色散补偿主要是指消除某些
光学元件的色散。不过,该术语通常也用于更广义的色散管理,即对某些
系统的整体色散进行控制(但不一定是完全补偿)。例如,其目的可以是避免超短脉冲的过度时间展宽或
光纤通信中信号的失真。色散补偿主要应用于锁相
激光器和电信系统中,但有时也应用于光纤
传感器的光传输中。
QCvst* *7!*kqg!u 光纤通信链路中的色散补偿
1&JB@F9! qISzn04 色散补偿是光纤链路(即光纤通信)的一个重要问题。在高数据速率情况下,调制信号会出现强烈的色散展宽。在没有色散补偿的情况下,每个码元都会被大幅拓宽,以至于与相邻的多个码元严重重叠。即使是中度展宽,大量的码间干扰也会严重扭曲检测到的信号。因此,必须在检测信号之前对色散进行补偿。
m#t OeY+Yt0 对于 40 Gbit/s 或 160 Gbit/s 等高数据速率,脉冲展宽比 10 Gbit/s 等高数据速率要强得多。这主要有两个原因:
Pqv9>N| 1. 较短的码元持续时间意味着可允许的传播时间更短。
r!O4]j_3 2. 信号的频谱带宽变大,从而导致更强的时间拓宽。
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U 因此,一般来说,仅补偿二阶色散通常是不够的,还需要处理高阶色散。例如,在使用具有较大色散斜率的色散位移光纤时,如果只补偿二阶色散,就会出现问题。图1显示了 1550 nm
波长的单个 2 ps 脉冲在经过 10 千米和 50 千米这样的光纤后产生的效果。结果的失真主要是未补偿的三阶色散造成的。
Y1U\VU 5\P3JoH:Yg 1$rrfg F7qQrE5bl 图1:当仅对二阶色散进行补偿时,三脉冲在经过 10 千米(实线)和 50 千米(虚线)色散位移光纤传播后的失真。模拟由 RP ProPulse
软件完成。
%z AN@ /mFa*~dj2 由此产生的脉冲失真可能看起来很小。然而,以 160 Gbit/s 的间距对三重 2 ps 脉冲进行的仿真表明,即使在这种情况下,也会由于码元间干扰而产生严重的信号失真。
V?+Y[Q Z<6Fq*I )x&OdFX isV9nWo$ 图2:仅对二阶色散进行补偿时,色散位移光纤 10 千米(实线)和 50 千米(虚线)后的脉冲畸变。
j?9fb `1)n2<B 传输光纤的色散可以通过不同设计的光纤或其他光学元件进行补偿。色散补偿模块(DCM)可包含长段色散位移光纤或啁啾光纤布拉格光栅等。后者的优点是结构紧凑,插入损耗相对较低。
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