時(shí)間延遲,以達(dá)到補(bǔ)償色散的效果。

?應(yīng)用作用 編輯本段

光通信使用的G.652標(biāo)準(zhǔn)光纖在1550nm波長窗口的色散值為17ps/nm.km。1550nm外調(diào)制傳輸系統(tǒng)光纖鏈路色散的容差比SDH等數(shù)字通信1550nm光鏈路要小得多,僅為1100ps左右,因此,對于1550nm外調(diào)制光纖干線/超干線而言,必須盡力解決好色散補(bǔ)償問題。

常見分類 編輯本段

啁啾( chirp ) 光纖光柵對常規(guī)光纖的色散進(jìn)行補(bǔ)償 , 具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、插入損耗小和性能可靠等多方面的優(yōu)點(diǎn) , 因此成為一種很有前景色散補(bǔ)償方案。在光纖光柵對多信道光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行色散補(bǔ)償時(shí) , 由于光纖光柵存在帶外反射 , 會(huì)引入線性串?dāng)_ . 多信道的色散補(bǔ)償可以采用串聯(lián)的窄帶光纖光柵、寬帶光纖光柵、多信道光纖光柵( 如超疊加光纖光柵、強(qiáng)度取樣光柵和相位取樣光纖光柵 ) 等多種方式來進(jìn)行。

串聯(lián)窄帶

串聯(lián)的窄帶光纖光柵具有制作工藝成熟、群時(shí)延紋波小和反射譜特性好、可以對各個(gè)信道的色散分別進(jìn)行補(bǔ)償、能夠?qū)π诺拦β蔬M(jìn)行均衡和抑制四波混頻和交叉相位調(diào)制效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。在信道數(shù)不是很多時(shí) , 用窄帶光纖光柵進(jìn)行色散補(bǔ)償仍是一種較好的選擇。
但是 , 多波長色散補(bǔ)償需要多個(gè)相位掩模板、需要封裝的光纖光柵的數(shù)量較多 , 因此成本會(huì)增加 , 色散補(bǔ)償器的體積也很難做得很小 , 由于背景損耗和熔接損耗等問題的影響 ,插損也會(huì)增大 , 受到這些因素的限制 , 當(dāng)信道數(shù)很多時(shí) , 需要使用多波長光纖光柵。

取樣

在相同的工藝條件下 , 取樣光纖光柵和超疊加光纖光柵的寫入誤差要大于窄帶光纖光柵 . 這是由于取樣光纖光柵和超疊加光纖光柵具有復(fù)雜的折射率調(diào)制 , 折射率調(diào)制的幅度和相位誤差對光纖光柵的影響更為嚴(yán)重 , 導(dǎo)致光纖光柵的特性有不同程度的惡化 . 此外 , 考慮到光致折射率調(diào)制的飽和效應(yīng) ,當(dāng)信道數(shù)增大時(shí)光纖光柵的相位和幅度都會(huì)產(chǎn)生畸變 , 這就大大限制 了更多信道光纖 光柵的制作 . 因此 , 人們又發(fā)明了相位取樣光纖光柵 . 它的取樣函數(shù)通過制作相位掩模板實(shí)現(xiàn) , 其寫入過程和寫入普通光纖光柵一樣簡單 , 適于進(jìn)行批量生產(chǎn) , 是一種很有應(yīng)用前景的技術(shù)。

色散補(bǔ)償器

這種色散補(bǔ)償器由幾個(gè)波長交錯(cuò)的多波長光纖光柵組成 , 它對線性串?dāng)_和非線性串?dāng)_都具有一定的抑制能力 , 其結(jié)構(gòu)簡單 , 系統(tǒng)成本增加很少 , 而且沒有額外的插損。
由于非線性串?dāng)_( 交叉相位調(diào)制和四波混頻效應(yīng) ) 主要是由鄰近信道引起的 , 因此 , 實(shí)際上不需要對每一個(gè)信道間都引入隨機(jī)時(shí)延差 , 而只要在鄰近信道間引入隨機(jī)時(shí)延差就可以了 , 所以 , 圖所示的這種色散補(bǔ)償器 , 只在鄰近信道間引入隨機(jī)時(shí)延差來抑制交叉相位調(diào)制和四波混頻效應(yīng)。
它同時(shí)具有了串聯(lián)的窄帶光纖光柵和取樣光纖光柵的優(yōu)點(diǎn) , 與窄帶光纖光柵相比 , 它所用的光纖光柵的數(shù)量大為減少 , 不會(huì)受到背景損耗的限制 , 需要封裝的光纖光柵的數(shù)量少 , 而且色散補(bǔ)償器的體積也很小 ; 另一方面 , 它的串?dāng)_性能會(huì)優(yōu)于單個(gè)的取樣光纖光柵 , 而且 , 在不給系統(tǒng)帶來額外的成本和損耗的條件下 , 還能夠有效地抑制系統(tǒng)的交叉相位調(diào)制和四波混頻效應(yīng) , 因此 , 能獲得更好的性價(jià)比。

?性能特點(diǎn) 編輯本段

色散補(bǔ)償器的使用可以有效提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量和容量。首先,它可以降低信號的失真,保證信號正常傳輸。其次,它可以提高光纖傳輸?shù)膸捄退俾剩沟猛ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的容量可以更好地滿足不斷增長的通信需求。此外,色散補(bǔ)償器還可以減少錯(cuò)誤碼率,增強(qiáng)信號穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)的色散補(bǔ)償器主要基于電子學(xué)調(diào)制原理,但是對于高速寬帶通信來說,傳統(tǒng)的電子補(bǔ)償已經(jīng)不能滿足需求。因此,人們開始研究和開發(fā)基于光學(xué)調(diào)制原理的色散補(bǔ)償器,如基于索爾茲堡晶體的全光補(bǔ)償器等。它的應(yīng)用能夠有效解決由色散引起的信號失真問題,并提高光纖通信的傳輸質(zhì)量和容量。

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