色散補償
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2022-02-19
色散補償的實例教程
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。
展開 在本文章中，我們將展示色散補償方案如何影響系統性能。色散的脈沖展寬效應導致相鄰位周期中的信號重疊。這稱為碼間干擾（ISI）。展寬是距離和色散參數D的函數。色散參數以ps/nm/km為單位，隨光纖的變化而變化。它也是波長的函數。對于標準單模光纖（SMF），在1.55um波長范圍內，D值通常大約為17ps/nm/km。對于色散位移光纖（DSF），在同一窗口中的最大值為3.3ps/nm/km。非零色散光纖（NDF）的色散范圍為1～6ps/nm/km或-1～6ps/nm/km。
對于外部調制光源，受色散限制的傳輸距離為
當D=16 ps/（km nm）和2.5 Gbps時，L≈ 500km，而在10gbps比特率下，它下降到30km。色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
用DCF進行前、后、對稱補償
前、后和對稱補償配置如圖1、圖2和圖3所示。在我們的模擬中，我們在每根光纖后面使用了光放大器來補償跨距損耗。SMF的色散參數為120km長和16ps/nm-km。因此，總累積色散為16×120=1920 ps/nm。這種很大的色散可以通過使用一個24公里長、色散為-80 ps/km nm的DCF來補償。總傳輸距離為120×2=每種情況240公里。在補償后的情況下，DCF放在SMF之后。在對稱補償情況下，光纖的放置順序為SMF、DCF、DCF、SMF。
展開 在本文章中，我們將展示色散補償方案如何影響系統性能。色散的脈沖展寬效應導致相鄰位周期中的信號重疊。這稱為碼間干擾（ISI）。展寬是距離和色散參數D的函數。色散參數以ps/nm/km為單位，隨光纖的變化而變化。它也是波長的函數。對于標準單模光纖（SMF），在1.55um波長范圍內，D值通常大約為17ps/nm/km。對于色散位移光纖（DSF），在同一窗口中的最大值為3.3ps/nm/km。非零色散光纖（NDF）的色散范圍為1～6ps/nm/km或-1～6ps/nm/km。
對于外部調制光源，受色散限制的傳輸距離為
當D=16 ps/（km nm）和2.5 Gbps時，L≈ 500km，而在10gbps比特率下，它下降到30km。色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
用DCF進行前、后、對稱補償
前、后和對稱補償配置如圖1、圖2和圖3所示。在我們的模擬中，我們在每根光纖后面使用了光放大器來補償跨距損耗。SMF的色散參數為120km長和16ps/nm-km。因此，總累積色散為16×120=1920 ps/nm。這種很大的色散可以通過使用一個24公里長、色散為-80 ps/km nm的DCF來補償。總傳輸距離為120×2=每種情況240公里。在補償后的情況下，DCF放在SMF之后。在對稱補償情況下，光纖的放置順序為SMF、DCF、DCF、SMF。
展開 在本文章中，我們將展示色散補償方案如何影響系統性能。色散的脈沖展寬效應導致相鄰位周期中的信號重疊。這稱為碼間干擾（ISI）。展寬是距離和色散參數D的函數。色散參數以ps/nm/km為單位，隨光纖的變化而變化。它也是波長的函數。對于標準單模光纖（SMF），在1.55um波長范圍內，D值通常大約為17ps/nm/km。對于色散位移光纖（DSF），在同一窗口中的最大值為3.3ps/nm/km。非零色散光纖（NDF）的色散范圍為1～6ps/nm/km或-1～6ps/nm/km。
對于外部調制光源，受色散限制的傳輸距離為
當D=16 ps/（km nm）和2.5 Gbps時，L≈ 500km，而在10gbps比特率下，它下降到30km。色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
用DCF進行前、后、對稱補償
前、后和對稱補償配置如圖1、圖2和圖3所示。在我們的模擬中，我們在每根光纖后面使用了光放大器來補償跨距損耗。SMF的色散參數為120km長和16ps/nm-km。因此，總累積色散為16×120=1920 ps/nm。這種很大的色散可以通過使用一個24公里長、色散為-80 ps/km nm的DCF來補償。總傳輸距離為120×2=每種情況240公里。在補償后的情況下，DCF放在SMF之后。在對稱補償情況下，光纖的放置順序為SMF、DCF、DCF、SMF。
