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色散赔偿技术--超长距离波分传输的关键技术及增值服务

2004-01-01

色散赔偿和色散斜率赔偿技术

第一代DWDM系统的每个信路的传输速度是2.5Gbps，，，，，，，，由于OSNR容量的限度，，，，，，，，传输距离通常是640km（8×80km），，，，，，，，且不合光纤进行色散赔偿。。。。。。对于最常用的G.652光纤，，，，，，，，在1550nm传输波长左近的色散系数约为17ps/nm/km。。。。。。所以640km光纤所累积色散量约为11000ps/nm，，，，，，，，这根基上达到了2.5Gbps传输速度的色散容限。。。。。。当单信路速度提升至10Gbps，，，，，，，，表调造10Gbps光信号的色散容限典型值约为1000ps/nm。。。。。。因而对于无色散赔偿的G.652光纤，，，，，，，，色散受限距离是60km，，，，，，，，这远幼于20dBOSNR容限所允许的640km的传输距离，，，，，，，，批注此时传输是色散受限的，，，，，，，，必须进行色散赔偿。。。。。。20世纪90年代中期开发的色散赔偿光纤（DCF）在实现该项工作中表演了重要角色。。。。。。目前，，，，，，，，基于10Gbps的LHDWDM链路都须进行色散赔偿，，，，，，，，即在每个（或几个）光纤跨段的输出端搁置用DCF造成的色散赔偿？？？？？椋―CM），，，，，，，，周期性地使光纤链路上累积的色散靠近零，，，，，，，，因而对于单信路10Gbps的短距离SDH或WDM传输，，，，，，，，光纤的色散效应不再成为问题。。。。。。此表，，，，，，，，在长距离传输中还必须思考到光纤对分歧信路的色散存在斜度这一问题。。。。。。在常用的光纤通讯窗口内，，，，，，，，光纤的色度色散显著地随波长而变动，，，，，，，，以G.652光纤为例，，，，，，，，在1530nm处色散系数约为15.5ps/nm/km，，，，，，，，在1565nm处约为17.6ps/nm/km，，，，，，，，色散斜率（界说为色散系数对波长的微分）约为0.06ps/nm2/km。。。。。。对于LEAF光纤，，，，，，，，其色散斜率为0.085ps/nm2/km。。。。。。如果宽带色散赔偿器件对所有C－band信号的色散赔偿量是一样的，，，，，，，，则经10段80公里G.652光纤段传输后，，，，，，，，红端信号光（1565nm）所堆集的色散将比蓝端（1530nm）多1700ps/nm，，，，，，，，导致边缘信路处于色散容限的边缘。。。。。。所幸的是，，，，，，，，目前开发出了多种斜率赔偿型色散赔偿光纤（DCF），，，，，，，，可用于赔偿G.652光纤和其他数种新型非零色散位移光纤（NZ－DSF）的色散斜率。。。。。。若选取60％斜率赔偿，，，，，，，，则经过800公里G.652光纤段传输后，，，，，，，，C－band的红端和蓝端之间的色散差距可降低到680ps/nm，，，，，，，，进而将总色散节造在前面提到的色散容限窗口内。。。。。。梦想情况下，，，，，，，，选取100％斜率赔偿能够使C－band的红端和蓝端之间的色散差距根基隐没，，，，，，，，假若如此，，，，，，，，即便是极度长的ULHDWDM传输，，，，，，，，色散斜率也不再成为问题。。。。。。

另一方面，，，，，，，，由于造作误差、色散斜率与波长有关等多种成分，，，，，，，，DCM的色散斜率指标总是存在10％的误差，，，，，，，，即便100％斜率赔偿型DCM也是如此。。。。。。以此数据估算，，，，，，，，经过30×80km的G.652光纤跨段传输后，，，，，，，，即便选取100％斜率赔偿DCM，，，，，，，，C－band内分歧信路的堆集色散量之间的差距将达到500ps/nm，，，，，，，，这必然为边缘信路带来额表的系统价值。。。。。。

当然，，，，，，，，不是所有的DCM的色散斜率失配都能够如同上述推算那样单一地线性累加起来，，，，，，，，出格是当光纤链路有好多跨段和DCM时，，，，，，，，一些色消散配量会相互抵消。。。。。。但上述估计足以注明：

（1）在ULH传输中DCM和传输光纤之间色散斜率匹配是极度沉要的；；；；；；（2）100％斜率赔偿亦有局限性；；；；；；（3）在接管端维持大的色散容限是至关沉要的。。。。。。非线性效应对色散赔偿的影响前面谈到表调造10Gbps系统的色散容限约为1000ps/nm，，，，，，，，这现实上是无啁啾非归零码（NRZ）在背靠背情况下的色散容限数据，，，，，，，，经过ULH传输后，，，，，，，，NRZ码的色散容限将大大降低，，，，，，，，这重要是由于光纤非线性效应出格是自相位调造（SPM）造成的。。。。。。

