（信号与信息处理专业论文）1550nm长距离catv系统色散补偿技术的研究.pdf

摘要 15 5 0 n m 光纤放大技术己被广泛地用于有线电视信号的高质量传 输之中，网络的发展需要把c a t v 信号传的越来越远。但是在长距离 ( ，10 0 k m ) 的传输中，光纤色散问题非常突出，系统的二阶非线性 失真c s o 劣化严重，限制了信号的进一步传输。激光器谱宽以及为 抑制受激布里渊散射( s b s ) 引起的光纤色散( c d i ) 和光纤非线性 效应引起的自相位调制( s p m ) 是导致c s o 劣化的两个最主要的因 素。 本文茸先分析了15 5 0 n m 长距离传输系统的现状及制约其发展的 因素，阐述了一些关键参数的基本概念。对现有几种色散补偿方法作 了分析，特别从理论和实验上分析研究了d c m 的色散补偿模块在不 同位置的补偿性能、预啁啾调制对s p m 效应补偿和初步探讨了r a m a n 放大器在长距离l5 5 0 n m 传输中的应用。 本文重点在于创造性地提出了双波长合成传输多路有线电视信 号的技术方法，通过合理的频道安排可以减少c s o 互调产物数，同 时补偿色散和s p m 效应造成的c s o 劣化。同时，双波长与d c m 色 散补偿技术的结合，可以将传输距离延长到2 0 0 k m 。文章还针对双补 偿d w d m 技术带柬的非线性串扰( 主要是受激拉曼散射和交叉相位 调制) 进行理论分析，结合双波长带来的光拍频噪声对c n r 的影响， 找出合理的波长间隔，并提出双接收机的解决方案。 文章最后对数字q a m 电视做了介绍并就q a m 与模拟c a t v 共 网传输提出双波长、三波长的解决方案，为将来有线电视网的升级改 造提出可行的建议。 关键词：色散、色散补偿、自相位调制、交叉相位调制、受激拉 曼散射、光拍频噪声、波分复用 海人学攻读硕1 j 学位论文 a b s t r a c t t h et e c h n i q u eo fl5 5 0 n mf i b e ra m p l i f i c a t i o nh a sb e e nw i d e l yu s e df o rh i g h q u a l i t yc a t vt r a n s p o r t a t i o nw i t ht h ed e v e l o p m e n to fh f cd e t w o r kw en e e dt o s e n dc a t vp r o g r a m st of a r t h e rp l a c e s b u ti n l o n g d i s t a n c ef 1 0 0 k i n ) t r a n s p o r t a t i o n t h ep r o b l e mo ff i b e rd i s p e r s i o ni sv i t a lb e c a u s ei tw i l lc r a c kt h ei n d e x o fc s o t h ef i b e rd i s p e r s a t i o nc a u s e db yt h es d e c t r u mw i d t ho fl a s e ra n dt h e r e s t r a i n i n go fs b si so n er e a s o nt oc s 0c r a c k i n g a n df i b e rs e l f - p h a s em o d u l a t i o n ( s p m lc a u s e db yf i b e rn o n l i n e a ri sa n o t h e r f i r s to fa 1 1 15 5 0 n ml o n gd i s t a n c ec a t vt r a n s p o r t a t i o ns y s t e ma n dt h e i n g r e d i e n tl i m i t i n gt oi t sd e v e l o p m e n ta r er e n e w e di n t h i sp a p e r s o m ek e y p a r a m e t e r sa n ds o m ed i s