任务书-光纤通信中的色散补偿技术及仿真

高速光纤通信的色散补偿技术2015学年第1学期考试科目光纤通信原理姓名年级2014级专业电子科学与技术2015年1月15日高速光纤通信系统的色散补偿问题###（重庆邮电大学光电工程学院重庆400065）摘要：本文首先对色散进行了较全面的概述，提出并分析各项光纤参数对通信系统的影响。

简单的说明了色散补偿的原理，介绍了当代的几种光纤色散补偿技术，进而将这些方法进行多方面的比较分析，展望色散补偿研究前景。

关键词：光纤通信；色散补偿；脉冲展宽；比较；Optical communication system of dispersion problems andcompensation research####(The Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China) Abstract:This paper first to dispersion is comprehensive overview of, put forward and analysis the optical fiber parameters on the influence of the communication system. A short description of the dispersion compensation principle, this paper introduces several kinds of contemporary optical fiber dispersion compensation technology, and a lot of these methods of comparative analysis, looking to the dispersion compensation research prospect.Key word:Optical Fiber Communication;Dispersion Compensation;Pulse Broadening;Compare;0 前言近年来，随着电信业务的发展和需求的不断增长，需要传输系统提供更高的容量，目前普遍采用波分复用技或提高传输速率来增加系统的容量。

光纤通信系统中的色散赔偿问题综述1.Introduction光纤通信含有高速率、大容量、长距离以及抗干扰性强等特点。

但损耗和色散是长久妨碍光纤通信向前发展的重要因素。

随着着损耗问题的解决，色散成为决定光纤通信系统性能优劣的重要因素。

如何控制色散方便提高光纤通信系统的性能，成为光纤通信研究的热门课题之一。

现在对于光纤的色散已经提出了诸多赔偿办法，重要有色散赔偿光纤（DCF），啁啾光纤光栅，均匀光纤光栅，相位共轭（中点谱反转），全通滤波器、预啁啾等。

随着以上各办法缺点的暴露，学者们提出了光孤子色散赔偿技术，又相继提出了色散管理孤子，密集色散管理孤子等技术。

色散管理成为近年来光纤通信前沿研究的重要热点。

2.Concept of Dispersion由于信号在光纤中是由不同的波长成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的波长成分和模式成分有不同的传输速率，从而引发色散。

也能够从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是说光脉冲在通过光纤传输期间，其波形随时间发生展宽，这种现象称为光纤的色散。

3.Dispersion Causes普通把光纤中的色散分为三种类型：模式色散、模内色散和偏振色散。

a)模式色散模式色散是多模光纤才有的。

多模光纤中，即使是同一波长，模式不同传输速度也不同，它所引发的色散称为模式色散。

不同模式的光在光纤中传输时的传输常数不同，从而使传输同样长的距离后，不同模式的光波之间产生了群时延差，假设光纤能够传输多个模式，其中高次模达成输出端所需的时间较长，成果使入射到光纤的脉冲，由于不同模式达成的时间不同，或者说群时延不同，在输出端发生了脉冲展宽。

b)模内色散模内色散亦称颜色色散或多色色散。

重要是由于光源有一定带宽，信号在光纤中会有不同的波长成分，信号的不同波长分量含有不同的群速度，成果造成光脉冲的展宽。

模内色散涉及材料色散和波导色散。

c)偏振色散普通的轴对称单模光纤是违反“单模”名称的。

事实上有可能传输着两个模，即在光纤横截面上的两个正交方向(设为x 方向与y 方向)上偏振的(即在这些方向上含有场分量的)偏振模，同时由于实际的光纤中必然存在着某些轴不对称，那么，光纤会存在双折射，模传输常数β对于x，y 方向偏振模稍有不同，就会使这两个模式的传输速度不同，由此引发的色散叫偏振色散。

光纤通信中的色散补偿实验仿真摘要：本文介绍了，光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法，同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。

关键词：光纤通信色散补偿 Optisystem仿真The Dispersion Compensation In Optical FiberCommunicationYanlong Yuan(Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics,Electronic Science and Technology)Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation1.概述目前，光纤线性通信已不能满足现在信息处理传输的要求，因为它存在着三个主要的缺陷：其一是光纤的色散，其二是光纤损耗,其三是非线性。

低损耗光纤和掺铒光纤放大器的广泛应用解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题。

光纤的色散又能有效抑制四波混频等非线性效应，因此，色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。

《能力拓展训练》报告题目：光通信中的色散管理及补偿技术专业班级：电子09０1班学生姓名：指导教师: 刘金根武汉理工大学信息工程学院２0１２年07月１3日能力拓展训练任务书学生姓名：专业班级：电子0901指导教师:刘金根工作单位:信息工程学院题目：光通信中的色散管理及补偿技术初始条件：具有扎实的电子科学及技术专业基本理论和系统的专业知识;具备初步的文献查阅和专题调研技能；一定的中英文文献阅读及综合能力。

