色散補償技術--超長(cháng)距離波分傳輸的關鍵技術及增值服務
色散補償和色散斜率補償技術
第一代DWDM系統的每個信道(dào)的傳輸速率是2農看.5Gbps，由于OSNR容量的限制，傳輸銀厭距離一般是640km（8×80km），白跳且不對(duì)光纖進(jìn)行色散補償。對(duì)于最常相白用的G.652光纖，在1550nm傳輸波長(cháng)附近的色散系數約為老到17ps/nm/km。所以640k一鐵m光纖所累積色散量約為11000ps/nm，這(z機男hè)基本上達到了2.5Gbps舊綠傳輸速率的色散容限。當單信道(dào)速率提升至10Gbps，外調制1黑如0Gbps光信号的色散容限典型值約為1000ps/舊務nm。因此對(duì)于無色散補償的G.6謝低52光纖，色散受限距離是60km，這(zh聽自è)遠小于20dBOSNR容限所允許的640km東自的傳輸距離，表明此時(shí)傳輸是色散受限的，章什必須進(jìn)行色散補償。20世紀90年什弟代中期開(kāi)發(fā)的色散補償光纖（DCF）在完成(chéng)文女該項任務中扮演了主要角色。目前，基于10Gbps的L子黑HDWDM鍊路都(dōu)須進(jìn)行色散師關補償，即在每個（或幾個）光纖跨段的輸出端放置用D男房CF制成(chéng)的色散補償熱商模塊（DCM），周期性地使光纖鍊路上累積的色散接近零，因此對(du工是ì)于單信道(dào)10Gbp熱子s的短距離SDH或WDM傳輸，光纖科他的色散效應不再成(chéng)為問題。此外，在長(cháng)距離傳輸中好土還(hái)必須考慮到光纖對(duì)不同知科信道(dào)的色散存在斜度這(z購為hè)一問題。在常用的光纖通信窗口内，光纖的色度色散明顯地随波兵呢長(cháng)而變化，以G.652光纖為例，在1530nm處色散系數約為1廠看5.5ps/nm/km，在1565nm處約為17.6p從放s/nm/km，色散斜率（定義為色低高散系數對(duì)波長(cháng)的體票微分）約為0.06ps/nm2/km。對(duì)于LEAF科跳光纖，其色散斜率為0.085p習草s/nm2/km。假設寬帶色散補償器件對(duì)所有C－band信号的光舊色散補償量是一樣(yàng)的，則經冷玩(jīng)10段80公裡(lǐ)G.652光纖段傳這司輸後(hòu)，紅端信号光（1565通花nm）所積累的色散將(jiāng)比藍端（1530nm）多森拍1700ps/nm，導緻邊緣信道(dào)處于色散容限的邊緣。所幸的是，目服房前開(kāi)發(fā)出了多種(zhǒng)斜率補償型色散補償光林那纖（DCF），可用于補償G.652光纖做喝和其他數種(zhǒng)新型非零色散位移光纖（NZ－D機女SF）的色散斜率。若采用60％斜率補償，則經(jīng)過(guò)8金器00公裡(lǐ)G.652光纖段傳輸後(hòu雜路)，C－band的紅端和藍端之間的色散差異可房小降低到680ps/nm，進(jìn)而將(jiāng)總色散控制在前面(風什miàn)提到的色散容限窗口内。理想情況下，采知店用100％斜率補償可以使C－band的紅端和藍端之間的場老色散差異基本消失，假若如此，即使是劇刀非常長(cháng)的ULHDWDM傳輸，色散斜率也不再成(chéng)為問題化飛。
另一方面(miàn)，由于制造誤差、色散斜率與波長(chá你姐ng)相關等多種(zhǒng)因素，DCM的色散斜率指标總是存在10道就％的誤差，即使100％斜率補償型DCM也是如此。以此數據估算，經(jīng飛看)過(guò)30×80km的G.652光纖跨段傳地多輸後(hòu)，即使采用100％斜率補雪微償DCM，C－band内不同信道(dào)的積累色散量之間我章的差異將(jiāng)達到500ps/nm，這(zhè)必然為邊緣信道(dào拍什)帶來額外的系統代價。
當然，不是所有的DCM的色散斜率失配都(dōu)可以如同上述知要計算那樣(yàng)簡單地線性累加起(qǐ)來，特照林别是當光纖鍊路有很多跨段和DCM時(shí)，一些色散失配量會(huì)吃科相互抵消。但上述估計足以說(shuō)明：
（1）在ULH傳輸中DCM和傳輸光纖之間色散斜率匹配是非常重要的的多；（2）100％斜率補償亦有局限性；（票場3）在接收端保持大的色散容限是至關重要呢嗎的。 非線性效應對(duì)色散補償的影響 前面(女科miàn)談到外調制10Gbps系森錯統的色散容限約為1000ps/nm，這(zhè)睡喝實際上是無啁啾非歸零碼（NRZ）在背靠背情況下的色散容限數據，房子經(jīng)過(guò)ULH傳輸後(hòu)，NRZ碼的色散容限將(ji學短āng)大大降低，這(zhè)主要是由于光纖非線性效應特别是自相位調制（SP化喝M）造成(chéng)的。
