光波导理论6.pptx

8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月 定义归一化双折射B8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月 定义双折射拍长为LB LP01两个正交的偏振模式传输时产生2的相位差的长度。一般，B值为105106。B 105为高双折射光纤8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月=0 /2=2LB单模光纤光偏振态变化-周期变化8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月 LP01x、LP01y在光纤中传输单位距离的群延时分别为 LP01x、LP01y在光纤中传输的群延时差或脉冲展宽为LB越长，双折射越弱；越短，双折射越强。8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月利用C为真空中光速。一般，第二项 0208.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月SPM特点：特点：光场相位在时域的形状与光强度形状相同光场相位在时域的形状与光强度形状相同SPM导致频率啁啾导致频率啁啾,正比于光强对时间的微分正比于光强对时间的微分,啁啾为负啁啾啁啾为负啁啾(前沿红移前沿红移,后沿蓝移后沿蓝移)频率啁啾将导致脉冲谱宽增加频率啁啾将导致脉冲谱宽增加比特率增加，比特率增加，SPM诱导的频率啁啾增大诱导的频率啁啾增大如果没有光纤色散，如果没有光纤色散，SPM仅导致光脉冲相位变化，在传播过仅导致光脉冲相位变化，在传播过程中不能转化为光强度畸变程中不能转化为光强度畸变8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月色散与色散与SPM共同作用下脉冲的传输共同作用下脉冲的传输正常色散区，色散和正常色散区，色散和SPM均产生上啁啾，均产生上啁啾，SPM加剧脉加剧脉冲展宽速度冲展宽速度反常色散区，反常色散区，SPM在脉冲中心区域产生出正的线性啁啾，在脉冲中心区域产生出正的线性啁啾，反常色散在整个脉冲上产生负的线性啁啾，二者具有相互抵反常色散在整个脉冲上产生负的线性啁啾，二者具有相互抵消的效果，消的效果，缓减脉冲展宽速度缓减脉冲展宽速度(但但SPM将导致脉冲畸变将导致脉冲畸变)在适当条件下，在适当条件下，二者的效应达到精确平衡时，实现光脉冲二者的效应达到精确平衡时，实现光脉冲在光纤中的无畸变传输光孤子在光纤中的无畸变传输光孤子色散将使色散将使SPM诱导的相位调制转化为强度畸变诱导的相位调制转化为强度畸变减小减小SPM影响的主要措施：影响的主要措施：限制光功率限制光功率使用小色散光纤使用小色散光纤色散管理色散管理应用：脉冲自频移、自陡峭、脉冲压缩应用：脉冲自频移、自陡峭、脉冲压缩8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月XPM是不同波长的光脉冲在光纤中共同传输时引起的一种光场是不同波长的光脉冲在光纤中共同传输时引起的一种光场的非线性相移的非线性相移考虑频率为考虑频率为 1和和 2两个光信号共同传输的情况，耦合非线性两个光信号共同传输的情况，耦合非线性薛定谔方程为：薛定谔方程为：交叉（互）相位调制交叉（互）相位调制(XPM)求解上述方程组，可得求解上述方程组，可得 1的非线性相位为：的非线性相位为：第一项为第一项为SPM，第二项即是，第二项即是XPM8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月可见，可见，2对折射率的调制，造成对折射率的调制，造成 1的相位调制，的相位调制，XPM导致的频率调制为：导致的频率调制为：若若E1=E2 则则XPM的效果将是的效果将是SPM的两倍。因此的两倍。因此XPM将加剧将加剧WDM系统中系统中SPM的啁啾及相应的脉冲展宽效应。的啁啾及相应的脉冲展宽效应。8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月色散对色散对XPM的影响的影响只有不同的波长信道的脉冲在时间上有交叠时，相互之间才存在XPM效应，由于色散的存在，具有不同中心波长的两个脉冲传输速度不同，形成走离现象，因此色散对XPM有影响。