要求完成的主要任务:１。

在电子科学及技术专业体系范围内确定选题，题目自拟。

２。

查阅及选题相关的文献资料，通过对文献资料的阅读分析及综合，写出调研报告;要求报告内容的可读性强,撰写格式规范，图标的使用正确,参考文献的引用恰当；字数不少于6000字，参考文献不少于1０篇，其中外文文献不少于2篇。

时间安排：1.2０1２年7月9日集中，布置能力拓展训练任务;讲解训练具体实施计划、报告格式的要求及答疑事项。

2．2０12年７月9日至201２年7月１2日完成选题的确定、资料查阅、能力拓展训练报告的撰写。

3．2012年7月13日提交能力拓展训练报告书，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日系主任(或责任教师)签名：年月日目录摘要ﻩ错误!未定义书签。

Abstrａct (I)1 绪论ﻩ错误!未定义书签。

2 光纤色散的基本介绍ﻩ错误!未定义书签。

2。

1 光纤色散的基本概念...................................................错误!未定义书签。

2。

2 光纤色散的种类...........................................................错误!未定义书签。

2。

3光纤色散表示法ﻩ错误!未定义书签。

２．4光纤色散及传输速率的关系...................................错误!未定义书签。

2.5 光纤色散导致光脉冲展宽分析ﻩ错误!未定义书签。

光纤通信系统中色散补偿技术光纤通信系统中色散补偿技术蒋玉兰浙江华达集团富阳，31 1400 【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数色散，以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。

文章还详细说明了各种补偿技术原理，并比较其优缺点。

最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。

1概述光纤通信的发展方向是高速率、大容量。

它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s发展到SDH 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s。

现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。

同时，光纤的结构从G652、G653、G654，发展到G655，以及G652C类。

光纤的技术指标很多，其中色散是其主要的技术指标之一。

色散就是指不同颜色不同频率的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。

单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。

这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。

对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU一T将这种光纤定名为G655。

G655光纤在 1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.110.0pb/nm·km）。

其色散值可以是正，也可以是负。

若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。

同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。

自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤G652的光缆，这类光缆工作在1550nm 波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。

所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题。

光纤色散产生的因素有材料色散、波导色散、模式色散等等。

但主要是前面两项因素引起不同波长的光在光纤中传播造成群时延差。

解决光信号色散引起群时延差的方法就是色散补偿技术。

光纤通信中的色散补偿技术研究随着现代通信技术的不断发展和应用，网络通信的传输速率已达到了Gbps级别，如光纤通信作为现代化通信技术的代表，也在不断地创新和进步中。

光纤通信中的一大难题就是色散补偿技术研究。

本文将从色散补偿的定义、作用及发展历程、常见的色散补偿技术以及未来展望四个方面阐述光纤通信中的色散补偿技术研究。

一、色散补偿的定义、作用及发展历程光在光纤中的传输损耗分为衰减损耗和色散损耗。

而色散是指在光纤中传输的短脉冲信号由于频率成分不同，传输速度也不同，导致在接收端时产生的信号失真，从而影响通信质量。

色散是光纤通信中最主要的非线性影响之一，对光纤的信号传输质量影响非常大。

因此，为了降低色散对信号的影响，提高光纤通信的传输质量，产生了色散补偿技术。

所谓色散补偿，就是为了抵消被随着光在光纤中的传输而带来的色散效应，使得信号在光纤中的传输过程中保证其波形的完整性和稳定性，从而使得与光纤通信相关的应用得到了进一步的提高。

色散补偿技术起源于20世纪70年代。

最初的色散补偿方案是采用相对简单的信号加上反向的信号渐变来补偿色散。

随着光棒、皮尔斯反射器、光纤布拉格光栅等新颖元件的发明及其不断的发展，导致色散补偿技术逐渐趋于完善。

二、常见的色散补偿技术目前，色散补偿技术主要分为被动色散补偿、主动色散补偿和混合色散补偿三种。

其中，被动色散补偿技术的原理是利用专用的光学器件把传输信号的波长进行引导，并通过一定的制造工艺，实现信号波形的优化，从而减少或抵消色散效应。

主动色散补偿技术则是利用光载荷流体进行调制，使得不同波长的光速度发生变换，从而达到调整光信号的效果。

混合色散补偿其实就是将前两种技术相结合，产生更加复杂的色散补偿方案，实现色散的更高效减少。

从具体的应用范围来看，被动色散补偿技术主要适用于高速中长距离传输。

这是由于，被动色散补偿的补偿机制固定、稳定，适用于光路在传输过程中对信号进行的完整性保护。

而主动色散补偿技术，适用于灵活的波长调制应用。

光纤通信中的色散补偿实验仿真摘要：本文介绍了，光纤通信中色散补偿的概念、分类、影响及补偿方法，同时利用Optisystem软件仿真模拟了色散补偿光纤、FBG补偿、啁啾光纤光栅等色散补偿方案。