展開 在本文章中，我們將展示色散補償方案如何影響系統性能。色散的脈沖展寬效應導致相鄰位周期中的信號重疊。這稱為碼間干擾（ISI）。展寬是距離和色散參數D的函數。色散參數以ps/nm/km為單位，隨光纖的變化而變化。它也是波長的函數。對于標準單模光纖（SMF），在1.55um波長范圍內，D值通常大約為17ps/nm/km。對于色散位移光纖（DSF），在同一窗口中的最大值為3.3ps/nm/km。非零色散光纖（NDF）的色散范圍為1～6ps/nm/km或-1～6ps/nm/km。
對于外部調制光源，受色散限制的傳輸距離為
當D=16 ps/（km nm）和2.5 Gbps時，L≈ 500km，而在10gbps比特率下，它下降到30km。色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
用DCF進行前、后、對稱補償
前、后和對稱補償配置如圖1、圖2和圖3所示。在我們的模擬中，我們在每根光纖后面使用了光放大器來補償跨距損耗。SMF的色散參數為120km長和16ps/nm-km。因此，總累積色散為16×120=1920 ps/nm。這種很大的色散可以通過使用一個24公里長、色散為-80 ps/km nm的DCF來補償。總傳輸距離為120×2=每種情況240公里。在補償后的情況下，DCF放在SMF之后。在對稱補償情況下，光纖的放置順序為SMF、DCF、DCF、SMF。
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使用簡單的橫向數字濾波器補償光纖色散，并且通過恒模算法（CMA）實現自適應偏振解復用。然后使用改進的Viterbi-Viterbi相位估計算法（在兩個極化上共同工作）來補償發射器和本地振蕩器（LO）之間的相位和頻率失配。數字信號處理完成后，信號被發送到檢測器和解碼器，然后發送到BER測試裝置進行直接誤差計數。
選擇的理由如下： 選擇NRZ調制格式，因為經NRZ調制的光信號具有緊湊的頻譜特性，調制和調解結構簡單，在10G和一部分40G系統中得到廣泛應用，一直被作為中短距離光纖通信系統中的主要調制格式，通過色散管理和終端可調色散補償技術，NRZ調制格式在終端傳輸距離普通光纖獲得良好的光傳輸性能。
GLAD：光學參量振蕩器5個月前
當色散能夠補償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導致光束的橫向剪切，引起效率降低。當三矢量相互平行且△k矢量為0時必然會發生強耦合作用。常規色散材料會導致△k不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點，可以將△k減小到0，從而獲得強耦合作用。
系統描述
本例介紹了諧振腔內的OPA過程，即OPO過程。
色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
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使用簡單的橫向數字濾波器補償光纖色散，并且通過恒模算法（CMA）實現自適應偏振解復用。然后使用改進的Viterbi-Viterbi相位估計算法（在兩個極化上共同工作）來補償發射器和本地振蕩器（LO）之間的相位和頻率失配。數字信號處理完成后，信號被發送到檢測器和解碼器，然后發送到BER測試裝置進行直接誤差計數。
GLAD：光學參量振蕩器11個月前
當色散能夠補償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導致光束的橫向剪切，引起效率降低。當三矢量相互平行且Dk矢量為0時必然會發生強耦合作用。常規色散材料會導致Dk不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點，可以將Dk減小到0，從而獲得強耦合作用。</p><p><strong>系統描述</strong></p><p>本例介紹了諧振腔內的OPA過程，即OPO過程。
色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
圖6.DPSK系統布局
圖7為色散補償光纖以40gb /s速度傳輸300km后的眼圖。
圖7.傳輸300km后眼圖
圖6.經過線性啁啾光纖光柵色散補償后脈沖
我們可以看到，用光纖光柵設計的色散幾乎可以完全補償。
綜上所述，在本課中，我們演示了如何使用OptiGrating設計的光柵獲得的反射光譜來實現OptiSystem中的色散補償。
