色散補償在光纖通信中的重要作用

色散補償在光纖通信中的重要作用
光纖色散是由於光纖所傳送信號的不同頻率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起傳輸信號畸變的一種物理現象。所謂群速度就是光能在光纖中的傳輸速度。所謂光信號畸變，一般指脈衝展寬。
光纖中的色散可分為材料色散、波導色散、模式色散。材料色散和波導色散也稱為模內色散，模式色散也稱為模間色散。材料色散是由於光纖材料的折射率隨光源頻率的變化引起的，不同光源頻率所所應的群速度不同，引起脈衝展寬。波導色散是由於模傳播常數隨波長的變化引起的，與光纖波導結構參數有關，它的大小可以和材料色散相比擬。材料色散和波導色散在單模光纖和多模光纖中均存在。模式色散是由於不同傳導模在某一相同光源頻率下具有不同的群速度，所引起的脈衝展寬。模式色散主要存在於多模光纖中。簡而言之，材料色散和波導色散是由於光纖傳輸的信號不是單一頻率所引起的，模式色散是由於光纖傳輸的信號不是單一模式所引起的。
在光纖中，不同速度的信號傳過同樣的距離會有不同的時延，從而產生時延差，時延差越大，表示色散越嚴重。因而，常用時延差來表示色散程度。時延並不表示色散值，時延差用於表示色散值。若各信號成分的時延相同，則不存在色散，信號在傳輸過程中不產生畸變。時延差可由信號各頻率成分的傳輸速度不同所引起，也可由信號各模式的傳輸速度不同所引起。
光纖色散造成的係統性能損傷
與光纖色散有關的係統性能損傷可以由多種原因引起，比較重要的有兩類：碼間幹擾、模分配噪聲等。
1.碼間幹擾
光纖色散會導致所傳輸光脈衝的展寬。實際接收波形是由激光器的許多根線譜構成的，既便接收機能對單根線譜形成的波形進行理想均衡，但由於每根線譜產生的相同波形所經曆的色散不同而前後錯開，使結合的波形不同於單根線譜波形，仍會造成非理想均衡。
2.模分配噪聲
這是由於光纖的色散作用與激光器的光譜特性相結合產生的係統損傷。雖然激光器各譜線的功率總和是一定的，但各根譜線的功率是隨機起伏的。當激光器的各譜線經過光纖後，由於光纖的固有色散使不同波長的譜線產生不同的延時，造成不同比特的接收波形不同，形成接受脈衝的展寬。
色散補償技術
(1)首先采用色散補償光纖（DCF）對傳輸線路的色散性能進行補償是 一項比較成熟的技術。
色散補償光纖（DCF）是一種特製的光纖，其色度色散為負值，恰好與G.652光纖相反，可以抵消G.652常規色散的影響。其色散係數典型值為-90ps/（nm·Km），因而DCF隻需在總線路長度上占G.652 光纖的長度的1/5,即可使總鏈路色散值接近於零。
但衰耗大（約為0.5dB/km）需使用EDFA來補償，且對強光產生嚴重的非線性效應，應與避免。采用DCF來進行色散補償是一種無源補償方法，十分簡單易行。 如在DWDM係統中已采用的色散補償器可能就是由DCF等構成。
(2)還有其他類型的色散補償器，如采用采用啁啾光柵做色散補償，其色散補償量標稱值為40公裏、60公裏和80公裏，做成單板。在STM-64係統采用G.652光纖色散受限傳輸距離為80km。建議傳輸距離在80km~100km，采用40km的補償器進行補償，傳輸距離在100km~120km，采用60km的補償器進行補償。
（3)利用非線性光學效應壓縮色散
具體是指利用Kerr效應之一的自相位調製特性。