脉冲宽度光纤色散脉冲的中心频率走离长度：走离长度：8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月减小影响的主要方法：减小影响的主要方法：增大信道间隔增大信道间隔减低信号功率减低信号功率加大光纤色散加大光纤色散色散管理技术色散管理技术XPM与信道间隔有关：大的信道间隔，加快了信道间与信道间隔有关：大的信道间隔，加快了信道间的走离，有助于减小的走离，有助于减小XPMXPM与色散有关：大的光纤色散，加快了信道间的走与色散有关：大的光纤色散，加快了信道间的走离，有助于减小离，有助于减小XPM此外：此外：在在WDM系统中，某信道的系统中，某信道的XPM是其它信道共同作用的是其它信道共同作用的结果结果XPM导致信道间的串扰，导致信道间的串扰，XPM与信道数有关与信道数有关由于各信道之间偏振态的随机性，由于各信道之间偏振态的随机性，XPM又呈现出复杂的统又呈现出复杂的统计特性计特性XPM是是IM-DD光纤通信系统最主要限制因素光纤通信系统最主要限制因素应用：应用：光光-光相位调制（超高速），光相位调制（超高速），基于此机理的光信号处理技术。基于此机理的光信号处理技术。8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月FWM是当多个波长信号在光纤中共同传输时，由于是当多个波长信号在光纤中共同传输时，由于(3)的作的作用，产生新的频率成分的非线性效应。这些新生的频率分量用，产生新的频率成分的非线性效应。这些新生的频率分量能对系统性能造成影响的主要是：能对系统性能造成影响的主要是：对于等间隔的对于等间隔的WDM系统，这些频率系统，这些频率分量将与信号频率重叠，形成信道之分量将与信号频率重叠，形成信道之间的串扰间的串扰(同频串扰同频串扰)，严重影响系统，严重影响系统的性能。的性能。1 2 3在在n信道的信道的WDM系统中，可能的组合有系统中，可能的组合有种种四波混频四波混频(FWM)8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月dijk-FWM简并因子，简并因子，FWM产生的频率为产生的频率为 ijk的功率为：的功率为：相位匹配因子相位匹配因子8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月特点：特点：小的色散光纤，相位匹配易于满足，小的色散光纤，相位匹配易于满足，FWM越加严重，故应越加严重，故应在色散与在色散与FWM之间取折衷之间取折衷减小影响：增加信道间隔、适当加大色散、非等间隔信道、减小影响：增加信道间隔、适当加大色散、非等间隔信道、减小光功率、减小光功率、相邻信道正交偏振相邻信道正交偏振应用：波长变换、光学混频等应用：波长变换、光学混频等8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月受激非弹性散射受激非弹性散射受激拉曼散射受激拉曼散射受激布里渊散射受激布里渊散射8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月受激非弹性散射受激非弹性散射一、概述一、概述一、概述一、概述 一个高能量光子被散射成一个低能量的光子（斯托克斯光），一个高能量光子被散射成一个低能量的光子（斯托克斯光），一个高能量光子被散射成一个低能量的光子（斯托克斯光），一个高能量光子被散射成一个低能量的光子（斯托克斯光），同时产生能量为两光子能量差的另一个能量子同时产生能量为两光子能量差的另一个能量子同时产生能量为两光子能量差的另一个能量子同时产生能量为两光子能量差的另一个能量子 SBSSBS参与的能量子为参与的能量子为参与的能量子为参与的能量子为声子，只有后向散射声子，只有后向散射声子，只有后向散射声子，只有后向散射 SRSSRS参与的能量子为参与的能量子为参与的能量子为参与的能量子为分子振动分子振动分子振动分子振动，以前向散射为主，但也有后，以前向散射为主，但也有后，以前向散射为主，但也有后，以前向散射为主，但也有后向散射向散射向散射向散射 