基于高速光通信系统色散补偿技术的应用

【摘要】现代化科学信息技术的发展对我国的高速光通信系统提出了更高的要求。色散补偿技术的应用对提高高速光通信系统中的传输速率和增加信号传输带宽具有积极意义。因此，本文简要地阐述了色散补偿技术的相关理论，重点探讨了高速光通信系统中色散补偿技术的应用，以期为促进通信事业的快速发展提供一定参考依据。

【关键词】色散补偿技术；高速光通信系统；研究

【分类号】TN929.11

0、 引言

通信工程系统的效率提高有利于更好地满足人们之间的沟通和交流。现代社会经济的发展增加了人们对信息的需求。尤其是随着多媒体业务和IPTV的内容不断丰富，人们的生产、生活中对宽带通信的要求越来越高。高速光通信系统的应用及发展和色散补偿技术具有密切的关系。因此，研究色散补偿相关技术对促进高速光通信的发展起着十分关键的作用。

1、 色散补偿技术相关理论

在高速光通信系统中，因为各种信号的频率成分和模式成分具有不同的传输速率，因此在光纤中传输了一段距离之后，两者将会相互散开。色散指的是不同颜色的光在光纤传输过程中，因为传播速度的差异而相互分离。波导色散和材料色散都会造成光脉冲变宽，信息接收的误码率也会相应地增大。色散的补偿会因为高速光通信系统中光纤的差异而有不同的要求。

根据光纤的不同种类和产生色散的原因差别，色散一般分为：材料色散、波导色散、模式色散和偏振模色散。

（1） 材料色散

材料色散主要是因为材料的折射率是波长的非线性函数，因此光的传播速率会因为波长的变化而变化。

（2） 波导色散

波导色散主要是因为在同一模式下的相位常数会因为波长的变化而改变，从而引起色散[1]。

（3） 模式色散

在多模式光纤通信系统中，即时是在同一个波长中，不同的模式也会因为传播速度差异而发生改变，从而引起色散。

（4） 偏振模色散

单模式光纤中两个基模之间会因为偏振方向的不同而发生变化。当光纤中出现双折射的时候，两个基模传输速率会发生相应地改变。此时所引起的色散即为偏振模色散。

2、 色散对高速光通信系统的影响

3、色散补偿技术在高速光通信系统中的具体应用

在整个光网架构中色散补偿起着决定性作用。同时，高速光通信系统中的色散管理程序非常复杂，不同类型的传输系统对色散的补偿也会有不同的要求（如下表1所示）。因此，在实际工作中需要具体地分析各种系统的色散特征，充分发挥不同类型色散补偿技术的优势。

3.1啁啾光纤光栅

目前，国内的光纤传输系统中很多都是采用啁啾光纤光栅来作为对传输系统中的损耗补偿。色散是影响整个光纤通信系统传输的一个有机因素。现阶段在光纤通信系统中信息主要是以编码形式在光纤中传输的。如果光脉冲的色散展宽出现了误码，就会严重地影响整个通信系统的整体功能。光纤光栅是有效地利用光纤材料的光敏性特征，利用紫外光曝光的方式将入射光的相关图形转换成纤芯。纤芯在通信系统传输过程中会形成一个滤波器，当宽光普光经过光纤光栅时，达到特定标准的波长将会产生反射效应，其它的波长将会透过光纤光栅继续向前传输。

光纤光栅在传输过程中具有体积小、波长的选择性灵活以及不容易受影响等优势，从而被广泛地应用于高速光通信系统中。啁啾光纤光栅在高速光通信系统中的色散补偿原理如下图1所示：啁啾光纤光栅中反射波长是每一个阶段的固定函数，在光纤光栅的每一个点上都有一个谐振波长。因此，根据不同的波长所在的位置，会反射出不同的时延。当长波波长分量在光纤光栅的起始端发生反射效应时，短波长分量会在光纤光栅的远端被反射。所以，光波在经过光纤光栅时，相比于红移分量，蓝移分量的时延更长，从而有效地达到了色散补偿的效果。同时，伴随着现代信息技术的发展，啁啾光纤光栅的应用也将会朝着宽带方向发展。

3.2 色散补偿光纤

色散补偿光纤是一种较大负色散特征的特殊光纤。当其与常规的光纤联用时，就会产生相互抵消的效果。因此，在高速光通信系统中色散补偿光纤通过科学合理地设计纤芯的直径和折射率的分布情况，从而得出具有可靠性的负色散系数。其主要是通过改变光纤的剖面结构，从而获得色散斜率和负波导色。色散补偿光纤工作结构如下图2所示，色散补偿光纤主要有两种：基模设计的负色散光纤和高阶模设计的负色散光纤。

色散补偿光纤技术在国内外的许多高速光通信系统中得到了充分的应用。为了有效地提高通信系统传输的距离，一些传输系统往往会对系统进行色散管理。但是，色散光纤补偿技术也会有其固有缺陷。例如，色散补偿光纤技术在通信系统运行过程中具有较大的损耗、色散斜率与实际情况不相匹配等缺点[4]。因此，如何更好地使色散补偿光纤技术在应用中做到趋利避害，成为了通信工程领域中所关心的话题。色散补偿光纤技术依据工作原理的差异，可以分为单模色散补偿光纤和双模色散补偿光纤。

4、 结束语

综上所述，知识经济和信息时代的到来，对高速光通信工程提出了新的挑战。因此，色散补偿技术的研究和改进将会促进通信工程的良好发展。同时，色散补偿技术在高速光通信系统中的应用也为方便人们及时地获取信息奠定了坚实的基础。

【参考文献】

[1]雷昱；色散补偿光纤（DCF）在波分系统中的应用[A]；全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C]；2007年

[2]王莉；肖刘；王自成；；翼片加载螺旋线慢波结构色散和耦合阻抗的测量与模拟[A]；第十五届学术年会军用微波管研讨会论文集（上册）[C]；2008年

[3]唐宇；王洪；光子晶体光纤的特性研究及其应用[A]；2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C]；2006年

[4]周虹；雷昱；色散补偿光纤（DCF）在波分系统中的应用[A]；湖北省通信学会、武汉通信学会2009年学术年会论文集[C]；2009年