p e r s a t i o ne o m p e n s a t i o nm e t h o d sa r ei n t r o d u c e d e s p e c i a l l y t h ed i f f e r e n tc o m p e n s a t i o np e r f o r m a n c eo fd i s p e r s i o nc o m p e n s a t i o nm o d u l e ( d c m ) i nd i f i e r e n tp o s i t i o n b o t h i n t h e o r ya n de x p e r i e n c e st h e nt h e c o m p e n s a t i o nt os p mb vl a s e rc h i r pa n dr a m a na m p l i f i e ru s e di n1 5 5 0 n m1 0 n g d i s t a n c ec a t vt r a n s p o r t a t i o ns y s t e ma r ed i s c u s s e d ， t h ed u a l w a v e l e n g t hw d ms c h e m ec o m m i x i n gr fs i g n a l si st h ef o c h so ft h i s p a d e r i nt h i sc r e a t i o n a r yc h e m et h ei n t e r m o d u l a t i o np r o d u c t i o n so fc s oc a l lb e d e c r e a s e dw i hl o g i c a lr fc h a r m e ld i v i s i o n i nt h i sw a yw ec a nc o m p e n s a t e d i s p e r s i o na n dn o n l i n e a re f r e c tb o t h b a n d e dt o g e t h e rw i t hd c md i s p e r s i o n c o m p e n s a t i o ns c h e m et h es y s t e mr e a c h e sad i s t a n c eu pt o2 0 0 k m i nt h i sp a p e r ，w e w i l ld i s c u s st h en o n l i n e a rc r o s s - t a l k sm a i n l yc a u s e db ys t i m u l a t e dr a m a ns c a t t e r i n ( s r s ) a n dc r o s s p h a s e m o d u l a t i o nf x p m ) i nd u a l - w a v e l e n g t hw d m c a t v s c h e m ec o m b i n e dw i t h o p t i c a l b e a ti n t e r f e r e n c e f o b i ) ，w ef i n d t h eb e s t w a v e l e n m hd i s t a n c ea n dat w o r e c e i v e rs c h e m et oe l i m i n a t eo b ie f f e c t i nt h ee n do ft h ep a p e r ，a ni n t r o d u c t i o no fd i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n gi nc a b l e ( d v b - c ，q a mm o d u l a t i o n ) w i l lb eg i v e n h o wt ot r a n s m i tq a ma n da n a l o g s i g n a l si no n en e t w o r ki st h ep r o b l e mt