色散补偿光纤*概述

　　色散补偿光纤(DCF，DispersionCompensatingFiber)是具有大的负色散光纤。它是针对现已敷设的1.3μm标准单模光纤而设计的一种新型单模光纤。为了使现已敷设的1.3μm光纤系统采用WDM/EDFA技术，就必须将光纤的工作波长从1.3μm转为1.55μm，而标准光纤在1.55μm波长的色散不是零，而是正的(17-20)ps/(nm·km)，并且具有正的色散斜率，所以必须在这些光纤中加接具有负色散的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证整条光纤线路的总色散近似为零，从而实现高速度、大容量、长距离的通信。

　　色散补偿光纤的基本思想是让光信号通过不同的光纤段，这些光纤段具有不同的色散。色散补偿光纤思想在1980年就已经被提出来了，然而，只有到了1990年光纤放大器的出

　　现才加速了色散补偿光纤的发展步伐。DCF主要有两种设计:单模DCF和多模DCF。在单模DCF中，光纤的归一化截止频率V很小(V ≈ 1)，大部分光纤模式都在折射率比较小的

　　包层中传输，将产生D≈—l00ps/km·nm的色散，*近，色散超过一200ps/km·nm的色散补偿光纤亦已研制成功。但是，单模色散补偿光纤的损耗很高(α≈0. 5dB/km )，且由于其芯径比较小，相对地增加了入射光的功率，导致非线性失真严重。为了进免以上缺点、提出了一种新型、双模色散补偿光纤，其归一化截止频率V ≈2.5。虽然这种双模DCF与单模DCF的损耗几乎相同，但可以增加几个量级的负色散参数(约为-770ps/km· nm },同时增加了补偿距离和补偿带宽。然而，此种双模DCF还需要一个将基模转换为高阶模的模式转换器，结构复杂，增加了一部分介人损耗。

　　色散补偿光纤*技术说明

　　为了扩大光纤线路中继距离把其中存在的色散降低到*低程度，同时兼顾到插入损耗合理的技术措施，其中包括专用补偿光纤和光学元器件，输入端的光信号设计，使输出端的光信号足以保证系统性能，诸如跨距、速率、误码率等实现。色散补偿对G.652光纤线路转入1550nm窗口和非零色散光纤线路都是必要的。在我国，前一种更为现实和必要。色散补偿光纤技术有采用由色散补偿光纤(DCF=Dispersion Compensation Fiber)制成的圈插入光纤线路中，该光纤的色散带负号，与线路光纤符号相反，但消耗光功率，仍须进一步优化。另一种技术方法是用色散管理光纤，即DMF(=Dispersion Managed Fiber)。这种光纤有带正、负色散区段，如同线路光纤延展敷设，不至于造成DCF圈那样无谓的光损失。还有技术方法诸如预啁啾(Prechirp)和双模光纤补偿以及光谱反转等，Prechirp类同于电路预失真，传输入光脉冲的啁啾与线路光纤色散引起的调瞅相互抵销。双模光纤法基于运用高阶模在截止波长附近产生较大的波导色散(带负号)与线路光纤中带正号的单色散相抵销。需要指出，对于用于光弧子通信的色散补偿需另作相应考。

　　色散补偿光纤*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。

　　色散补偿光纤*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。后置色散补偿技术是通过电子技术在光信号接收端补偿光纤色散引起的脉冲展宽，多用于相干光纤通信系统，适应于低码速的通信系统，传输距离仅有几个色散长

　　度。前置色散补偿技术主要包括预啁啾技术、完全频率调制技术、双二进制编码技术、放大器诱导啁啾技术和光纤诱导啁啾技术，无论哪种前置色散补偿技术都要在光脉冲进人光纤之

　　前产生一个正的凋啾( C>0)、以实现脉冲压缩。色散补偿滤波器技术是采用Fanry一Perat干涉和Mach一Zehnder干涉技术进行色散补偿。然而相对高的损耗和较窄的带宽限制了

　　Fabry -Perot干涉技术的应用，对输入光偏振比较灵敏和带宽比较窄是Mach--zehnder干涉技术的缺点。下面将主要对色散补偿光纤(DCF).啁啾光纤光栅色散补偿(DCG)技术和光孤子通信技术做一简单的介绍、讨论。

　　色散补偿光纤*应用案例

　　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/km•nm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。