色散补偿在光纤通信中的重要作用

当前，光纤通信正向超高速率、超长距离的方向发展。EDFA的出现为1.55um波长窗口实现大容量、长距离光通信创造了条件，并使光纤通信中衰耗的问题得到了一定的解决。然而光纤的色散影响仍然是制约因素之一，加之引入光放大器使光信号功率提高之后，光纤的非线性影响又突显出来。

光纤色散是由于光纤所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象。所谓群速度就是光能在光纤中的传输速度。所谓光信号畸变，一般指脉冲展宽。

光纤中的色散可分为材料色散、波导色散、模式色散。材料色散和波导色散也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不同光源频率所所应的群速度不同，引起脉冲展宽。波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结构参数有关，它的大小可以和材料色散相比拟。材料色散和波导色散在单模光纤和多模光纤中均存在。模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度，所引起的脉冲展宽。模式色散主要存在于多模光纤中。简而言之，材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一频率所引起的，模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起的。

在光纤中，不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延，从而产生时延差，时延差越大，表示色散越严重。因而，常用时延差来表示色散程度。时延并不表示色散值，时延差用于表示色散值。若各信号成分的时延相同，则不存在色散，信号在传输过程中不产生畸变。时延差可由信号各频率成分的传输速度不同所引起，也可由信号各模式的传输速度不同所引起。

光纤色散造成的系统性能损伤  

与光纤色散有关的系统性能损伤可以由多种原因引起，比较重要的有两类：码间干扰、模分配噪声等。      

1.码间干扰  

光纤色散会导致所传输光脉冲的展宽。实际接收波形是由激光器的许多根线谱构成的，既便接收机能对单根线谱形成的波形进行理想均衡，但由于每根线谱产生的相同波形所经历的色散不同而前后错开，使结合的波形不同于单根线谱波形，仍会造成非理想均衡。 

2.模分配噪声  

这是由于光纤的色散作用与激光器的光谱特性相结合产生的系统损伤。虽然激光器各谱线的功率总和是一定的，但各根谱线的功率是随机起伏的。当激光器的各谱线经过光纤后，由于光纤的固有色散使不同波长的谱线产生不同的延时，造成不同比特的接收波形不同，形成接受脉冲的展宽。

色散补偿技术          

(1)首先采用色散补偿光纤（DCF）对传输线路的色散性能进行补偿是 一项比较成熟的技术。           

色散补偿光纤（DCF）是一种特制的光纤，其色度色散为负值，恰好与G.652光纤相反，可以抵消G.652常规色散的影响。其色散系数典型值为-90ps/（nm·Km），因而DCF只需在总线路长度上占G.652 光纤的长度的1/5,即可使总链路色散值接近于零。  

但衰耗大（约为0.5dB/km）需使用EDFA来补偿，且对强光产生严重的非线性效应，应与避免。采用DCF来进行色散补偿是一种无源补偿方法，十分简单易行。  如在DWDM系统中已采用的色散补偿器可能就是由DCF等构成。

(2)还有其他类型的色散补偿器，如采用采用啁啾光栅做色散补偿，其色散补偿量标称值为40公里、60公里和80公里，做成单板。在STM-64系统采用G.652光纤色散受限传输距离为80km。建议传输距离在80km~100km，采用40km的补偿器进行补偿，传输距离在100km~120km，采用60km的补偿器进行补偿。

（3)利用非线性光学效应压缩色散  

具体是指利用Kerr效应之一的自相位调制特性。