ob ef a c e dt oi nt h ef u t u r e d u a l w a v e l e n g t h a n dt r i p l e w a v e l e n g t hs c h e m e sa r ea l s oi np o i n tt os o l v et h ep r o b l e m s o m ef e a s i b l e a d v i c et oh f c u p g r a d ei sg i v e n a tl a s t k e y w o r d s d i s p e r s i o n 、d i s p e r s i o nc o m p e n s a t i o n 、s e l f - p h a s em o d u l a t i o n 、c r o s s - p h a s e m o d u l a t i o n 、s t i m u l a t e dr a m a ns c a t t e r i n g 、o p t i c a lb e a ti n t e r f e r e n c e 、w a v e l e n g t h d i v i s i o nm u l t i p l e x i n g 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 荔l 日期：z 堕主：笙 1 1 引言 第一章绪论 、光纤以它独特的优点，越来越多地应用于有线电视( c a t v ) 的光 乏、纤同轴混霈眇( h f c ) 网中。采用光纤传输c a t v 具有的优点是：传输 质量高，频道多；延长了传输距离，极大地提高了传输系统的可靠性 和性能指标；降低了维护成本。可将h f c 网从现在的广播式网络改 造成交互式网络，使电视与电信和数据业务集于一体，提供电话、高 速数掘、视频点播等交互式通信业务，戍为全业务网络。基于以上考 虑，a m v s b 光纤传输系统自从1 9 8 9 年出现以来，一直呈现飞速发 展的趋势。 1 _ 1 1 有线电视系统传输性能的衡量指标 有线电视的信号由前端送往用户终端，在中间传输过程中必然存 在着衰减损耗和非线性失真。通常在邻频传输系统中的主要指标是衡 量其非线性失真的组合三阶差拍失真( c t b ) 、组合二阶互调失真 ( c s o ) 和衡量系统噪声性能的载噪比c n r 。 1 1 1 。1c t b 、c s o 及交扰调制失真的定义 则 设工作于线性区放大器的输入、输出信号电压分别由 、v o 表示， 匕= k i + k 2 _ 2 + k ，1 3 ( 1 1 1 ) 设输入的信号是两个，分别用a c o s ( a ) 、b c o s ( b ) 来表示，则 一= a c o s ( a ) 十b c o s ( b )( 1 1 2 ) 将( 1 12 ) 代入( 1 11 ) 并展开k ：一2 项得 山 学攻凄矾l j 学位论j ! = ： 1 1 引言 第一章绪论 一、光纤以它独特的优点，越来越多地应用于有线电视( c a t v ) 的光 麓、纤同轴混缈( h f c ) 网中。采用光纤传输c a t v 具有的优点是：传输 质量高，频道多；延长了传输距离，极大地提高了传输系统的日j 靠土 和| 生能指标；降低了维护成本。可将h f c 网从现在的广播式网络改 造成交互式网络，使电视与电信和数据、世务集于一体。提供电话、高 速数掘、视频点播等交互式通信业务，成为全业务网络。基于以上考 虑，a m v s b 光纤传输系统自从19 8 9 年出现以来，一直呈现1 s 速发 展的趋势。 1 1 1 有线电视系统传输性能的衡量指标 有线电视的信号由前端送往用户终端，在中间传输过程中必然存 在着衰减损耗和非线性失真。通常在邻频传输系统中的主要指标是衡 量其非线性失真的组合三阶差拍失真 c t b ) 、组合二阶互调失真 fc s o ) 和衡量系统噪声性能的载噪比c n r 。 