阈值功率阈值功率阈值功率阈值功率：在光纤输出端有一半功率被损失到斯托克斯光时：在光纤输出端有一半功率被损失到斯托克斯光时：在光纤输出端有一半功率被损失到斯托克斯光时：在光纤输出端有一半功率被损失到斯托克斯光时的入射功率的入射功率的入射功率的入射功率8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月二、受激布里渊散射（二、受激布里渊散射（二、受激布里渊散射（二、受激布里渊散射（SBSSBS）2、功率阈值、功率阈值 f fsourcesource-光源线宽；光源线宽；光源线宽；光源线宽；f fB B-布里渊增益带宽；布里渊增益带宽；布里渊增益带宽；布里渊增益带宽；b=1b=1或或或或2 2，与信号，与信号，与信号，与信号光与散射光之间的偏振态有关，当两者的偏振态完全无规光与散射光之间的偏振态有关，当两者的偏振态完全无规光与散射光之间的偏振态有关，当两者的偏振态完全无规光与散射光之间的偏振态有关，当两者的偏振态完全无规时时时时b=2b=2；g gB B-布里渊增益布里渊增益布里渊增益布里渊增益压力波压力波纤芯折射率变化纤芯折射率变化音频声子音频声子入射光波入射光波散射入射光波产生斯托克斯散射光散射入射光波产生斯托克斯散射光电致伸缩电致伸缩1、机理、机理对于对于对于对于8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月4 4、特点、特点、特点、特点 参与的能量子为声子参与的能量子为声子参与的能量子为声子参与的能量子为声子 只有后向散射只有后向散射只有后向散射只有后向散射 可使较多的光散射，等效于强度相关的损耗，限制了光纤可使较多的光散射，等效于强度相关的损耗，限制了光纤可使较多的光散射，等效于强度相关的损耗，限制了光纤可使较多的光散射，等效于强度相关的损耗，限制了光纤的最大入射光功率的最大入射光功率的最大入射光功率的最大入射光功率 SBSSBS效应随入纤光功率增加而增加，随光源线宽的变窄而效应随入纤光功率增加而增加，随光源线宽的变窄而效应随入纤光功率增加而增加，随光源线宽的变窄而效应随入纤光功率增加而增加，随光源线宽的变窄而减小减小减小减小 反向斯托克斯散射光频偏约反向斯托克斯散射光频偏约反向斯托克斯散射光频偏约反向斯托克斯散射光频偏约11GHz11GHz 增益带宽窄（约增益带宽窄（约增益带宽窄（约增益带宽窄（约20MHz20MHz），只影响本信道功率），只影响本信道功率），只影响本信道功率），只影响本信道功率3、增益谱、增益谱8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月4 4、减小、减小、减小、减小SBSSBS对系统影响的主要措施对系统影响的主要措施对系统影响的主要措施对系统影响的主要措施 减低入纤功率（减小中继间隔）减低入纤功率（减小中继间隔）减低入纤功率（减小中继间隔）减低入纤功率（减小中继间隔）增加光源线宽（色散限制）增加光源线宽（色散限制）增加光源线宽（色散限制）增加光源线宽（色散限制）调相调相调相调相-相干通信（目前不实用）相干通信（目前不实用）相干通信（目前不实用）相干通信（目前不实用）应用：窄带光放大、窄线宽激光、分布式光纤应力传感、慢应用：窄带光放大、窄线宽激光、分布式光纤应力传感、慢光光8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月三、受激喇曼散射（三、受激喇曼散射（三、受激喇曼散射（三、受激喇曼散射（SRSSRS）1、功率阈值、功率阈值gR-喇曼增益喇曼增益对于对于2、SRS增益谱增益谱8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月2 2、特点、特点、特点、特点 参与的能量子为分子振动参与的能量子为分子振动参与的能量子为分子振动参与的能量子为分子振动 既有前向散射，也有后向散射既有前向散射，也有后向散射既有前向散射，也有后向散射既有前向散射，也有后向散射 增益带宽达增益带宽达增益带宽达增益带宽达30THz30THz（约（约（约（约125nm125nm）增益峰值频偏约增益峰值频偏约增益峰值频偏约增益峰值频偏约13.2THz 13.2THz SRSSRS效应随光功率的增加，呈指数增长效应随光功率的增加，呈指数增长效应随光功率的增加，呈指数增长效应随光功率的增加，呈指数增长3 3、影响、影响、影响、影响 