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。     

光纤放大器及其应用

1　前言自单模光纤投入使用以来 ,限制高速光纤通信系统进行长距离传输的因素主要有两个 ,其一是光纤的衰耗 ,其二是光纤的色散。光纤的衰耗使信号在传输过程中不断衰减 ,使光信号的传输距离受到限制。光纤的色散使具有一定光谱线宽的光脉冲在传输过程中不断展宽 ,最终产生码间干扰 ,使通信不能正常进行。在掺铒光纤放大器进入实用化以前 ,克服光纤衰耗的唯一办法是在线路中建设大量再生中继站 ,即将传输一段距离后的弱光信号接收后通过光电变换变成电信号 ,经过放大、整形后 ,再经过电光变换以便达到高电平输出光信号的目的。这种方式需在…     

光纤色散效应对脉冲展宽的影响

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响,基于单模光纤和多模光纤的色散特性,采用数值模拟计算的方法,对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析,分别得到了折射率n=1.516和n=1.458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果,比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应,通过对不同光源LD(Δλ=1nm)和LED(Δλ=70nm)的比较,分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明,纯石英光纤在系统传输波长为1.27μm处群速度色散等于0;折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时,其模内色散表现为负色散;色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。     

光纤传输的脉冲展宽研究

利用傅立叶方法解非线性薛定谔方程,对单模光纤传输中非线性色散的脉冲展宽进行了研究。通过详细计算,给出了高斯脉冲的均方根宽度以及展宽因子的表达式。同时,作出了光纤内色散造成的高斯脉冲展宽和展宽因子随距离的变换关系图线。并分析研究了光纤色散对不同宽度脉冲的影响。对脉冲压缩技术的研究具有一定的参考价值。     

光纤脉冲分析仪的设计

针对光纤色散特性会引起传输信号的畸变,限制通信容量,指出对光纤色散参数、光信号在长距离传输后脉冲展宽程度的准确测量,可以提供可靠的设计数据来源,在实际的工程应用中有着重要意义.根据对色散基本理论的讨论,分析光脉冲在光纤中传播的展宽现象.自行研制了一套用于多模光纤色散测量的脉冲展宽测试设备,已应用在教学实验和工程实践中.     

光纤传输对光码分多址网络误码率的影响

简要介绍了光码分多址网络的基本结构和误码性能,分析了光纤传输导致的光脉冲展宽对系统误码率的影响,提出了计算误码率的修正公式,并以数值求解非线性薛定谔方程为主要分析方法,对误码性能进行了数值仿真,验证了修正公式的正确性。     

啁啾光纤光栅引起的系统色散功率代价

分析了啁啾光纤光栅对光脉冲信号的作用 ,计算光脉冲经过一定距离传输并由啁啾光纤光栅进行色散补偿后的脉冲展宽情况 ,同时分析啁啾光纤光栅群时延抖动对系统色散代价的影响。在系统色散功率代价一般要小于1dB的条件限制下给出啁啾光纤光栅群时延抖动的幅度、周期与系统单信道速率这三个参量之间存在相互关系     

双折射色散阶跃光纤中太赫兹脉冲的提取

根据光脉冲在双折射色散阶跃光纤中调制不稳定性,研究了双折射色散阶跃光纤中调制不稳定性增益谱随传输距离的变化关系.结果表明:在弱双折射色散阶跃光纤和强双折射色散阶跃光纤中,利用调制不稳定性增益谱随传输距离的变化关系可分离和提取THz脉冲.     

频率失谐对掺镱光纤放大器中光脉冲传输特性的影响

为了研究光脉冲在掺镱光纤放大器中的放大传输特性,建立了光脉冲在分布式光纤放大器中的传输方程,采用分步傅里叶变换法数值模拟了光脉冲的传输状态,并着重讨论了频率失谐对光脉冲特性的影响。结果表明：对于掺镱光纤放大器,在介质的色散长度远远小于非线性长度时,随着在放大器中的传输,光脉冲在放大的同时被展宽,脉冲中心出现峰值,其频谱加宽;当出现频率失谐时,光脉冲放大能力减弱,脉冲失去对称性,并且窄化。若光脉冲中心频率沿不同的方向偏离介质增益峰值频率,脉冲变形规律不同。因此在设计放大系统时应该考虑光纤放大器的色散以及频率失谐对其传输特性的影响。     

光脉冲色散展宽的光纤光栅透射补偿

分析讨论了利用变迹均匀光纤光栅的透射色散对光纤中传输的脉冲色散展宽进行压缩补偿。给出了啁啾高斯脉冲的补偿原理,计算了相关的曲线和光纤光栅的相应参数。通过选择光纤光栅的不同参数,可以使色散展宽的高斯脉冲经光栅后几乎完全恢复原状或受到进一步压缩。     

超高速光纤通信中的色散补偿技术

随着全光网络建设的推进,光传输系统中传输速率的提高和信号传输带宽的增加,使色散问题变得日益突出。在当前已经大量铺设的常规光纤G.652线路中,零色散点位于1310nm,在1550nm处时具有较大的色散系数(约17ps/nm/km),当光脉冲信号经过长途传输后,由于不同波长的传输速度不一致,光纤色散值的积累引起脉冲展宽,将导致严重的码间串扰,使接收端产生误码,从而使传输特性变坏。光纤色散补偿技术的研究和发展,对提高目前已经铺设的常规光纤通信系统容量提升具有尤其重要的意义。     