1 1 1 1c t b 、c s o 及交扰调制失真的定义 设工作于线性区放大器【1 勺输八、输出信号电压分别由k 、k 表示 圪= k ，以+ k ：k2 + k ，k 3 ( 1 ，1 1 ) 设输入的信号是两个，分别用, 4 c o $ ( a ) 、b c o s ( b ) 束表不，则 r = a c o s ( a ) + b o o s ( b )( 1 1 2 ) 将( i12 ) 代入( i11 ) 并展开k ：k2 项得 将( 112 ) 代入( 111 ) 并展开k ：2 项得 海凡学攻读硕l 学位论文 k ! k ! = k ：c 丢爿2 + 三日2 + 圭a 2 c o s c z a ，+ 吉b 2 c o s c 2 b ， + a b c o s ( ( + b ) + a b c o s ( a 一6 ) 以上各项是，i 次项失真的产物，除第1 、2 项外，都产生了新的频 率即i 次谐波及和、差频率项。其频率落在系统传输的通频带内会形 成| 扰，为二阶互调即c s o 。 定义载波组合二阶互调比c c s o 为图像载波电平峰值与落入被 测频道内的成簇的组合二阶互调产物的峰值电平之比。 f ，c s o = 2 0 l o g 丽瓣蒜篙篙嚣南丽丽c 拈， c c s 0 指标达不到收视标准时( 5 3 d b c 。c c t b 达不 到收视指标时，在电视接收机的图像上产生如图1 2 的雨刷条纹的干 扰症状。 ：= z ：z = 盘二= ：芒 4 t 一h - - _ - - _ _ _ _ _ - - _ q h _ _ - 啊二_ _ _ _ - _ 二；h _ - _ _ _ _ - “ + 一 1 _ 十“，+ t m ：，_ f 一# ：= 一 0 0 之上凛t 置：l “0 4 年，、譬矿l _ 皿：- _ v 图1 2c t b 产生的干扰 在采用a m v s b 多路信号c a t v 传输系统中，主要由激光器的削 波效应引起，不仅导致三阶项，而且导致更高奇阶项的非线性失真。 三阶非线性失真表现为信号波形的奇对称畸变，因而光纤色散引起的 海人学攻i 卖彻l + 学位论文 阶1 f 线性失真，其贡献往往很小。 1 。1 1 2 载噪比c n 的定义 噪声是普遍存在的。在c a t v 网络中，噪声来源于光发送机、 光接收机及光纤放大器等有源传输设备。噪声的构成除了电子电 路热噪声( 白噪声) 外，主要是光电转换量子噪声和激光器本身 产生的相对强度噪声( r 1 n ) 。虽然这些噪声与白噪声相比有不同 的产生机理因而具有不同的特性。不过，它们对图像质量的影响 都是导致背景雪花，使图像结构粗糙，清晰度下降，对比度变差 和层次减少。 我国有线电视的行业标准中，载噪比定义是：图像载波电平 的有效值与等效噪声带宽内( 对于p a l d 制式，等效噪声带宽为 5 7 5 m h z ) 系统噪声电平的均方根值之比，用d b 表示即为： c z 吨丽嚣蔫紧 当用户端口的载噪比达不到收视标准时就会出现雪花噪声， 如图1 3 所示，当载噪比低于4 3 时，如3 9 d b 的时候，基本上可 以肉眼观察到背景的雪花噪声了。 图1 3 载噪比与图像质量关系 1 1 21 5 5 0 n m 光纤c a t v 系统的构造和性能指标要求 现有的有线电视网络一般是星树型拓扑结构的单向光纤同轴混 合网( h f c ) ，结构简图请见图1 4 。光纤干线采用星型拓扑，前端到 各个光节点之间可以多级e d f a 放大以延长传输距离，扩大覆盖范 围；同轴电缆分配网则具有树型结构。这种结构已经广泛用于广播电 海大学攻读坝 学位论文 视信号的分配，称为光纤到馈点( f t t f ) 模型。 光 前端系统 图1 4 h f c 网结构 根据我国行业标准，h f c 网的三大性能指标( c t b 、c s o 、c n r ) 如表1 i 所示( 单位：d b ) ： 汰 前端光节点 同轴干线 用户端 c t b6 56 05 5 c s o6 06 0 5 5 c n r5 54 84 84 3 在c a t v 的光纤网络中，有两种光纤传输技术体制。一种是 13 1 0 n m 光纤传输系统。在1 3 1 0 r i m 窗口，光纤传输损耗约为o 4 d b ( 含 熔接损耗在内) ，色散系数为零( 工程上 3 7 p s k m n m ，很小) ，激光 发送机都采用直接调制方式，具有较高的载噪比及非线性失真指标、 性能亦稳定可靠。但在1 3 1 0 n m 窗口由于没有商用的光放大器，激光 器输出功率也不很大( 商用化 1 ， 【以一1 + p “培 本上与l 成线性关系。 辩人学攻蘸硕i 学位论文 与落入该频段的二阶互调产物数| 。