對(duì)于NRZ信号，背靠背情況下工呢引起(qǐ)2dBOSNR代價的色散容限為報去2400ps/nm。經(jīng)每段都(d器日ōu)為100％色散補償的30段80公裡(lǐ)G.652光纖傳輸後(銀房hòu)，色散容限減至600ps/nm，色散容限窗口的中心也移至600ps/n短在m處。如果進(jìn)一步增大入纖光功在船率或增加光纖跨段數目，色散容限窗口會(huì)變得更窄，并進(jì們黃n)一步向(xiàng)積累色散增加的方雨跳向(xiàng)移動。根據理論數據并考慮DCM的色散斜率指标的10％多都誤差可以推斷出，即使C－band中心信道(dào)處被(bèi)暗線精确地補償到色散容限窗口的中心位置，邊緣信道(dào)仍會(huì鄉北)引起(qǐ)1.5dB的OSNR代價，在LEAF中則將(ji土近āng)引起(qǐ)3dB的OSNR代價。實際情況中由于光放大器的增益波動、R視業aman傾斜和其他工程問題，每信道(dào)的入纖光功率是無法嚴格控制的，色散劇窗容限窗口的中心會(huì)随著(zhe)入纖光功率的變化而左右平移，進(j城門ìn)一步使可用的色散容限窗口變窄。再者光纖的色散也随著(zhe)時(shí)著員間和環境的變化而變化，這(zhè)件的些因素導緻了最佳色散補償點（即色散容限窗口的中心）總是在一個範圍内漂爸計移，使得ULH傳輸的色散補償變成(c鐘計héng)一項極其艱難的工作。此外，如能要果線路上的色散補償不精确，SPM會(huì)導緻更大的信号離票失真，并且該失真無法完全地被(bèi)在錯糾正回來。
綜上所述，NRZ碼型并不适合用于ULH傳輸。要克服上述錢小SPM效應積累對(duì)色散容限和傳輸距離的影響，可行方案之一就哥購(jiù)是采用特殊的碼型調制技術，以減緩SPM效應的積累并改善傳輸後(h購說òu)的色散容限。
其他色散補償器件和方案 斜率補償DCF目前已獲廣泛應用，并通過(公海guò)網上應用驗證，因此是實現色散補償的優選方案。斜率補償水樹DCF的優點是帶寬不受限制，易于獲得，穩定性高。但缺點是非線性效應較明顯，輸現跳入光功率不能(néng)過(guò)高，此外插損也較大我不。因此，在應用于G.652光纖時(shí)，一般需要兩(liǎng)地爸個EDFA實現兩(liǎng)級放大，而將(jiā知南ng)斜率補償DCF置于兩(liǎng)個EDFA中間，這(zh店空è)增加了光放大器的成(chéng)很美本。 不但如此，利用DCF制成(chéng)的DCM的色散量不你厭可調。不同類型的光纖也需要不同類型的DCF，而且不是所有的DCF都(dōu)能現哥(néng)實現100％的斜率補償。即使100％化妹斜率補償的DCF能(néng)方便地獲得，在接收端家生或傳輸線路中的OADM節點，仍需要色散補償措施有一定的靈活性，比如色散草用補償量能(néng)自動調整或自動優化等。 鑒于基于DCF的色散補償方案音會的缺點，人們在研制色散可調DCM方面(miàn)進(jì飛說n)行了大量的嘗試。下面(miàn)兩(liǎng)日讀種(zhǒng)技術具有比較好(hǎo)的經(jīng)濟效益。
--基于标準具的可調色散補償方案。利用GT幹涉儀，使光信号中不同的鐵來光譜分量所傳輸的光程不同，産生周期性的色散效煙金果。當該色散周期與信道(dào)下不間隔匹配時(shí)，該方案可同時(shí)補償所有WDM信道(dào)新不的色散。從原理上講，調整路徑長(cháng)度和微分路徑長(cháng)度即可拿也實現色散補償量及斜率的調節。但是該方案利用了較高的多重衍頻生射級次，因此插損很高；帶内色散比較大，這科了(zhè)也是個問題；此外色散斜率生懂的調節也比較困難。
--啁啾布拉格光栅（FBG）。FBG也是一種(zhǒn答線g)幹涉型器件。與标準具可調色散補償方這他案不同，FBG是一種(zhǒng)窄帶動廠器件，需要多個FBG器件才能(n友西éng)使色散補償範圍覆蓋整個C波帶。溫度資睡調節和應力調節都(dōu)可實現色散調節。 盡管呼聲甚高，暗我上述兩(liǎng)種(zhǒng)方案還(hái)未開(kāi雪會)發(fā)出成(chéng)功間歌的商用化産品，目前尚不能(né制舊ng)取代DCF付諸應用。此外，除了色工好散可調DCM技術外，分别或聯合應用以下兩(liǎng)種(zhǒng)技術好亮的，也可以實現色散補償的靈活性或色散容限的這業提高。
>在發(fā)射側
--選用光譜效率高的調制格式如雙二進(jìn)制碼等，這(zhè)些購要碼型具有更大的色散容限。但是用于ULH傳輸時(shí)，長區這(zhè)些碼型是否具有減緩SPM及其友新他非線性效應的能(néng)力也是要納入考慮吧雨的重點問題，因為經(jīng)光纖傳行理輸後(hòu)色散容限與SPM等非線性效妹務應有關。
>在接收側
--以各種(zhǒng)非線性均衡方案為基礎的電色散補償（做章EDC）可提供對(duì)單通道(dào雪時)的色散補償。研究結果表明，當用于ULH傳輸時(shí)，ED子筆C可在接收側將(jiāng)色散容限提樂習高40％？80％。 斜率補償是ULH傳輸的色散補償中分商非常重要的組成(chéng)部分，對(duì)G.652們空、LEAF和TWRS等廣泛采用的傳輸光纖目前都(放窗dōu)有相應的100％斜率補償DCF，使得ULH傳道哥輸的色散管理成(chéng)為可能(néng)。傳輸光纖非線性哥裡效應積累會(huì)對(duì)色散容限造成(chéng)危害，可以采用特殊碼鐘美型調制技術來克服上述問題。目前我們正在考慮采用EDC等新興技術以使ULH傳了空輸的色散補償更具靈活性。