超高速光纤通信中的色散补偿技术

随着全光网络建设的推进,光传输系统中传输速率的提高和信号传输带宽的增加,使色散问题变得日益突出.在当前已经大量铺设的常规光纤G.652线路中,零色散点位于1310nm,在1550nm处时具有较大的色散系数(约17ps/nm/km),当光脉冲信号经过长途传输后,由于不同波长的传输速度不一致,光纤色散值的积累引起脉冲展宽,将导致严重的码间串扰,使接收端产生误码,从而使传输特性变坏.光纤色散补偿技术的研究和发展,对提高目前已经铺设的常规光纤通信系统容量提升具有尤其重要的意义.     

啁啾光纤光栅在硫系光纤激光器中的色散补偿

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区,基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性,脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题,设计线性啁啾光纤光栅,用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明:光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现,通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化,可以显著改善色散补偿的效果,以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。     

采用啁啾光纤光栅补偿带啁啾的超高斯脉冲在光纤中传输的色散

利用啁啾光纤光栅,对带啁啾的超高斯脉冲的色散补偿特性进行了理论分析和数值模拟。数值模拟结果表明,光脉冲在普通单模光纤中传输了一定距离后,由于色散的作用,脉冲发生展宽,超高斯脉冲比高斯脉冲展得更宽。若初始脉冲含有啁啾,展宽后的脉冲还出现小调制。用啁啾光纤光栅进行色散补偿后,高斯型脉冲能够较好的恢复初始脉冲形状,带啁啾的超高斯脉冲的脉宽可恢复到接近初始脉冲的宽度,但脉冲形状发生了畸变,并出现了旁瓣,脉冲峰值功率与超高斯脉冲阶数和啁啾参数有关。     

准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱

对准连续光在光子晶体光纤中的传输特性进行了理论和实验研究.利用分步傅里叶方法求解非线性薛定谔方程,数值模拟了准连续光在光子晶体光纤中传输时光谱和脉冲的演化,并分析了其非线性机理和光谱展宽机制.通过比较不同条件下脉冲时域和频域的演化过程,发现低功率、宽脉冲条件下引起光谱展宽的主要因素是光纤反常色散区的调制不稳(MI)作用.此外,还分析了脉冲功率、光纤非线性系数、脉冲宽度等因素对光谱展宽的影响.在理论研究基础上,将脉冲宽度为80 ps的准连续光耦合入70 m长的非线性光子晶体光纤,获得了覆盖整个通信波段的超连续(SC)谱,波长范围1300～1700 nm.     

光子晶体光纤中飞秒激光脉冲传输的研究

为更精细地描绘飞秒光脉冲在光子晶体光纤中的传输和演化,在用分步傅里叶方法求解广义非线性薛定谔方程的基础上,详细考虑光纤参数随脉冲峰值频移的变化,模拟了飞秒光脉冲在光子晶体光纤中传输和演化的过程。研究发现,光纤色散和强非线性对飞秒脉冲在光子晶体光纤中传输、演化以及超连续谱的展宽有很大影响。     

光纤有线电视技术入门30问(6)

问7:什么是光纤的色散?在答6中的 SI 型多模光纤中,稍微谈到了因各个模式的群速度不同而发生的多模色散。后来在 SM 型光纤又触及到结构色散。当入射的光信号经过光纤传输以后,凡出射端解调后光脉冲发生时间展宽(指数字式脉冲)或检波后电平随信号频率增高而降低(指模拟调制波形信号)的现象则称为色散。     

利用光子晶体光纤实现10 Gb/s光传输系统的色散补偿

利用光子晶体光纤（PCF）在10Gb/s光传输系统中对普通单模光纤中传输的光脉冲进行了色散补偿，获得了很好的补偿效果。实验中，10Gb／s光脉冲序列经过2.163km普通单模光纤被展宽后．利用26m长光子晶体光纤对其进行色散补偿．补偿后脉冲基本恢复到了初始形状。进一步的理论计算表明，此光纤在C波段20nm波长范围内对普通单模光纤能够实现较好的色散斜率补偿，补偿后剩余色散小于5ps／nm。理论与实验结果表明光子晶体光纤在色散补偿方面具有很大的潜力．在未来光通信系统中将发挥重要作用。     

啁啾高斯脉冲在光纤中传输的脉冲展宽研究

通过求解非线性薛定谔方程,研究了线性光纤中色散导致的具有初始频率啁啾的高斯脉冲展宽的详细物理过程。得到高斯脉冲在光纤中色散所致的脉冲展宽的特性,啁啾因子对脉冲展宽的影响,并讨论了光纤色散对不同宽度脉）中的影响,对色散补偿等技术的研究具有一定的参考价值。     

超短激光脉冲在线性色散光纤中的传播

研究了线性光纤中色散导致光脉冲展宽的详细物理过程,以此为光纤中光孤子产生的物理过程作物理上的准备。