色散補償器

色散補償器是一種用於補償傳輸媒介中產生的色散的設備或裝置。對於1550nm外調製光纖幹線/超幹線而言，色散補償器的存在可以有效解決色散補償的問題。常見的色散補償器有串聯的窄帶光纖光柵、取樣光纖光柵、以及具有低串擾的光纖光柵色散補償器。

中文名稱	色散補償器
英文名稱	dispersion compensator
定　　義	一種用於補償傳輸媒介中產生的色散的設備或裝置。
套用學科	通信科技（一級學科），光纖傳輸與接入（二級學科）

基本介紹

• 中文名：色散補償器
• 外文名：dispersion compensator
• 套用學科：通信科技，光纖傳輸與接入

設備介紹

色散補償器是一種用於補償傳輸媒介中產生的色散的設備或裝置。

近年來 , 隨著光纖通信的迅速發展 , 多通道的色散補償技術成為促進光纖通信發展的一項關鍵技術 . 由於色散補償光纖( DCF) 損耗大 , 光纖的非線性強 , 而且用 DCF很難實現大範圍的色散斜率的補償。為此 , 人們發明了多種色散補償器 。

作用

光通信使用的G.652標準光纖在1550nm波長視窗的色散值為17ps/nm.km。1550nm外調製傳輸系統光纖鏈路色散的容差比SDH等數字通信1550nm光鏈路要小得多，僅為1100ps左右，因此，對於1550nm外調製光纖幹線/超幹線而言，必須盡力解決好色散補償問題。

色散補償器的存在可以有效解決這一問題。

分類

啁啾( chirp ) 光纖光柵對常規光纖的色散進行補償 , 具有成本低、結構簡單、插入損耗小和性能可靠等多方面的優點 , 因此成為一種很有前景色散補償方案。在光纖光柵對多信道光纖通信系統進行色散補償時 , 由於光纖光柵存在帶外反射 , 會引入線性串擾 . 多信道的色散補償可以採用串聯的窄帶光纖光柵 、 寬頻光纖光柵 、 多信道光纖光柵( 如超疊加光纖光柵 、 強度取樣光柵和相位取樣光纖光柵 ) 等多種方式來進行 。

串聯窄帶

串聯的窄帶光纖光柵具有製作工藝成熟、群時延紋波小和反射譜特性好、可以對各個信道的色散分別進行補償、能夠對信道功率進行均衡和抑制四波混頻和交叉相位調製效應等優點。在信道數不是很多時 , 用窄帶光纖光柵進行色散補償仍是一種較好的選擇。

但是 , 多波長色散補償需要多個相位掩模板 、 需要封裝的光纖光柵的數量較多 , 因此成本會增加 , 色散補償器的體積也很難做得很小 , 由於背景損耗和熔接損耗等問題的影響 ,插損也會增大 , 受到這些因素的限制 , 當信道數很多時 , 需要使用多波長光纖光柵。

串聯的窄帶光纖光柵

取樣

在相同的工藝條件下 , 取樣光纖光柵和超疊加光纖光柵的寫入誤差要大於窄帶光纖光柵 . 這是由於取樣光纖光柵和超疊加光纖光柵具有複雜的折射率調製 , 折射率調製的幅度和相位誤差對光纖光柵的影響更為嚴重 , 導致光纖光柵的特性有不同程度的惡化 . 此外 , 考慮到光致折射率調製的飽和效應 ,當信道數增大時光纖光柵的相位和幅度都會產生畸變 , 這就大大限制 了更多信道光纖 光柵的製作 . 因此 , 人們又發明了相位取樣光纖光柵 . 它的取樣函式通過製作相位掩模板實現 , 其寫入過程和寫入普通光纖光柵一樣簡單 , 適於進行批量生產 , 是一種很有套用前景的技術.

但是 , 它的性能還是要比窄帶光纖光柵差一些 , 除了受到複雜的折射率調製的限制以外 , 它的串擾特性也不如串聯的窄帶光纖光柵 .

色散補償器

這種色散補償器由幾個波長交錯的多波長光纖光柵組成 , 它對線性串擾和非線性串擾都具有一定的抑制能力 , 其結構簡單 , 系統成本增加很少 , 而且沒有額外的插損。

由於非線性串擾( 交叉相位調製和四波混頻效應 ) 主要是由鄰近信道引起的 , 因此 , 實際上不需要對每一個信道間都引入隨機時延差 , 而只要在鄰近信道間引入隨機時延差就可以了 , 所以 , 圖所示的這種色散補償器 , 只在鄰近信道間引入隨機時延差來抑制交叉相位調製和四波混頻效應。

它同時具有了串聯的窄帶光纖光柵和取樣光纖光柵的優點 , 與窄帶光纖光柵相比 , 它所用的光纖光柵的數量大為減少 , 不會受到背景損耗的限制 , 需要封裝的光纖光柵的數量少 , 而且色散補償器的體積也很小 ; 另一方面 , 它的串擾性能會優於單個的取樣光纖光柵 , 而且 , 在不給系統帶來額外的成本和損耗的條件下 , 還能夠有效地抑制系統的交叉相位調製和四波混頻效應 , 因此 , 能獲得更好的性價比。

具有低串擾的光纖光柵色散補償器的結構示意圖