单模光纤测量技术(之一)——单模光纤的色散测量方法

光纤的传输损耗和色散是限制光纤通信中传输距离的主要因素。而色散又是限制光纤通信系统传输带宽的决定性因素,因为色散使在光纤中传输的光脉冲随着传输距离的增加而展宽。在单模光纤中,脉冲展宽主要起源于折射率随波长变化所引起的模内材料色散和单个模的群速度随频率略有变化所导致的波导色散。因此单模光纤的总色散,或者说波长色散或色度色散,主要就包括这两部分。单模光纤色散的测量对于研究单模光纤的传输特性,控制和改进预制件的质量;监测单模光纤通信系统的性能具有很大的理论意义和实用价值。本文主要介绍国内外单模光纤色散测量的各种方法及其特点。     

140Mb/s、565Mb/s光纤通信系统的传输考虑

一、前言一般认为单模光纤的带宽是很宽的,但是由于单模光纤中存在材料色散和波导色散,以及系统的光源在高速调制下谱线变宽,而且具有随机性质,与光纤的色散相互作用后产生模分配噪声,限制了系统的传输带宽和通信距离。目前的办法是使系统工作在石英光纤的零色散波长(1.3μm),这样可以减免模分配噪声。但光纤在1.3μm的衰减不是最小,衰减最小的波长是在1.55～1.6μm处。     

半导体激光器—多模光纤传输的模式噪声实验与分析

光纤通信系统除了光电检测器的噪声之外,还有光源的量子噪声、激光器输出功率曲线“扭折”噪声、反射噪声、模分配噪声与模式噪声等。半导体激光器多模光纤传输容易出现模式噪声而影响传输的正常进行,本文报告模式噪声的实验观察及其有关的计算分析问题。一、实验观察     

偏振模色散对高速光纤通信系统性能的影响

为研究偏振模色散对级联PSA高速光纤通信系统性能的影响,在了解PSA构成及放大原理后,利用耦合非线性薛定帶方程,采用计算机仿真技术研究不同信号脉冲波型与大小的光纤偏振模色散对级联PSA高速光纤通信系统性能的影响。仿真结果显示,高斯脉冲的眼图劣化度高于超高斯脉冲的眼图劣化度,PSA相位漂移逐渐增加时,眼图劣化度逐渐增加,PSA色散补偿功能更低,光纤通信系统性能更差,当脉冲指数是[2,2.5]时,级联PSA高速光纤通信系统性能最优;当偏振模色散值提升时,级联PSA高速光纤通信系统性能下降,但始终优于EDFA系统,优势性能并不显著,说明PSA具备偏振模色散补偿功能,却无法完全补偿偏振模色散。     

光纤色散对WDM系统性能的限制

波分复用（ＷＤＭ）技术是增大光纤传输容量的方法，但是在高速率、长距离ＷＤＭ系统中传输性能受到限制。除了多级光纤放大器（ＥＤＦＡ）使带宽减小，噪声增大，光纤的材料色散也是对ＷＤＭ系统影响的重要因素。本文主要分析光纤色散以及有初始啁啾的脉冲、激光器的相位调制噪声、有非线性效应时光纤色散对ＷＤＭ系统传输容量的影响。     

温度对单模光纤偏振模色散的影响研究

随着光纤通信系统传输容量的不断发展 ,光纤中的偏振模色散 PMD成为限制高速光纤通信系统传输容量的极限因素。偏振模色散是由于光纤结构的不完善性或者受到外界应力的作用而产生的 ,因此偏振模色散受外界环境因素的影响较大。许多研究表明偏振模色散对温度具有较强的敏感性 ,是温度的函数。采用波长扫描法就温度对单模光纤偏振模色散的影响展开研究 ,研究结果表明 ,单模光纤偏振模色散将随着温度的升高而呈现减小的趋势     

偏振模色散补偿对脉冲展宽的影响

在高速光纤通信系统中,偏振模色散(PMD)已被认为是限制光纤通信系统性能的一个主要因素,而脉冲的均方根展宽是表征信号传输性能的一个重要的物理量.研究了偏振模色散对脉冲展宽的影响,推导出含有一阶偏振模色散补偿的光纤链路中偏振模色散矢量的自相关函数的分析表达式.在此表达式的基础上,推出了以高斯脉冲为例的一阶偏振模色散补偿系统中的均方根脉宽解析表达式.     

