光纤通信系统第10章 光纤通信新技术.docx
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光纤通信系统第10章光纤通信新技术
第10章光纤通信新技术
20世纪90年代以来,光纤通信得到了迅速的发展,新技术不断涌现。
关于光波分复用技术、通信网、全光网络技术已在前面相关章节中介绍。
本章主要介绍光放大技术、光纤色散补偿技术、光交换技术、相干通信、光孤子通信等一些已经实用或有应用前景的新技术。
10.1光纤放大器
光信号在光纤中传输时,不可避免会在存在着一定的损耗和色散,损耗导致光信号能量的降低,色散使信号展宽,从而限制了通信传输距离与码速的提高。
因此,隔一定的距离就需设立一个中继器,以便对信号进行放大和再生。
解决这问题的常规方法是目前采用的光电中继器。
光电中继器采用的是光/电/光的变换和处理方式,这种方式已经满足不了现代电信传输的要求。
补偿光纤损耗的最有效方法是用光放大器直接对光信号进行放大。
至今已经研究出的光放大器有两大类:
半导体光放大器和光纤放大器。
每种又有几种不同的应用结构和形式,如图10.1所示。
图10.1光放大器类型
理
相比之下,波长为1550nm的掺铒光纤放大器(EDFA,ErbiumDopedFiberAmplifier得到了最为广泛的应用。
10.1.1EDFA的工作原理
EDFA主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成,如图10.2所示。
图10.2EDFA的基本组成
理
光耦合器的作用是将信号光和泵浦光合在一起;光隔离器的作用是抑止光反射,以确保光放大器工作稳定,对它的要求是插入损耗低、与偏振无关、隔离度优于40dB。
当较弱的信号光和较强的泵浦光一起输入进EDF时,泵浦光激活EDF中的铒粒子,在信号光子的感应下,铒粒子产生受激辐射,跃迁到基态,将一粒一粒的光子注入进信号光中,完成放大作用。
在铒粒子受激辐射过程中,有少部分粒子以自发辐射形式自己跃迁到基态,产生带宽极宽而且杂乱无章的光子,并在传播中不断扩大,从而形成了自发辐射噪声,并消耗了部分泵浦功率。
因此,需设光滤波器,以降低噪声对系统的影响。
目前应用的光滤波器带宽一般为1~3nm。
10.1.2EDFA特性
EDFA的基本特性有增益特性、输出功率特性和噪声特性。
1.增益特性
增益特性表示了放大器的放大能力,其定义为输出功率与输入功率之比。
EDFA的增益大小与多种因素有关,通常为15~40dB。
图10.3表示了信号增益与泵浦光功率的关系。
图10.3增益(G)与泵浦光功率的关系
理
小信号输入时的增益系数大于大信号输入时的增益系数。
若定义增益为零时的泵浦光功率为泵浦阈值功率Pth,则当泵浦光功率Pp满足Pp/Pth大于3时,放大器增益出现饱和,即泵浦功率增加很多,而增益基本保持不变。
此时放大器的增益效率(图中曲线的斜率)将随着泵浦功率的增加而下降。
图10.4给出了增益与光纤长度的关系。
图10.4增益(G)与掺铒光纤长度的关系
理
开始时增益随掺铒光纤长度的增加而上升,但光纤超过了一定长度之后,增益反而逐渐下降,因此存在一个可获得最佳增益的最佳长度。
这一长度只能是最大增益长度,而不是掺铒光纤的最佳长度,因为还牵涉到其他诸如噪声等的特性。
2.输出功率特性
理想的光放大器,不管输入功率多高,光信号都能按同一比例被放大,但实际的EDFA却并非如此。
当输入功率增加时,受激辐射加快,以至于减少了粒子反转数,使受激辐射光减弱,输出功率趋于平稳。
EDFA的输入/输出关系如图10.5所示。
图10.5EDFA的输入/输出关系
理
3.噪声特性
EDFA的输出光中,除了有信号光外,还有自发辐射光,它们一起被放大,形成了影响信号光的噪声源,EDFA的噪声主要有以下四种:
①信号光的散粒噪声;②被放大的自发辐射光的散粒噪声;③自发辐射光谱与信号光之间的差拍噪声;④自发辐射光谱间的差拍噪声。