成正比。越小，c s o 劣化越小。二阶互调产物数。与被传输的频道数基本上成 j f 比关系。所以总的传输频道越多，c s o 互调产物数产生的 电越多，s p m 非线性造成的影响就越厉害。 与岛a 即光纤中光功率密度成正比，显然光功率密度越大就 越容易产生非线性效应。 与色散常数d 有关，色散值越大，非线性效应也越明显。 为了减弱s p m 效应，可以从一下几个方面考虑： ( 1 ) 减少总的频道数或者对频道进行合理的安排，使c s o 产物 数降到最低。 ( 2 ) 降低入纤光功率，或者使用大有效面积的l e a f 光纤等措施， 使得光纤中的光功率密度降低。 ( 3 ) 使用色散位移光纤d s f ，使得其零色散位置在l5 5 0 n m 附 近，降低色散常数d ，可以同时减弱色散和自相位效应。 综卜所述，光纤的色散和自楣位调制是1 5 5 0 n mc a t v 系统长距 离传输的主要限制因素。如果系统传输距离达到1 0 0 k m 时，色散和 自相位调制因素的作用会造成系统的c s o 指标很快劣化；当系统传 输距离达到1 3 0 15 0 k m 时，肉眼可以明显观察到c s o 指标劣化形 成的电视屏幕上的网纹干扰，远远达不到国标所规定的技术指标要 求。 土，? o ”“”器西詈n 导0 皿啦搠 幽1 9 a 色散对c s o 的影响圈1 9 b 自相位对c s o 的影响 根据公式1 2 6 、1 2 1 0 ，假设p 0 = 1 6 d b m ，m = 3 5 ，a = 0 2 5 d b k m 1 i 锄 柏 ：吕 m 罚 彤 ；udm) 海人学攻读硕j 学位论文 a 。，：5 0 u r n2 ，d = 17 p s n m k m ，取d s 2 2 频道( 5 4 3 2 5 m h z ) ，则可计。算 出色散和s p m 对该频道c s o 值造成的影响，如图1 9 所示，其中左 图为色散对c s o 的影响，右圈为自相位效应对c s o 的影响。可见： 当传输距离达到2 0 0 k m 的时候，c d i 造成的c s o 劣化已经非常厉害， 使其指标只有一5 3 4 d b c ，而s p m 造成的劣化更严重，c s 0 指标只有 一4 4 1d b c ，综合两种效果，c s o 指标为一4 3 6 d b c ，远达不到收视标准 i ， 目前，国家广电总局积极推动电视的数字化和网络化，传输的距 离越来越远。一个地级市的覆盖范围一般在l5 0 k m 以上，c s o 的劣 化就非常严重。同时系统传输的频道也会上升到c h 4 2 ( 7 5 0 m h z ) 或 者c h 5 7 ( 8 6 0 m h z ) ，那么色散对系统的限制将更为严重。这样会使 相当一部分现在已经运营的15 5 0 传输系统，很有可能不能f 常运营， 有的已经在不同程度出现了问题，达不到网络传输的技术指标要求。 而采用s d h + 编解码方案又太昂贵，很多地区无法承受。因此l5 5 0 模拟c a t v 传输技术的色散限制问题已经到了需要研究和解决的时 唼了。 1 2 3e d f a 对系统c n r 的影响 e d f a 工作在粒子数反转状态，信号光单程通过光纤，亚稳态的 粒子做受激发送，把信号光放大。同时亚稳态粒子的自发发送光子被 光纤俘获、传输和放大( a s e ) ，并与信号混杂在一起，成为放大器 的噪声，其表征参数为噪声系数n f 。文献 1 】给出了由光纤放大器引 起的系统载噪比损失的分贝数表达式： c 伽) = 1 0 l o g 一c 等j z - 这旱c n r ，为无e d f a 时的载噪比，m 为光调制度，b 为输入e d f a 的光功率，v = c 2 ，h 为普朗克常数。给定c n r c = 5 0 d b ，1 1 1 = 3 5 n f = 4 5 的情况下，就会得到系统载噪比损失值a ( c n r ) 与输入e d f a 功率 的关系，如图1 1 0 所示。 2 。向凡7 攻【耋埘! 学位沦业 、 、 。 。 一 圈1 1 0e d f a 对载噪比影响 _ j 于图15 所示的长距离系统，4 级放大器级联的情况下，各级 噪声累加，由光纤放大器决定的载噪比劣化如公式1 2 1 2 所示。采用 多级e d f a 放大器进行长距离放大传输的时候，e d f a 会造成系统 c n r 的劣化。 