单模光纤色散测量(上)

一、引言在光纤通信中限制通信距离的是光纤的传输损耗及色散.由于使用较长的波长及材料工艺的改进,光纤损耗已降到很低的程度,色散成了限制多模光纤通信系统通信容量和中继站间距的主要因素.单模光纤不存在模间色散,因而信息容量比多模光纤大得多.单模光纤的这一优点,使其非常适合用作远距离、大容量光纤通信系统的传输媒介.     

高速光通信系统中的色散补偿技术

高速光纤通信系统中，色散补偿和极化模色散补偿是提高信噪比、改善系统性能的必要手段。本文介绍了几种常用商用传输光纤及其色散特性，分析了相应的色散补偿技术，重点分析了其中普遍采用的色散补偿光纤技术。     

偏振模色散仿真器特性研究

光纤通信线路的偏振模色散已成为高速、长距离光纤通信系统发展的主要障碍之一 ,其特性、测量以及补偿方法的研究成为目前光纤通信研究热点之一。偏振模色散仿真器 ,用于仿真传输链路的偏振模色散特性 ,不仅可用于偏振模色散补偿器 ,也可用于高速长距离光纤通信系统的规划设计等。本文分析了光纤偏振模色散仿真器的研究现状 ,归纳总结了现有偏振模色散仿真器的设计原理和结构特征 ,并用蒙特卡罗法对常用的偏振模色散仿真器的特性进行了数值模拟     

PMD光域动态反馈补偿方案

制造过程和外界环境的影响可导致光纤内两个正交偏振模的传播常数不同，由此引起的脉冲展宽就称为偏振模色散（PMD，Polarization Mode Dispersion）。与光纤非线性和色散一样，PMD能损害系统的传输性能，限制系统的传输速率和距离，特别是对于10Gb/s以上的高速光纤通信系统。PMD被认为是限制其传输容量和距离的关键因素，正是由于     

光纤色散对光纤通信系统中继距离主要影响分析

光纤色散是影响高速光纤通信系统中继距离的主要因素。本文从光纤色散原理出发,定性和定量分析了光纤色散对光纤通信系统中继距离主要影响,并给出了色散受限系统中继距离的计算方法。     

Bragg光纤光栅

详细阐述了光纤光栅的原理以及光纤光栅在光纤通信、光纤激光器、光纤放大器、光纤滤波器、光纤传感器和高速光纤通信系统中色散补偿方面的重要应用，并对线性啁啾Ｂｒａｇｇ光栅色散补偿技术进行了全面分析。     

激光器相位噪声对高速IM／DD光纤通信系统特性影响的研究

光源的光谱特性对高速光纤通信系统的传输特性有很大的影响，本文分析了半导体激光器的相位噪声（线宽）对高速光纤通信系统特性的影响，分析结果指出，在高速长距离ＩＭ／ＤＤ系统的设计与分析中必须考虑激光器线宽的影响，由于光纤的色散特性，激光器的相位噪声在接收端将转化为强度噪声，使光接收机的接收灵敏度产生恶化，并在ＢＥＲ－Ｐｒ曲线上表现出“饱和”现象（ｆｌｏｏｒ）。本文的实验结果验证了这一点     