以上四种噪声中,后两种影响最大,尤其是第三种噪声是决定EDFA性能的主要因素。
衡量EDFA的噪声特性可用噪声指数F来度量。
其定义为EDFA的输入信噪比与输出信噪比的比值。
它与同相传输的自发辐射频谱密度和放大器增益密切相关。
10.1.3EDFA基本结构
EDFA的内部按泵浦方式分,有三种基本的结构:
即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。
1.同向泵浦
这是一种信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入的结构,也称为前向泵浦,如图10.6所示。
图10.6同向泵浦式EDFA
理
2.反向泵浦
这是一种信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤的结构,也称后向泵浦,如图10.7所示。
图10.7反向泵浦式EDFA
理
3.双向泵浦
这是一种同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的一种结构,如图10.8所示。
图10.8双向泵浦式EDFA
理
4.三种泵浦方式的性能比较
(1)信号输出功率与泵浦功率
图10.9表示了三种泵浦方式的信号输出功率与泵浦功率的关系。
由于这三种方式的微分转换效率(即图中曲线斜率)不同,因此在同样泵浦条件下,同向泵浦式EDFA的输出最低。
图10.9信号输出功率与泵浦功率的关系
理
(2)噪声特性
图10.10表示了噪声指数NF与输出功率之间的关系。
由于输出功率加大将导致粒子反转数下降。
因此,在未饱和区,同向泵浦式EDFA的噪声系数最小,但在饱和区,情况就不同。
图10.10噪声指数与输出功率的关系
理
噪声指数与光纤长度的关系,如图10.11所示。
不管掺铒光纤的长度如何,同向泵浦EDFA噪声系数均较小。
图10.11噪声指数与光纤长度的关系
理
(3)饱和输出特性
同向泵浦式EDFA的饱和输出最小。
双向泵浦式EDFA的输出功率最大,并且放大器性能与输入信号方向无关,但耦合损耗较大,并增加了一个泵浦源,使成本增加。
10.1.4EDFA的应用
在长距离、大容量、高速率光纤通信系统中,EDFA有多种应用形式,其基本作用是:
(1)延长中继距离,使无中继传输达数百公里。
(2)与波分复用技术结合,可迅速简便地实现扩容。
(3)与光孤子技术结合,可实现超大容量、超长距离光纤通信。
(4)与CATV等技术结合,对视频传播和ISDN具有积极作用。
1.基本应用形式
EDFA的具体的应用形式有以下四种,如图10.12所示。
图10.12EDFA的应用形式
理
(1)线路放大
“在线”放大是指将EDFA直接插入到光纤传输链路中对信号进行中继放大的应用形式见图10.12(a)。
可广泛用于长途通信,越洋通信等领域。
(2)功率放大
功率放大是指将EDFA放在发射光源之后对信号进行放大的应用形式,见10.12(b)。
由于增加了注入进光纤的光功率,从而可以延长中继距离。
(3)前置放大
前置放大是指将EDFA放在光接收机的前面,见图10.12(c)。
从而大大提高光接收机的接收灵敏度。
(4)LAN放大
LAN放大是将EDFA放在光纤局域网中用作分配补偿放大器,以便增加光节点的数目,见图10.12(d),为更多的用户服务。
2.用于WDM系统中的EDFA
为了确保WDM系统的传输质量,WDM系统中使用的EDFA应具有足够的带宽、平坦的增益、低噪声系数和高输出功率。
特别是增益平坦度,这是WDM传输系统对EDFA的一个特殊要求。
另一方面,应用于WDM系统的光纤放大器较单信道系统中的光纤放大器要求有更宽的带宽。
(1)增益带宽
目前成熟应用的光纤放大器只适应于1550nm波长段。
而目前开发的波分复用系统也只限于1550nm波长段。
一般光纤放大器的可用增益频谱范围为1530~1565nm,也就是说WDM系统的所有信道也应该在这一频带内。
