1、設計需求

本案例是基于啁啾光纖光柵實現對光纖通信系統的色散補償，構建了后置色散補償系統、前置色散補償系統和混合色散補償系統。基于OptiSystem仿真軟件實現了三種不同結構的基于啁啾光纖光柵色散補償的光纖通信系統，通過眼圖評估系統通信性能。

2、系統設計

仿真系統調制格式采用NRZ碼型，激光頻率為193.1 THz，傳輸鏈路采用單模光纖傳輸鏈路，利用啁啾光纖光柵進行色散色度補償，同時利用EDFA光放大器實現損耗補償。最后信號在接收模塊進行信號解調與分析。模塊中的Loop Control器件控制鏈路傳輸次數，其中，SMF的色散系數為16 ps/nm·km，色散斜率系數為0.08 ps/nm2·km，衰減量為0.2 dB/km，單程中SMF長度為80 km。光纖傳輸系統總共傳輸320 km。

2.1后置色散補償系統

圖示為后置色散補償系統，啁啾光纖光柵置于單模光纖后，對信號傳輸過程中產生的色散進行補償。在未進行色散補償的情況下，即將光路中的啁啾光纖光柵去除，此時接收端的信號眼圖如圖所示，可以看到眼圖混亂，誤碼率為1。當采用啁啾光纖光柵時，色散量設置為-1280 ps/nm·km，在10Gbit/s傳輸速率的情況下接收端的信號眼圖如圖所示，可以看到誤碼率為6.05e-20，Q因子為9.03，眼圖張開度好，信號質量佳。

2.2前置色散補償系統

圖示為前置色散補償系統，啁啾光纖光柵置于單模光纖前，對信號傳輸過程中產生的色散進行預補償。

2.3混合色散補償系統

圖示為混合色散補償系統，兩個啁啾光纖光柵分別置于單模光纖前部和后部，對信號分別進行預補償和產生色散后的補償。該方案結合了后置色散補償方式和前置色散補償方式的特點。

3、結果分析

為了探究不同入射光功率對應的系統性能，設置仿真系統光功率在-10~10 dBm范圍內掃描。圖展示的是在10 Gbit/s傳輸速率的情況下三種光纖通信系統中的Q值隨著入纖光功率的變化而變化的曲線圖。

圖. 入纖光功率變化與傳輸信號的Q值變化曲線

由圖可知，傳輸信號的Q值變化曲線均存在峰值。當入纖光功率從-10 dBm逐漸增加的過程中，信號的Q值逐漸得到提高。但達到一定值時，信號的Q值逐漸降低。表明信號對應三種方案存在最佳入纖光功率。采用混合型方案的光通信系統的信號質量最好，混合型色散補償方案的信號傳輸性能優于后置和前置色散補償方案?；旌闲蜕⒀a償方案對應最佳光功率為5 dBm，眼圖如圖所示，對應的誤碼率接近為0，Q值為46.37。

為了探究不同傳輸距離下對應的系統性能，設置仿真系統中的Loop Control器件鏈路傳輸次數在1~15范圍內掃描，對應光纖傳輸系統傳輸160~2400 km。圖展示的是在10 Gbit/s和40 Gbit/s傳輸速率的情況下混合色散補償系統中的Q值隨著光纖傳輸距離的變化而變化的曲線圖。隨著傳輸距離的增加，信號的傳輸質量也相應下降。同時對比10 Gbit/s和40 Gbit/s傳輸速率下系統性能，發現隨著傳輸速率的提高，質量相應的下降。其中10 Gbit/s混合色散補償系統實現了2400 km遠距離的傳輸。

4、總結展望

本案例設計并仿真了基于啁啾光纖光柵色散補償的光纖通信系統，對比了后置色散補償系統、前置色散補償系統和混合色散補償系統的性能差異，最終10 Gbit/s混合色散補償系統實現了2400 km遠距離的傳輸。

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