在本文章中，我們將展示色散補(bǔ)償方案如何影響系統(tǒng)性能。色散的脈沖展寬效應(yīng)導(dǎo)致相鄰位周期中的信號重疊。這稱為碼間干擾（ISI）。展寬是距離和色散參數(shù)D的函數(shù)。色散參數(shù)以ps/nm/km為單位，隨光纖的變化而變化。它也是波長的函數(shù)。對于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF），在1.55um波長范圍內(nèi)，D值通常大約為17ps/nm/km。對于色散位移光纖（DSF），在同一窗口中的最大值為3.3ps/nm/km。非零色散光纖（NDF）的色散范圍為1～6ps/nm/km或-1～6ps/nm/km。
對于外部調(diào)制光源，受色散限制的傳輸距離為
當(dāng)D=16 ps/（km nm）和2.5 Gbps時，L≈ 500km，而在10gbps比特率下，它下降到30km。色散補(bǔ)償光纖或光纖布拉格光柵等技術(shù)可以用來補(bǔ)償光纖中累積的色散。在下面的例子中，我們將展示三種不同的方案，前補(bǔ)償、后補(bǔ)償和對稱補(bǔ)償，以補(bǔ)償光纖色散。首先我們將使用色散補(bǔ)償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補(bǔ)償器的累積色散量如何影響性能。在這種情況下，我們將使用一個理想的色散補(bǔ)償模塊（DCM）作為色散補(bǔ)償器來說明這個想法。
用DCF進(jìn)行前、后、對稱補(bǔ)償
前、后和對稱補(bǔ)償配置如圖1、圖2和圖3所示。在我們的模擬中，我們在每根光纖后面使用了光放大器來補(bǔ)償跨距損耗。SMF的色散參數(shù)為120km長和16ps/nm-km。因此，總累積色散為16×120=1920 ps/nm。這種很大的色散可以通過使用一個24公里長、色散為-80 ps/km nm的DCF來補(bǔ)償�？倐鬏斁嚯x為120×2=每種情況240公里。在補(bǔ)償后的情況下，DCF放在SMF之后。在對稱補(bǔ)償情況下，光纖的放置順序?yàn)镾MF、DCF、DCF、SMF。
圖 1: 色散后補(bǔ)償
圖 2: 色散前補(bǔ)償
圖 3: 色散對稱補(bǔ)償
在這些模擬中，我們使用了NRZ調(diào)制格式。2.5 Gbps的接收機(jī)靈敏度為-28 dBm，10 Gbps的接收機(jī)靈敏度為-25 dBm(接口的熱噪聲為2.048e-23W/Hz。）模擬結(jié)果如圖4和圖5所示。圖4顯示了這三種方案在2.5 Gbps比特率下接收信號的Q因子與發(fā)射信號功率的關(guān)系。圖5顯示了10 Gbps比特率的相同圖形。要以10 Gbps模擬設(shè)計(jì)，需要將全局參數(shù)比特率設(shè)置為10 Gbps。從這些數(shù)字，我們可以得出結(jié)論，最佳性能是通過使用對稱色散補(bǔ)償獲得的。最壞的情況是色散預(yù)補(bǔ)償。這也可以從圖5給出的眼圖中看出。這些結(jié)果與文獻(xiàn)[2][3]中的結(jié)果完全一致。
圖4:Q因子與2.5和10 Gbps比特率下的信號功率之比，用于前、后和對稱色散補(bǔ)償
圖5：前、后和對稱色散補(bǔ)償在2.5和10 Gbps比特率下的系統(tǒng)性能。眼圖所示為-12和10 dBm信號功率。
利用DCM實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償
我們現(xiàn)在將展示補(bǔ)償色散量如何影響系統(tǒng)性能。我們將使用一個理想的色散補(bǔ)償光纖光柵作為色散補(bǔ)償模塊（見圖6）。在這種情況下，我們選擇了后補(bǔ)償方案，因?yàn)樗葘ΨQ補(bǔ)償方案簡單。
圖 6: 利用DCM實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償
SMF的總累積色散為16×120=1920 ps/nm。我們將FBG的總色散范圍從-30掃到-3000ps/nm。比特率設(shè)置為10 Gbps。在這個模擬中，我們要研究系統(tǒng)的色散限制性能。為了避免觸發(fā)光纖非線性，我們將接收功率保持在-3dbm。其他例子將考慮殘余色散對非線性效應(yīng)的影響。圖7顯示了Q因子與剩余色散的關(guān)系。模擬結(jié)果表明，在線性區(qū)（低功率），完全補(bǔ)償光纖色散效果最好。過度補(bǔ)償會降低系統(tǒng)性能。
圖 7:Q因子與剩余色散
References:
[1]G. P. Agrawal, Fiber Optic Communication Systems, Wiley-Interscience, 1997.
[2]R. Ramaswami and K. N. Sivarajan, Optical Networks: A practical Perspective, Morgan Kaufmann, 1998.
[3]M. I. Hayee and A. E. Willner, “Pre- and post-compensation of dispersion and nonlinearities in 10-Gb/s WDM systems”, IEEE Photon. Tech. Lett. 9, pp. 1271, 1997.
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