20~40nm的增益带宽,可以满足4~32信道的波分复用系统。
(2)增益平坦
WDM传输系统对EDFA的一个特殊要求是增益平坦(Gain-Flatting)。
一般的EDFA在它的工作波长段内有一定的增益起伏,而且各个EDFA的增益谱形状极为相近。
因而相当多个EDFA级联使用时,则带内的增益起伏就变得不能容忍。
例如考虑一种极端情况,若级联后增益起伏是30dB。
则对于2.5Gbit/s的系统,接收机的灵敏度约为-30dB。
因此为了使增益最小的信道的接收功率超过这一数值,则增益最大的信道的接收功率将达到0dB,超过了一般接收机能达到的载点,使系统不能正常工作。
EDFA的增益平坦度(GF)是指在整个可用的增益通带内,最大增益波长点的增益与最小增益波长点的增益之差(ΔGF)。
很显然,WDM系统中的GF越小越好,否则各信道的增益不一样,特别是多个EDFA级联后,这种增益差值会线性积累,以至到达接收端时,增益高的波长信道可能使接收机输入过载,而增益小的信道,则信噪比达不到要求,整个系统不能正常工作。
因而,单个放大器的GF应限制在1dB之内。
为了克服EDFA增益不平坦带来的问题,可采用以下几种措施。
(i)选用EDFA增益平坦的区域
现阶段实用的WDM传输系统大多工作在1548~1560波段。
在这一波段可选用16个波长作为WDM系统的工作波长。
这一段内EDFA增益比较平坦,可以比较容意实现增益均衡的要求。
(ii)增益均衡技术
增益均衡技术是利用均衡器的损耗特性与放大器的增益波长特性相反的增益均衡器来抵消增益不均匀性。
这种技术的关键在于放大器的增益曲线和均衡器的损耗特性要精密吻合,使综合特性平坦。
现在用的增益均衡器主要用标准光滤波器、介质多层薄膜滤波器、光纤光栅及平面波导等。
例如某一种采用标准光滤波器的增益均衡器,它适用于8、16、32信道的WDM。
其中32个信道的WDM系统传输时,插入光增益均衡器之前,放大器的增益偏差是5dB左右,而插入后,仅为0.28dB,确保了良好的增益平坦性。
增益均衡用的光纤光栅是一种长周期光纤光栅。
其光栅周期一般为数百微米,损耗峰值波长和半功率点宽度可由光栅长度来控制。
通过多个长周期光栅组合,可以构成具有与EDFA增益波长特性相反的增益均衡器。
在1528~1568nm的带宽内,可以实现增益偏差在5%以内的宽带增益平坦的EDFA。
(iii)增益平坦光纤放大器的研制
这方面,国内外已经做了许多工作。
措施有以下几种:
开发掺铝或掺磷-铝的EDFA、氟基质光纤掺铒光纤放大器、双芯光纤放大器、光纤光栅作滤波器件串接在掺铒光纤中、选用光纤喇曼放大等。
(3)EDFA增益特性的优化技术
采用放大波段内的增益控制和光谱均衡方法,能取得EDFA优化的良好结果。
增益控制技术有:
利用光电反馈环的增益控制、利用激光器辐射的全光控制、利用双芯有源光纤控制。
(4)噪声系数和饱和输出功率
在WDM+EDFA的光纤传输系统中,系统中信号的传输质量,取决于信号经传输后的信噪比,因而在EDFA的自身的噪声系数是一个重要指标。
EDFA的噪声系数,主要取决于EDFA的自发辐射噪声(ASE),内部各部件(如隔离器、波分复用器等)的插入损耗、耦合效率、泵浦功率等因素。
为降低WDM+EDFA系统的造价和管理方便起见,在线路媒质衰减系数确定的情况下,希望每一个EDFA能达到尽可能大的跨距。
这需要EDFA有足够可以利用的饱和输出功率和低噪声系数。
EDFA的噪声系数越小,饱和输出功率越大,可能实现的跨距就越长。
但还要考虑其他一些因素,例如光纤的非线性效应(包括四波混频)。
因此对注入光纤线路的最大功率有所限制,亦即EDFA输出的最大功率将受限制。
EDFA输出的最大功率限制主要取决于激光器。
激光器的谱线宽度越窄,产生光纤非线性效应的光功率阈值越低。
假设激光器的安全等级为3A,则允许注入光纤线路的最大光功率为17dBm。