对于NRZ信号，，，，，，，，背靠背情况下引起2dBOSNR价值的色散容限为2400ps/nm。。。。。。经每段都为100％色散赔偿的30段80公里G.652光纤传输后，，，，，，，，色散容限减至600ps/nm，，，，，，，，色散容限窗口的中心也移至600ps/nm处。。。。。。若是进一步增大入纤光功率或增长光纤跨段数量，，，，，，，，色散容限窗口会变得更窄，，，，，，，，并进一步向堆集色散增长的方向移动。。。。。。凭据理论数据并思考DCM的色散斜率指标的10％误差能够揣度出，，，，，，，，即便C－band中心信路处被精确地赔偿到色散容限窗口的中心地位，，，，，，，，边缘信路仍会引起1.5dB的OSNR价值，，，，，，，，在LEAF中则将引起3dB的OSNR价值。。。。。。现实情况中由于光放大器的增益颠簸、Raman倾斜和其他工程问题，，，，，，，，每信路的入纤光功率是无法严格节造的，，，，，，，，色散容限窗口的中心会随着入纤光功率的变动而左右平移，，，，，，，，进一步使可用的色散容限窗口变窄。。。。。。再者光纤的色散也随着功夫和环境的变动而变动，，，，，，，，这些成分导致了最佳色散赔偿点（即色散容限窗口的中心）总是在一个领域内漂移，，，，，，，，使得ULH传输的色散赔偿造成一项极其艰巨的工作。。。。。。此表，，，，，，，，若是线路上的色散赔偿不精确，，，，，，，，SPM会导致更大的信号失真，，，，，，，，并且该失真无法齐全地被纠正回来。。。。。。

综上所述，，，，，，，，NRZ码型并不适合用于ULH传输。。。。。。要克服上述SPM效应堆集对色散容限和传输距离的影响，，，，，，，，可行规划之一就是选取特殊的码型调造技术，，，，，，，，以减缓SPM效应的堆集并改善传输后的色散容限。。。。。。

其他色散赔偿器件和规划斜率赔偿DCF目前已获宽泛利用，，，，，，，，并通过网上利用验证，，，，，，，，因而是实现色散赔偿的优选规划。。。。。。斜率赔偿DCF的利益是带宽不受限度，，，，，，，，易于获得，，，，，，，，不变性高。。。。。。但弊端长短线性效应较显著，，，，，，，，输入光功率不能过高，，，，，，，，此表插损也较大。。。。。。因而，，，，，，，，在利用于G.652光纤时，，，，，，，，通常必要两个EDFA实现两级放大，，，，，，，，而将斜率赔偿DCF置于两个EDFA中央，，，，，，，，这增长了光放大器的成本。。。。。。不只如此，，，，，，，，利用DCF造成的DCM的色散量不成调。。。。。。分歧类型的光纤也必要分歧类型的DCF，，，，，，，，并且不是所有的DCF都能实现100％的斜率赔偿。。。。。。即便100％斜率赔偿的DCF能方便地获得，，，，，，，，在接管端或传输线路中的OADM节点，，，，，，，，仍必要色散赔偿措施有肯定的矫捷性，，，，，，，，好比色散赔偿量能自动调整或自动优化等。。。。。。鉴于基于DCF的色散赔偿规划的弊端，，，，，，，，人们在研造色散可调DCM方面进行了大量的尝试。。。。。。下面两种技术拥有比力好的经济效益。。。。。。

--基于尺度具的可调色散赔偿规划。。。。。。利用GT过问仪，，，，，，，，使光信号中分歧的光谱分量所传输的光程分歧，，，，，，，，产生周期性的色散成效。。。。。。当该色散周期与信路距离匹配时，，，，，，，，该规划可同时赔偿所有WDM信路的色散。。。。。。从道理上讲，，，，，，，，调整蹊径长度和微分蹊径长度即可实现色散赔偿量及斜率的调节。。。。。。但是该规划利用了较高的多沉衍射级次，，，，，，，，因而插损很高；；；；；；带内色散比力大，，，，，，，，这也是个问题；；；；；；此表色散斜率的调节也比力难题。。。。。。

--啁啾布拉格光栅（FBG）。。。。。。FBG也是一种过问型器件。。。。。。与尺度具可调色散赔偿规划分歧，，，，，，，，FBG是一种窄带器件，，，，，，，，必要多个FBG器件能力使色散赔偿领域覆盖整个C波带。。。。。。温度调节和应力调节都可实现色散调节。。。。。。只管呼声甚高，，，，，，，，上述两种规划还未开发出成功的商用化产品，，，，，，，，目前尚不能取代DCF付诸利用。。。。。。此表，，，，，，，，除了色散可调DCM技术表，，，，，，，，别离或结合利用以下两种技术的，，，，，，，，也能够实现色散赔偿的矫捷性或色散容限的提高。。。。。。

>在发射侧

--选用光谱效能高的调造体式如双二进造码等，，，，，，，，这些码型拥有更大的色散容限。。。。。。但是用于ULH传输时，，，，，，，，这些码型是否拥有减缓SPM及其他非线性效应的能力也是要纳入思考的沉点问题，，，，，，，，由于经光纤传输后色散容限与SPM等非线性效应有关。。。。。。

>在接管侧

--以各类非线性平衡规划为基础的电色散赔偿（EDC）可提供对单通路的色散赔偿。。。。。。钻研了局批注，，，，，，，，当用于ULH传输时，，，，，，，，EDC可在接管侧将色散容限提高40％？？？？？80％。。。。。。斜率赔偿是ULH传输的色散赔偿中极度沉要的组成部门，，，，，，，，对G.652、LEAF和TWRS等宽泛选取的传输光纤目前都有相应的100％斜率赔偿DCF，，，，，，，，使得ULH传输的色散治理成为可能。。。。。。传输光纤非线性效应堆会议对色散容限造成风险，，，，，，，，能够选取特殊码型调造技术来克服上述问题。。。。。。目前我们在思考选取EDC等新兴技术以使ULH传输的色散赔偿更具矫捷性。。。。。。

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