c c n r ) = 1 0 l o g - + 删。等姜爿 很显然，除了与光纤放大器的级数多少和噪声系数的大小有关 外，c n r 的劣化与输纤功率有很大关系，如图1 1 0 所示，当入纤功 牢越低，e d f a 的输入光率就越小，系统的c n r 的劣化最大。 因此为了维持c n r 还需要保证要有一个较大的入纤光功率，入 纤光功率大会加大光纤非线性效应引起的自相位调制效应。相对于数 字通信系统，这就增加了模拟电视信号的长距离传输的难度。 海人学攻读坝1 1 学位沦文 1 3 作者所作工作及文章结构安排 本文t 要对光纤c a t v 网络的长距离传输进行了研究，从理论和 实验分析比较现有各种色散补偿方法，提出了双波长d w d m 传输方 案。第章分析了长距离c a t v 网传输的现状及制约其发展的因素， 阐述，一些关键参数的基本概念。第二章对现有几种色散补偿方法作 j 分析，特别从理论和实验上分析研究了d c m 的色散补偿模块在不 同位置的补偿性能、顸啁啾调制对s p m 效应补偿和初步探讨了r a m a n 放大器在长距离15 5 0 n m 传输中的应用。在第三章中，作者提出双波 长d w d m 传输方案，具体介绍了双波长传输系统的结构，然后对双 波长频道划分进行理论上的分析，得出最优化的方案。并对双波长广： 尘的子种非线性做了分析，从实际测试的数据分析以及两种刁i 同接收 方案的比较。第四章则针对有线电视数字化的趋势，介绍q a m 数字 电视的基本概念，以及与模拟电视共网传输时相互影响的关系，提出 了c a t v + q a m 数字电视系统双波长和三波长的解决方案。最后对 本文做一个小结。 本文作者所作的主要工作如下： 1d c m 色散补偿方法中不同补偿位置的理论和实验研究。 2 采用预啁啾光发射机补偿方案的理论和实验分析。 3 对利用r a m a n 放大器的长距离传输系统进行理论研究，提出 r a m a n + e d f a 的构想。 4 对双波长w d m 技术在c a t v 中的应用进行理论分析和实验测 试，就实际的电视频道数设计出最优化的系统结构，并结合双波 长技术实现超长距离l5 5 0 n m 传输系统的设计。 5 对双波长产生的各种非线性效应做出分析，找出虽佳的波长间隔 及非线性的一些消除方法。 ；甸_ 人中攻读坝i 。学位论文 第二章几种色散补偿技术及其系统的研究 2 1 引言 针对超长距离c a t v 传输网，人们提出了各种各样的方案，试图 解决色散和自相位调制效应所带来的问题。最为普遍的就是使用色散 补偿此纤( d c f ) 和线性啁啾光纤光栅( c f g ) 进行色散补偿以及( d c m ) 色散补偿模块。这几种技术已广泛地应用于数字通信的长距离传输 中，效果明显。但在c a t v 长距离传输时，还存在许多问题无法解决， 比如c a t v 中，入纤光功率很大，自相位调制效应突出。为此根据 c a t v 氏距离传输的特点，又提出了改进光源调制( 预啁啾) 的方法、 d c m 色散补偿方法以及采用拉曼放大器进行放大传输等多种技术和 系统。 在本章中，首先介绍色散补偿光纤( d c f ) 和线性啁啾光纤光栅的 色散补偿机理。然后从理论和实验两方面重点研究d c m 模块的色散 补偿机理及其色散管理方法、采用预啁啾补偿s p m 效应的技术和初 步探泔了拉曼光放大器的工作机理以及在c a t v 中的应用。并在此基 础上 入“r 倒2 ，1 线性啁啾光栅的传输特性( 波长i 大于波艮2 ) 图2 2 利用啁啾光栅进行色散补偿的c a t v 传输系统 2 2d c m 色散补偿技术研究及其色散管理 目前商用化的d c f 和啁啾光栅光纤等补偿技术大部分都是用在 数字传输系统中，对于模拟c a t v 传输系统则不能照搬照抄。目前 d c m 模块作为一个宽光谱的无源器件已经成功用于c a t v 网中并取 得了不错的效果。 内人学攻读坝f j 学位论史 2 2 1d c m 色散补偿机理分析 d c m 模块的色散补偿原理类似于c f g ，但其实现机理不同，因 而具有了更加良好的特性，谱宽宽、无s p m 自相位调制效应。d c m 有两种实现机构：一种采用f p 腔色散均衡器，另一种采用 g i r e s t o u r n o i s 腔色散均衡器。 