据此和具体某一WDM系统的信道数,计算出每一信道允许的最大输入光功率。
总之,EDFA的噪声系数、最大可利用的输出功率、光纤非线性损伤阈值、线路衰减系数等参数,都是分析EDFA所能跨越段长必须考虑的综合因素。
3.EDFA对光纤传输系统的影响
(1)非线性问题
采用EDFA,提高了注入光纤的光功率,但当达到一定数值时,将会产生光纤非线性效应(包括受激喇曼散射和受激布里渊散射)。
极大地限制了EDFA的放大性能和长距离无中继传输的实现。
(2)光浪涌问题
EDFA的采用可使输入光功率迅速增大,但由于EDFA的动态增益变化较慢,在输入信号跳变的瞬间将产生浪涌,即输出光功率出现“尖锋”。
尤其是在EDFA级联时,光浪涌更为明显,峰值光功率可达数瓦,有可能造成光/电变换器和光连接器端面的损坏。
解决这一问题的方法是设法在系统中加入光浪涌保护装置,即通过控制EDFA泵浦功率来消除光浪涌。
(3)色散问题
采用EDFA以后,衰减限制的问题得到解决,传输距离大大增加,但总色散也将随之增加,原来的衰减限制系统变成了色散限制系统,这就要求人们再去解决色散问题,否则对于高速通信而言,长距离传输还是无法实现。
10.2色散补偿技术
高速光纤通信系统中,光纤损耗、色散和非线性效应是限制系统传输性能的主要因素。
光放大器的普遍采用解决了光纤损耗补偿问题。
随着光纤通信单信道传输速率的不断增大,色散补偿就成为高速光纤通信的关键技术之一。
国内、外已对色散补偿技术进行了广泛的理论和实验研究,提出了许多各具特色的色散补偿技术方案。
下面介绍几种较成熟的或具有广泛应用前景的色散补偿技术。
10.2.1色散补偿光纤
色散补偿光纤(DCF)是目前较成熟、应用较广泛的色散补偿技术。
其原理是利用和传输光纤色散系数符号相反的色散补偿光纤补偿传输光纤的色散。
对光纤一阶群速度色散(GVD)完全补偿的条件为
(10.1)
式中,
和
是传输光纤和色散补偿光纤在波长
处的色散系数;
和
是传输光纤和色散补偿光纤的长度。
如需考虑光纤二价色散,则当满足
(10.2)
时二价色散亦可获得补偿,但式(10.2)不可能在所有波长上得到满足。
和
[
]是传输光纤和色散补偿光纤的二阶色散系数,亦称色散斜率。
光纤型色散补偿技术大体可分为两类:
(1)基于基模(LP01模)的单模色散补偿光纤DCF(DispersionCompensationFiber)的补偿技术。
其基本原理是纤芯为高折射率,纤芯周围设有不同折射率的多包层结构以增强LP01模的负波导色散;
(2)基于高阶模(LP11模)的双模DCF补偿技术。
它是利用在截止波长附近工作的LP11模有很大负色散的的特点来实现色散补偿的。
就目前的研究水平而言,DCF的技术已经比较成熟,国内外都已经有实际应用的报道。
1.色散补偿光纤的基本结构和补偿原理
采用双模DCF的色散补偿技术,是由C.D.Poole等人提出来的,它是利用双模光纤的第1高阶模(LP11)在截止波长附近具有很大负波导色散的特点来实现色散补偿的。
LP11模的光纤色散补偿原理如图10.13所示。
图10.13基于LP11模的光纤色散补偿原理
理
从光发送机发出的工作波长为1550nm的信号光,经常规单模光纤传输后,必然会产生正色散,使脉冲展宽。
因单模光纤只传输基模(LP01模),而补偿光纤的工作模式却是LP11模,因此必须在它们之间设置一个模变换器。
由模变换器输出的LP11模在色散补偿光纤中传输,因其工作波长接近截止波长,所以会产生很大的负色散,使原被展宽的信号脉冲得到压缩,因此可以有效地补偿色散。
从色散补偿光纤输出的光信号再经过模变换器还原为LP01模后,送至光接收机。
采用双模DCF的优点在于可以在常规单模光纤的低损耗波段获得很大的负色散,易于实现平坦补偿;但其最大的缺点在于方法比较复杂,需要用高效率的模变换器,增加了附加损耗和系统的复杂性,另外在如何克服模色散和偏振模色散方面还有许多待研究的问题。
基于LP01模的单模DCF在设计时采用较小的光纤内径,得到较高的相对折射率差Δ,从而实现在1550nm处较大的负色散。
