色散补偿光纤技术

在常规单模光纤线路组成的传输系统中进行升级扩容,系统传输速率的提高和工作波长的更换会使光纤色散成为限制中继传输距离的主要因素。这对于采用光强直接调制和直接检测(IM-DD)的光纤传输系统来说显得尤为突出,因此,色散补偿技术成为当前一个热门研究课题。近年来,国内外学者提出了多种色散补偿的方法,如预啁啾技术、色散补偿光纤、色散均衡器、色散支持传输、光相位共轭和光孤子波传输等。其中,采用色散补偿光纤的方法具有补偿效果显著、频带宽和实施简便等主要特点,是一种很有前景的色散补偿技术。

中文名：色散补偿光纤技术

外文名：Dispersioncompensatingfiber

1、色散补偿原理

色散补偿光纤（DCF）在1550nm光波长附近有较大的负色散,用这种光纤与常规单模光纤(即G.652光纤)串接组成传输线路,可以补偿常规单模光纤在该光波长处的正色散,以延长中继距离。为了获得显著的补偿效果,DCF与常规单模光纤长度的选择应符合下式要求:

D(λs)L+Dc(λs)Lc=0

式中,D(λs)和Dc(λs)分别为常规单模光纤和DCF在工作波长λs的色散系数,L和Lc分别为常规单模光纤和DCF的长度。

采用DCF作色散补偿后,系统中继传输距离得以延长,但这会导致线路传输衰减的增加,为此,在采用DCF作色散补偿的传输系统中,通常还需接入掺铒光纤放大器(EDFA)以补偿衰减的增加,如下图所示。

目前已有的DCF大致可分成两类:一类是基于基模设计的光纤,即使纤芯具有高相对折射率差Δ和采用多包层结构,以便增加基模的负波导色散;另一类是基于高阶模设计的光纤,即使光纤处于双模(LP01、LP11)同时传输的状态,利用接近截止波长处工作的LP11模产生很高的负色散。双模DCF的色散补偿特性很理想,而且有潜在的高效率,但在实施补偿过程中需要额外的器件,如模间转换器和偏振旋转器等,因此目前尚未向实用化方向发展。

采用DCF作色散补偿主要具有以下优点,(1)补偿效果显著,系统工作稳定;(2)实施简便,补偿光纤可存贮于线盘上,接入传输系统即可实现补偿;(3)色散补偿量可控制,可按照系统实际需要的补偿量进行调整;(4)能实现宽带补偿,从而实现高密度波分复用。据报道,日本NTT公司在1000km的常规单模光纤线路上,用了172.5km的DCF和12个EDFA成功地进行了16个信道×10Gbit/s的光FDM传输,可见这种色散补偿技术对已建成的常规单模光纤传输系统的升级扩容较为适用。