波长相关损耗：在波长相关损耗：在波长相关损耗：在波长相关损耗：在WDMWDM系统中，较高频率的信号成为所有系统中，较高频率的信号成为所有系统中，较高频率的信号成为所有系统中，较高频率的信号成为所有较低频率信号的泵浦源，频率最高的信道功率消耗最大较低频率信号的泵浦源，频率最高的信道功率消耗最大较低频率信号的泵浦源，频率最高的信道功率消耗最大较低频率信号的泵浦源，频率最高的信道功率消耗最大 非线性串扰：可覆盖很大的波长范围非线性串扰：可覆盖很大的波长范围非线性串扰：可覆盖很大的波长范围非线性串扰：可覆盖很大的波长范围 限制限制限制限制WDMWDM系统的总光功率和波长数系统的总光功率和波长数系统的总光功率和波长数系统的总光功率和波长数 为保证由此造成的恶化量小于为保证由此造成的恶化量小于为保证由此造成的恶化量小于为保证由此造成的恶化量小于0.5dB0.5dB，总功率，总功率，总功率，总功率P Ptotaltotal=nP=nP（n n为为为为信道数）必需满足信道数）必需满足信道数）必需满足信道数）必需满足(不考虑光纤色散不考虑光纤色散不考虑光纤色散不考虑光纤色散)：B BWDMWDM=（n-1n-1）（-信道间隔）信道间隔）信道间隔）信道间隔）对于对于对于对于3232信道，信道，信道，信道，0.8nm0.8nm间隔的间隔的间隔的间隔的WDMWDM系统系统系统系统,单通道功率单通道功率单通道功率单通道功率P Pchch2.5mW2.5mW8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月ffTransmission FiberSRS诱导的波长相关损耗和通道间串扰诱导的波长相关损耗和通道间串扰8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月4、减小、减小SRS对系统影响的主要措施对系统影响的主要措施减低入纤功率（减小中继间隔）减低入纤功率（减小中继间隔）减小信道间隔减小信道间隔5、利用：喇曼光纤放大器、利用：喇曼光纤放大器SRS对传输系统的限制对传输系统的限制应用：分布式光纤放大（喇曼光纤放大）、分布式光纤温度传感应用：分布式光纤放大（喇曼光纤放大）、分布式光纤温度传感8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月FRA原理简介：原理简介：物理机制：物理机制：A.A.光纤拉曼散射效应光纤拉曼散射效应（SRS)SRS)一个入射光子（一个入射光子（pump)pump)的湮的湮灭，产生一个下移灭，产生一个下移stokesstokes频率的光子和另一个具有频率的光子和另一个具有相当能量和动量的光学光相当能量和动量的光学光子子B.B.与pumppump光子相差光子相差stokesstokes频率的信号光子，经受受频率的信号光子，经受受激散射过程，被放大激散射过程，被放大光纤拉曼放大器光纤拉曼放大器原理简介原理简介8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月拉曼增益特性：取决于光学拉曼增益特性：取决于光学声子的振动能带声子的振动能带峰值增益频移：峰值增益频移：13.2THz13.2THz反向泵浦为主，也可同向泵反向泵浦为主，也可同向泵浦浦支撑技术支撑技术:14nm的大功率的大功率泵浦激光器，目前以取得实用泵浦激光器，目前以取得实用化化光纤拉曼放大器光纤拉曼放大器原理简介原理简介8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月FRAFRA以传输光纤作为放大介质以传输光纤作为放大介质分布式放大分布式放大，从而实现一种“无损耗”传输（可降低入纤光功率，避免非线性效应光纤拉曼放大器光纤拉曼放大器超低噪声放大超低噪声放大原理原理8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月机制：拉曼增益与泵浦波长相关机制：拉曼增益与泵浦波长相关方法：多波长泵浦方法：多波长泵浦增益：各个泵浦波长拉曼增益谱增益：各个泵浦波长拉曼增益谱的加权和（以的加权和（以dBdB为单位）为单位）光纤拉曼放大器光纤拉曼放大器宽带放大原理宽带放大原理8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月WDMPumpMux.WDMPumplasers管理管理通道通道控制控制L-bandDCML