色散管理光纤锁模激光器在近零色散域的非线性优化

目前,飞秒激光脉冲因脉冲宽度窄和峰值功率高的特点被广泛运用在多种领域中。其中,色散管理光纤锁模激光器因其特有的腔内呼吸机制使输出的激光脉冲能量更高,光谱更宽、脉宽更窄。使用啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器能够实现真正的全光纤结构,提升激光器的紧凑性和稳定性,因此基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的光纤锁模激光器具有更加实际的应用意义。采用数值模拟的方法,研究了基于啁啾布拉格光纤光栅进行色散管理的掺镱光纤锁模激光器中单模光纤在腔内的不同分布对脉冲动力学过程和输出脉冲参数的影响。系统分析了谐振腔内净色散值不同时,腔内单模光纤的分布对脉冲在腔内的动力学过程的影响。模拟结果表明,在腔内净色散值为负时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤越短,光纤激光器维持稳定单脉冲运行的最大泵浦强度更高且输出光谱更宽,从而能够获得脉宽更窄的去啁啾脉冲;腔内净色散值越接近零时,啁啾布拉格光纤光栅与增益光纤间的单模光纤长度对输出脉冲参数作用的影响越显著;腔内净色散值为正时,单模光纤在腔内的分布对输出脉冲影响逐渐减弱,优化单模光纤分布提升锁模激光器性能并不明显。最后,提出了一种通过改变单模光纤在腔内的分布来提高激光器输出性能的优化方法。     

光纤信道自适应均衡器的仿真研究

为了解决色散时光纤通信系统高速率、长距离传输的限制,在分析影响光纤通信系统性能的主要原因的基础上,提出一种光纤信道仿真模型,并用MATLAB仿真LMS算法和RLS算法对10 Gb/s光纤信道进行自适应均衡的性能.仿真结果表明,这两种算法简单、高效,能有效消除光纤色散和偏振模色散(PMD)引起的码间干扰,RLS算法比LMS计算复杂度高,但收敛速度更快,所以这两种算法都能满足光纤通信系统对均衡速度较高的要求.     

1.52μmHe-Ne激光器的性能及其在光纤技术中的应用

一种用于长波长光纤技术和相干光纤通信系统的新型1.52μmHe-Ne激光器的性能数据,对于腔长为17cm～50cm输出TEM.模功率为0.5mw～2.5mw,稳频单模功率为0.8mw,频率稳定性达到10~(-10)量级,可以室温24小时以上连续工作而不跳模,这种激光器已经用于光纤光缆参数测量,各种无源器件参数测量和相干光纤通信实验系统.     

高速光纤通信中的色散问题

光纤中色散问题已成为发展下一代高速长距离光纤传输系统的主要障碍。介绍了色散的概、描述方法；详细讨论了高速光纤通信中的群速度色散和偏振模色散问题，以及当前广泛应用的各种色散补偿技术。     

基于色散控制的主动锁模掺镱光纤激光器设计

设计了一种基于色散控制的相位调制锁模掺镱光纤激光器。针对相位调制锁模中模式跳变现象,基于非线性薛定谔方程,建立了光脉冲在光纤激光器系统中演变的数学模型,通过数值仿真研究了色散对脉冲稳定性的影响。在光纤环形腔中加入光子晶体光纤实现色散补偿,解决了输出脉冲在两个相位差为π的模式间跳变引起的不稳定问题。在稳定锁模的前提下,进一步分析了激光器关键参数（非线性系数、小信号增益系数、调制频率和调制深度）对输出脉冲时域特性的影响。结果表明,在腔内平均色散为－19 ps2／km 时,激光器工作在稳定锁模区域,产生重复频率4．918 GHz,脉宽2．54 ps 的锁模脉冲,这对于后续实验中的优化设计具有指导性意义。     

浅谈波分系统的光纤色散及补偿

光纤色散(色度色散CD)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。偏振模色散PMD偏振模色散是由于光纤制造工艺造成纤芯截面一定程度的椭圆度,或者是由于材料的热涨系数的不均匀性造成光纤截面上各向异性的应力而导致光纤折射率的各向异性,这两者均能造成两个偏振模传播常数的差异,从而产生群时延的不同,形成了偏振模色散。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1550nm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。