这种结构的特点是简单易实现,但成本较高。
单模DCF的结构一般有匹配型和多包层型两种。
由于匹配型DCF的补偿范围较窄,所以尽管其技术相对成熟,但目前研究的重点仍是多包层型DCF。
多包层DCF的常见结构如图10.14所示:
图10.14多包层DCF的结构
理
2.DCF的品质因数
DCF的品质因数FOM(FigureofMerit)定义为
(10.3)
式中品质因数FOM(ps/nm·dB),色散D(ps/nm·km),损耗α(dB/km)。
FOM是DCF的重要参数,可以用来对不同类型的DCF进行性能比较。
色散补偿光纤的优点是:
无源器件,性能稳定、可靠,安装容易(目前已有商用模块出售),可以很方便地对现存的系统进行升级。
有较宽的带宽,适用于DWDM系统的宽带色散补偿。
缺点是:
损耗较大,必须附加光放大器补偿色散补偿光纤的损耗。
目前DCF的品质因数还不能做得很高(约-100~-250ps/nm﹒dB)。
此外,由于结构的限制,难以获得大的正色散系数补偿光纤。
而且,色散补偿光纤的芯径较细,光纤的非线性效应显著,使用时应控制其入纤功率。
它仅能补偿光纤色散,对光纤非线性(自相位调制)效应无补偿作用。
10.2.2预啁啾技术
预啁啾技术是在发送端引入预啁啾(和传输光纤色散引起的啁啾相反),使发送的光脉冲产生预畸变,结果经光纤传输后抵消传输光纤色散引起的啁啾,延长了传输距离。
图10.15示出预啁啾技术原理。
对光纤传输系统,假定发送的光脉冲无啁啾,如图(a)所示。
脉冲经光纤传输后,由于光纤的色散效应,不仅造成光脉冲的展宽,也使得光脉冲出现啁啾,如图(b)所示。
光脉冲在某一传输距离处达到系统性能所限定的宽度,该距离即为系统最大无中继传输距离。
如果在发送端对光脉冲施加预啁啾,即使得发送光脉冲出现和光纤色散造成的脉冲啁啾相反的啁啾,如图(c)所示,则经光纤传输后,由于光纤色散,脉冲啁啾将逐渐消失(两种相反的啁啾互相抵消),脉冲出现压缩,如图(d)所示。
再经光纤传输后,色散又造成光脉冲的展宽,逐渐恢复到发送脉冲的宽度,脉冲出现啁啾,如图(e)所示。
之后脉冲将继续展宽,在更长的传输距离处达到限定的宽度,如图(f)所示。
显然,采用预啁啾技术可以延长系统的无中继传输距离。
图10.15预啁啾技术原理
预啁啾可以在光源(半导体激光器)中引入,也可以在外调制器以及在后置功率放大器(半导体激光放大器)中引入。
其优点是无需改动系统的传输和接收部分。
缺点是增大了发送端的复杂程度。
且只能补偿光纤的线性色散,补偿的距离有限。
可补偿的距离和系统的传输速率以及施加预啁啾器件的性能密切相关。
10.2.3色散均衡器
典型的色散均衡器是利用与光纤相反色散特性(相反群时延斜率)的器件补偿光纤色散。
色散均衡的种类有许多。
这里介绍啁啾光纤光栅和F-P腔色散均衡器两种。
1.啁啾光纤光栅
啁啾光纤光栅(ChirpedFiberGrating)是在光学波导上刻出一系列不等间距的光栅,光栅上的每一点都可以看成是一个本地布拉格波长的通带和阻带滤波器,不同波长分量光在其中传输的时延不同,且与光纤的色散引起的群时延正好相反,从而可补偿由于光纤色散引起的脉冲展宽效应。
啁啾光纤光栅的优点是体积小,插入损耗低。
啁啾光纤光栅是一种窄带器件,尽管它带宽窄且具有非周期的频率特性,但采用串接具有不同啁啾特性的光纤光栅的方式可以扩大其带宽,亦可应用多波长系统。
已经制成带宽高达十几nm的啁啾光纤光栅。
由于啁啾光纤光栅的色散量和其带宽的乘积为常数,因此要补偿的光纤的长度越长,通常光栅的长度也应越长,以保证其有足够大的色散量。
这除了增加光栅的制作难度外还降低其带宽,从而限制它的使用范围。
但可采用级联方式增加其可补偿光纤的长度。
啁啾光纤光栅的缺点是在实际应用的时候对外界的温度、振动等变化比较敏感,从而对其在工程中的应用有一定的限制。
2.F-P腔色散均衡器
