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對電信行業(yè)的光系統(tǒng)供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)運營商來說，對更快更高性價比的光傳輸網(wǎng)絡(luò)的追求是沒有止境的。就像20世紀(jì)90年代末期從2.5G(千兆位)到10G的轉(zhuǎn)變一樣，電信行業(yè)目前正在面臨從10G到40G容量轉(zhuǎn)變的技術(shù)挑戰(zhàn)。
這種轉(zhuǎn)變的步伐大小很大程度上取決于具有合理成本的合適技術(shù)。本文介紹了基于光纖布拉格光柵(FBG)的色散補償技術(shù)如何能節(jié)省成本，并滿足更高位速率光傳輸網(wǎng)絡(luò)所需的技術(shù)要求。
在過去幾年中，基于FBG的色散補償器已經(jīng)成為色散補償光纖(DCF)的實用替代技術(shù)。隨著DCF技術(shù)的不斷成熟，對DCF技術(shù)只能進(jìn)行量變而非質(zhì)變的改進(jìn)，因此這一領(lǐng)域如今已充分開放給具有突破性和高性價比的FBG技術(shù)。
就像任何突破性技術(shù)一樣，F(xiàn)BG技術(shù)最初也受到種種懷疑，但利用FBG進(jìn)行色散管理的優(yōu)點最終變得非常突出而無法讓人釋懷，這從過去幾年全球眾多系統(tǒng)所部署的成千個FBG-DCM可以明顯地看出來。
基于FBG的色散補償
色散，即短的光脈沖在沿光纖傳輸時產(chǎn)生的即時失真(擴展或拖尾)，是光傳輸系統(tǒng)中的一個基本問題。這種信號的失真如果沒有得到正確的補償將導(dǎo)致碼間干擾，最終引起數(shù)據(jù)丟失和/或業(yè)務(wù)中斷。
克服色散問題的傳統(tǒng)方法是在整個光網(wǎng)絡(luò)中采用多束DCF。基于DCF的補償技術(shù)是一種非常簡捷的技術(shù)，它基于的原理是：與實際傳輸中使用的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖相比，這種光纖的色散系數(shù)具有相反的符號。
典型DCF的色散系數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的4到8倍，不過這種色散水平是通過減小光芯的直徑來實現(xiàn)的。而光芯直徑的減小將增加光傳輸損耗，并限制光在光纖中高效傳輸又不引起其它失真(所謂的非線性效應(yīng))的光功率電平。
使用高效率反射式FBG的色散補償技術(shù)與DCF補償有很大的區(qū)別。它在解決當(dāng)前和未來色散補償?shù)募夹g(shù)以及與成本相關(guān)的問題上被證明有許多明顯優(yōu)點。
基于FBG的色散補償通過使用精確啁啾FBG而引入了特殊波長時延概念。通過結(jié)合使用這樣的FBG和標(biāo)準(zhǔn)光環(huán)形器就可以實現(xiàn)高效的色散補償模塊(DCM)。
FBG和色散補償原理的圖形化描述如圖1和圖2所示。
通過在FBG中將脈沖的“快”波長反射得比“慢”波長更遠(yuǎn)、讓反射的“慢”波長更接近環(huán)形器，可以實現(xiàn)色散展寬脈沖的再壓縮。每個波長的實際反射位置取決于光纖中精確的光致折射率變化，而這種細(xì)至幾個納米的變化是由高度復(fù)雜的制造技術(shù)控制的。
對FBG啁啾的精確控制是精確色散補償技術(shù)的關(guān)鍵。通過使用先進(jìn)的直接寫入FBG制造技術(shù)，色散特征可以做到精確模擬用于補償?shù)墓饫w或跨段的色散屬性。
目前有兩種主要的商用FBG色散補償器類型：多通道型(或通道化)和連續(xù)型。通道化補償器提供特定通道間距或特定柵格的補償。連續(xù)型補償器很像DCF那樣在整個C或L波段提供連續(xù)補償。因此連續(xù)型補償可以提供獨立的總通道規(guī)劃，這一功能在考慮更高位速率、密集通道間距和未來可升級性時尤其讓人感興趣。
FBG和DCF的比較
如前所述，插入損耗是使用DCF進(jìn)行色散補償時的最大缺點之一。例如，用于100km到120km標(biāo)準(zhǔn)單模光纖補償?shù)纳逃肈CF有約10dB的插入損耗，而相同跨距下的連續(xù)型FBG-DCM補償只有3到4dB的插入損耗(對通道化FBG解決方案來說不到3dB)。
另外，DCF的插入損耗與需要補償?shù)拈L度接近呈線性的關(guān)系，而在FGB中，插入損耗幾乎是常數(shù)(圖3)。
插入損耗是光網(wǎng)絡(luò)中的一個主要成本因素，因為它直接影響需要的放大倍數(shù)。而保持較少數(shù)量的放大器不只是成本方面的一個關(guān)鍵問題，摻鉺光纖放大器(EDFA)實際上會增加嚴(yán)重的與波長有關(guān)的色散也是一個事實。當(dāng)這種放大器的數(shù)量增加時，會負(fù)面影響系統(tǒng)性能。