2 2 1 1 利用f p 腔色散均衡器进行色散补偿 f p 腔是光学中的一个器件，属于无源光均衡器，它具有插入损 耗小、工作位霉灵活、其一个用途就是可以作为均琶散值连续可调、巧纡 体积小等诞特点，具有较广阔的工程应用前景。它主要由光环行器 和一个反射性的标准具：法布里一佩罗腔( f p 腔) 组成，其原理如图 2 3 所示，图中f p 腔由前后两片平行放置的反射镜组成，前反射镜 的反射系数为r ，后反射镜的反射系数接近1 0 0 ，f p 反射腔的腔长 为d ，腔内材料的折射率n o = l 。由于引入了光环行器，黝理论上没矾 有插入损耗，但考虑到实际的器件连接损耗，实际的插入损耗约为 3 d b 左右。它的损耗谱曲线近似平坦，但在接近f p 腔的谐振波长时， 会产生依赖于波长的延时( 也就是色散) 。标准具的反射镜的反射率和 腔体长度必须准确的设计，标准具中有一压电式可调单元来调整f - p 腔的谐振波长，色散均衡器中的控制电路可通过此单元，根据激光器 的发送波长使色散补偿标准具的谐振波长与之对准，从而使它的色散 值一直保持在最优化的水平，即使在由于温度的变化、机械震动引起 标准具谐振波长变化的情况下，或激光器输出波长变化的情况下，f p 腔均衡器仍然能够起到色散补偿作用。 反射娩( 芨射 睾lc ，【舭j 图2 3f p 腔原理图 当入射波电场e ( w ) 从光环行器输入时，入射波经f 呷腔多次反 l8 射和透射后，从环行器的输出口输出。 f pf = j 涉仪的传递函数如下： h ( 甜) 2 风鬲1 + r 面e x 巧p ( j o 而t ) ( 2 21 ) l + r e x 训一，珊ll 这罩r 为端面反射系数，t 是光在腔中来回一周的传播时间 t = 2 l n c 。 显然经过d c m 模块后输出端u ( z , t ) 可以表示为： 丁) = p ( o ，珊) ( ) e x p ( 一j j 2 3 2 l 2 + 丁) 如 ( 2 2 2 ) 将h ( w ) 傅立叶展开，可以近似得到： h ( 国) = j 日洄) e x p t j ( # o + 俄国+ j 1 w 2 + ) ( 2 2 3 ) 这罩丸、破不会影响传输信号的形状，戎是用柬抵消普通光纤的 正色散的，三阶以上的非线性项可以忽略。 所以只要j h ) i = 1 ，q j 2 - d d z _ 竺。= 一卢：己，就满足完全补偿条件。 刘( 2 2 1 ) 式展丌，这样就可以得到欢= 2 t 2 r ( 1 一r ) “1 + ，) 3 。 当l = 1c m ，r = 0 8 时，九= 5 5 0 p s2 ，能补偿3 0 k m 光纤的色散。 f p 腔由于有透射，其损耗相对较大，为了克服这一缺点，现在 采用一种改进的f a b r y p e r o t 腔，即g i r e s t o u r n o i s 腔。 2 2 1 2 利用g i r e s t o u r n o i s 腔色散均衡器进行色散补偿 g t d c m 色散补偿模块的核心是一个g i r e s t o u r n o is 干涉腔。 g t 干涉腔也是有2 个镀膜反射镜构成，但能产生1 0 0 的反射，另 。反射镜为低反射率，输入输出均为低反射端，可实现所谓“全波 ( a l l w a v e ) ”或“全通( a l l - p a s s ) ”滤波，也有人将其称之为“虚拟图像相 侈阵，0 ( v ir t u a li m a g e dp h a s e da r r a y s ( v i p a ) ) ”，可实现大动态范围 的可调色散补偿。两个镜片之间的介质折射率小于周边反射镜的折射 酬2 4ag t 胎原理剀 存g t 干涉仪中，利用英良好的角度色散特性进行波k 分离，使 光估号中不同的光谱分量所传输的光程不同，来回产生周期性的累积 色敞效果，如图2 4 b 所示。当该色散周期与信道间隔匹配刚，可同 州补偿所有d w d m 信道的色散。色散补偿量也较大，可用于多波长 色散补偿，并且具有动态色散选择补偿及色散斜率补偿能力。 ；j ! ! q ； _ 拦 一c 日0050 10 1 5 z 5 g p 。b j 幽2 4 bd c m 的群时延 从原理上讲，只要调整路径长度和微分路径长度即可实现色散补 偿量及斜率的调节，因此高质量的g t 干涉仪是色散补偿