F-P腔全通色散均衡器的基本结构如图10.16所示。
图10.16F-P腔全通色散均衡器的基本结构
当入射波电场
从光环行器入射经F-P腔多次反射和透射后,从环行器的输出口输出。
出射波电场为
,则在忽略光环行器的插入损耗的条件下,全通均衡器的时延特性可表示为
(10.4)
或
(10.5)
式中,
是F-P腔前镜反射率;d是FP腔的腔长;
是入射波在腔内来回反射一次的时延,
,
是真空中的光速,
是入射波的角频率,
是真空中的光波长。
由式(10.5)可见,光均衡器的时延特性随光波长重复变化,当满足时,
时
取得最大值,据此可获得F-P反射腔的谐振波长
(
=1,2,3,······)(10.6)
图10.17和10.18给出F-P腔全通均衡器色散补偿的时延特性曲线和实用F-P全通均衡器的结构框图。
F-P腔色散均衡器的优点是体积小,插入损耗低。
具有周期的频率特性,可应用于多波长系统。
缺点是带宽窄,仅适用于10Gbit/s速率系统。
不能完补偿光纤色散,且补偿距离有限(约100km左右)。
图10.17F-P腔全通均衡器色散补偿的时延特性曲线
图10.18实用F-P全通均衡器的结构框图
10.2.4光相位共轭色散补偿
光相位共轭(OPC)色散补偿法又称中途频谱反转法。
光相位共轭器是利用光介质中的非线性效应-“四波混频”获得输入光脉冲的频谱反转脉冲,即相位共轭脉冲。
光相位共轭色散补偿是在两根长度和色散特性相同的传输光纤之间插入光相位共轭器,经第一根光纤传输后发生畸变的信号脉冲经相位共轭器转换为相位共轭脉冲,再经第二根光纤的传输而被整形恢复。
图10.19示出光相位共轭器的色散补偿系统原理。
图10.19光相位共轭器的色散补偿系统原理
实现光四波混频的非线性介质主要有半导体激光(放大)器,零色散光纤(色散位移光纤)。
图10.20给出利用色散位移光纤作为非线性介质的光相位共轭器结构。
图10.20利用色散位移光纤作为非线性介质的光相位共轭器结构
当仅考虑光纤线性色散而忽略其自相位调制效应时,完全色散补偿条件为
或
(10.7)
为信号光在第一根光纤中的传输常数;
为相位共轭光在第二根光纤中的传输常数;
和
分别为第一根光纤和第二根光纤长度。
而考虑光纤中的SPM效应时,补偿条件变为
(10.8)
式中
(10.9)
(10.10)
以上补偿条件仅适用于光纤内光功率分布近似可看成常数,或OPC前后光纤内光功率分布以OPC为对称的情况。
显然,实际的光纤链路不可能如此,因此OPC不可能完成补偿光纤的SPM效应。
充分补偿SPM引起的脉冲畸变要求
(10.11)
如果适当地配置系统,即改变OPC在光路中位置,以及采用不同色散系数的传输光纤等,有可能实现对SPM效应的精确补偿。
OPC色散补偿优点是可以完全补偿光纤的二阶色散(正或负色散),对光纤中的非线性效应(自相位调制)也有一定的补偿能力。
可实现对信号的透明转换,即信号的具体格式对光相位共轭转换过程无任何限制。
理论上只要一个光相位共轭就可以补偿任意长度光纤的色散。
无需对发送和接收端进行改造。
其缺点是结构复杂,对输入光和泵浦光波长的稳定性和偏振态要求比较苛刻,从而造价高。
10.2.5色散支持传输
色散支持传输(DST)是采用频移键控(FSK)调制方式在常规单模光纤上传输。
图10.21示出色散支持传输原理。
图10.21色散支持传输原理
图(a)中I、f、P分别为激光器的注入电流、光频率和传输光功率。
注入激光器电流按二进制NRZ信号变化,电流的变化
I引起光功率的变化
P,因激光器啁啾的存在,激光的频率将有一个变化
f。
由于光纤的色散效应,在其中传输的光信号频率不同则速率不同,因此到达接收端的时延也不一样。
从图(b)可以看出,频率为f的信号比频率为f+
f的信号延迟
t时间。
其时延差
由下式给出
(10.12)
式中,
为光载频波长;
是光纤色散系数
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