-bandEDFAC-bandDCMC-bandEDFADEMUXMUXFRA+EDFA+DCFFRA+EDFA+DCF混合集成的一体化部件混合集成的一体化部件8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月通道内非线性效应通道内非线性效应通道内互相位调制（通道内互相位调制（IXPM）通道内四波混频（通道内四波混频（IFWM）8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月通道内非线性效应（通道内非线性效应（IXPM,IFWM）在超高速（在超高速（40Gb/S以上）或积累色散很大的传输系以上）或积累色散很大的传输系统中，色散导致光脉冲展宽造成相邻脉冲交叠，进统中，色散导致光脉冲展宽造成相邻脉冲交叠，进而引起通道自身的相邻脉冲间的非线性作用，称之而引起通道自身的相邻脉冲间的非线性作用，称之为通道内非线性效应（包括为通道内非线性效应（包括IXPM,IFWM）。）。相对应，在多通道系统中，不同波长信道间的非线相对应，在多通道系统中，不同波长信道间的非线性作用称为通道间的非线性效应（性作用称为通道间的非线性效应（FWM,XPM）IXPM导致时间抖动导致时间抖动IFWM导致幅度抖动和导致幅度抖动和ghost 脉冲脉冲8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月IFWM导致导致Ghost 脉冲和脉冲和幅度抖动幅度抖动IXPM-诱导脉冲频移诱导脉冲频移-timing jitter通道内非线性效应（通道内非线性效应（IXPM,IFWM）8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月通道内非线性效应与局部色散的关系通道内非线性效应与局部色散的关系IXPM随着局部色散的增大而减小，随着局部色散的增大而减小，而而IFWM增呈现为增大趋势增呈现为增大趋势通道内非线性效应（通道内非线性效应（IXPM,IFWM）8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月Basic Nonlinear InteractionSingle ChannelSingle channel self-phase modulationModulation instability（MI）Self-phase modulation（SPM)(Solitons)Nonlinear intersymbol interferencePulse DistortionIntrachannel Cross-phase modulation(IXPM)Intrachannel Four-wave mixing (IFWM)Timing jitterAmplitude JitterMultiple channels(WDM)Four-wave mixing(FWM)Coherent cross-talkCross-phase modulation(XPM)Timing jitter&Pulse distortion10Gb/s and above10Gb/s and below非线性限制非线性限制非线性限制非线性限制8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月传输技术：传输技术：传输技术：传输技术：1.控制色散积累，使相邻脉冲无交叠，即最大脉宽1/B，小的脉冲峰值功率，较小的非线性作用-伪线性传输，CRZ传输类孤子传输类孤子传输伪线性传输伪线性传输LD：色散长度（脉冲展宽色散长度（脉冲展宽 倍倍时的光纤长度）：时的光纤长度）：无啁啾高斯脉冲色散展宽：无啁啾高斯脉冲色散展宽：色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月减小非线性效应造成的系统损伤减小非线性效应造成的系统损伤效应效应脉冲功率脉冲功率P局部色散局部色散D平均色散平均色散SPM小小小小0XPM小小大大FWM小小大大IXPM小小大大IFWM小小小小OSNR大大色散管理：色散管理：距离信号幅度ASE噪声非线性8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月周期分段补偿周期分段补偿正