关键词：光纤通信色散补偿Optisystem仿真The Dispersion Compensation In Optical FiberCommunicationYanlong Yuan(Beijing Institute of Technology, School of Opto-electronics,Electronic Science and Technology)Abstract: This paper introduces, the concept, classification and the influence and the compensation methodsoptical of dispersion compensation in fiber communication, and use Optisystem software simulation the dispersion compensation fiber, FBG compensation, chirp optical fiber grating, the dispersion compensation scheme. Keywords: optical fiber communication dispersion compensation Optisystem simulation1.概述目前，光纤线性通信已不能满足现在信息处理传输的要求，因为它存在着三个主要的缺陷：其一是光纤的色散，其二是光纤损耗,其三是非线性。

低损耗光纤和掺铒光纤放大器的广泛应用解决了高速光纤通信系统的传输损耗问题。

光纤的色散又能有效抑制四波混频等非线性效应，因此，色散问题已成为光纤通信系统进行升级扩容的主要障碍。

光纤色散补偿技术光纤的色散分类不同的光分量不同的模式或不同的频率等通常以不同的速度在光纤中传输，这种现象称为色散。

色散是光纤的一种重要的光学特性，色散引起光脉冲的展宽、严重限制了光纤的传输容量及带宽。

对于多模光纤，起主要作用的色散机理是模式色散或称模间色散即不同的模以不同的速度传输引起的色散。

对于单模光纤，起主要作用的色散机理是色度色散或称模内色散即不同的光频率在不同的速度下传输引起的色散〕。

由于多模光纤受模间色散的限制，传输速率不能超过100Mb/s，单模光纤则比多模光纤更优越，在长途干线实际应用中用的也都是单模光纤，此处也仅考虑单模光纤的色散。

单模光纤的模内色散主要是材料色散和波导色散。

材料色散是指由于频率的变化导致介质折射率变化而造成的传输常数或群速变化的现象;波导色散是指由于频率的变化导致波导参数变化而造成的传输常徽或群速变化的现象。

模内色散主要是实际光源都是复色光源的结果。

另外在单模光纤中，实际上传输着两个相互正交的线性偏振模式，但由于光纤的非圆对称、边应力、光纤扭曲、弯曲等造成轻微的传输速度差，从而形成偏振模色散。

高速光纤通信系统需要色散补偿目前，全世界范围内，已经教设的1.3 µ m零色散光纤总长度超过5000万公里，而我们知道现在光纤通信系统的工作波长为1.5µm，这样光纤就存在D≈16ps/kmnm的色散、该色散限制光通信系统的传输速度在2Gb/s以下。

即使是新教设的光纤、为了限制四波混频现象也仍需使用非零色散位移光纤。

故为了克服色散对通信距离及通信速率的限制，必须对光纤进行色散补偿。

另外，随着光纤通信和色散补偿方案的迅速发展，一些高速传输系统的传输速率已达到几十甚至几百Gb/s以上。

这时，偏振模色散的影响亦不可忽视光纤色散补偿方案目前，已有多种群速度色散补偿方案被提出，如后置色散补偿技术、前置色散补偿技术、色散补偿滤波器、高色散补偿光纤DCF技术和凋啾光纤光栅色散补偿技术，以及光孤子通信技术等。

光纤课程设计色散补偿一、教学目标本课程的目标是让学生了解和掌握光纤课程设计中的色散补偿技术。

通过本课程的学习，学生应能理解色散的概念及其对光纤通信系统的影响，掌握色散补偿的原理和常用的补偿方法，并能够运用这些知识解决实际问题。

具体的学习目标包括：1.知识目标：•描述光纤通信中色散的类型和原因。

•解释色散对光纤通信系统性能的影响。

•阐述色散补偿的原理和方法。

•掌握色散补偿技术的应用和效果。

2.技能目标：•能够计算光纤通信系统中色散的影响。

•能够选择合适的色散补偿方法并进行设计。

•能够分析实际系统中的色散补偿效果。

3.情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和解决问题的能力。

•增强学生对光纤通信技术的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括色散的基本概念、色散对光纤通信系统的影响、色散补偿的原理和常用的补偿方法。

具体的教学内容包括：1.色散的基本概念：介绍色散的定义、类型和原因，包括材料色散和波导色散等。

2.色散对光纤通信系统的影响：讲解色散对信号传输质量的影响，包括信号失真和传输距离的限制。

3.色散补偿的原理：介绍色散补偿的必要性和补偿方法，包括线性补偿和非线性补偿等。

4.常用的色散补偿方法：讲解光纤布喇格光栅、光纤光路延迟线等色散补偿技术的原理和应用。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握色散的基本概念和色散补偿的原理。

2.讨论法：通过小组讨论，让学生深入理解色散对光纤通信系统的影响和色散补偿的必要性。

3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会选择合适的色散补偿方法并进行设计。

4.实验法：通过实验操作，让学生亲手实践色散补偿技术，加深对知识的理解和应用能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威的光纤通信教材，提供基础知识。