的（反常）平均色散欠补偿正的（反常）平均色散欠补偿足够大的局部色散足够大的局部色散预补偿预补偿色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月采用周期性分段补偿避免通道内非线性采用周期性分段补偿避免通道内非线性如果没有非线性，色散补偿完全可以只在接收端实施，如果没有非线性，色散补偿完全可以只在接收端实施，与补偿位置无关与补偿位置无关通道内非线性（通道内非线性（IXPM,IFWM)的存在，允许的脉冲展的存在，允许的脉冲展宽程度被限制宽程度被限制也即，限制了系统允许的最大色散积累也即，限制了系统允许的最大色散积累控制色散积累的措施：控制色散积累的措施：周期性分段补偿周期性分段补偿集中补偿L色散积累分段补偿LLmL1L2Lm：色散map周期色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月保持正的平均色散避免保持正的平均色散避免SPM效应在正常色散效应在正常色散区将加剧脉冲展宽的问题区将加剧脉冲展宽的问题SPM效应将诱导上啁啾（效应将诱导上啁啾（C0),在正常色散区在正常色散区（20）将加剧脉冲展宽）将加剧脉冲展宽为此，保持正的平均色散（反常色散）避免为此，保持正的平均色散（反常色散）避免该问题该问题通常又称之为通常又称之为欠补偿欠补偿L平均色散平均色散色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月采用预补偿减低脉冲峰值功率减小非线性效应采用预补偿减低脉冲峰值功率减小非线性效应Post-compensationCumulateddispersionPre-compensationIn-line compensationTxRxOpticalpowerPulseswidth 预补偿使得：预补偿使得：平均光功率最大处（平均光功率最大处（EDFA输出）脉冲最宽（积累色散最大）输出）脉冲最宽（积累色散最大），峰值功率最低，峰值功率最低色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月适当的局部色散折中适当的局部色散折中SPM、XPM、FWM、IXPM、IFWM的影响的影响SPM诱导的非线性相移需通过色散才能转换为强度畸变，诱导的非线性相移需通过色散才能转换为强度畸变，因此，希望小的光纤局部色散以减小这种转换因此，希望小的光纤局部色散以减小这种转换但小的局部色散将延长了信道间的走离时间，增加了但小的局部色散将延长了信道间的走离时间，增加了XPM的作用时间，加剧了的作用时间，加剧了XPM对系统的恶化，因此希望较大的对系统的恶化，因此希望较大的光纤局部色散以减小光纤局部色散以减小XPM的影响的影响小的局部色散同时使小的局部色散同时使FWM效应要求的相位匹配条件更易满效应要求的相位匹配条件更易满足，加剧了足，加剧了FWM对系统的恶化，因此希望较大的光纤局部对系统的恶化，因此希望较大的光纤局部色散以减小色散以减小FWM的影响的影响此外，此外，IXPM随着局部色散的增大而减小，而随着局部色散的增大而减小，而IFWM则呈现则呈现为增大趋势为增大趋势研究表明，优化的局部色散在研究表明，优化的局部色散在811ps/nm-km色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月其它措施其它措施DCF的有效面积较小，非线性系数大，因此，的有效面积较小，非线性系数大，因此，DCF的入纤的入纤功率要小，通常小于功率要小，通常小于SMF6dB配置配置DCF于于EDFA级间，减小级间，减小ASE积累，提高系统的积累，提高系统的OSNR采用大有效面积光纤，减低光纤非线性效应采用大有效面积光纤，减低光纤非线性效应色散管理技术色散管理技术8.3 8.3 光纤偏振模色散光纤偏振模色散 20082008年年2 2月月光波导理论与技术光波导理论与技术 20122012年年3 3月月光纤中的光学孤立子光纤中的光学孤立子孤立子孤立子在特定条件下，从非线性波动方程得到的一个稳定的、能量有限的不弥散解。孤立子是一个稳定的“波包”，能够在传输过程中始终保持其波形和速度不变。光孤子光孤子光纤的反常色散区，色散和非线性(SPM)相互作用，使得光纤中也支持光学孤立子的传输。光孤子通信系统光孤子通信系统光孤子用于光脉冲在光纤中的长距离无畸变传输