色散对光纤传输的影响及应对方案

采用EDFA后，衰减限制的问题得以解决，传输距离大大增加，但色散也将随之增加。原来的衰减限制系统变成了色散限制系统，这就要求人们去解决色散问题。为解决该问题需要开发色散补偿器件对色散进行补偿。但是存在以下几个困难：

1）色散的影响是随着信号速率提高而迅速增加，相同功率代价水平（为实现正常接收，所需增加的接收功率）下的色散容限（容许的色散，单位为ps/nm）随速率增加而呈二次方率减小，比如对于2.5Gbit/s信号1dB功率代价下的色散容限大约为16000ps/nm，对于10Gbit/s信号约为1000ps/nm，这严重地制约了高速率信号传输，并对色散补偿提出了更高的要求。

2）在进行宽带传输时还需要考虑对色散斜率地补偿。

3）色散补偿模块将引入额外的损耗，增加了功率预算的困难。(www.xing528.com)

针对这些困难，一方面是通过精心设计色散补偿光纤（DCF）的参数，使其品质因数（色散斜率与色散的比值）与现有的传输光纤尽量匹配；另一方面采用二次补偿，即对色散斜率和残余色散进行再补偿，以减小残余的色散。除了采用DCF外，还可以使用其他的色散补偿技术，如啁啾光纤布拉格光栅（FBG）等。另外，研究表明一定的色散能有效抑制光纤非线性，通过合理地分配色散图谱，不仅能减小色散的影响，还能有效地抑制光纤非线性的影响，这便是色散管理技术的思想。

随着信号速率的提高，偏振模色散（PMD）的影响也凸显出来，成为一道限制系统性能进一步提高的难关。PMD问题起源于光纤制造过程中产生的不规则的几何尺寸、残留应力导致的折射率分布的各向异性，光缆铺设过程中由于外界的挤压、弯曲、扭转和环境温度发生变化而产生偏振模式耦合效应，以及其他光通信器件自身引入的双折射。它使得光纤中的两个偏振模式之间产生群时延差和能量耦合，导致输出信号脉冲发生展宽和变形。由于这种变化是随机的，所以该问题比确定性的色散补偿要困难得多。为了克服其影响，一方面是改进光纤制造和光缆铺设技术减小光纤的PMD，另一方面需要对信号PMD进行补偿。PMD补偿可以采用光域补偿和电域均衡，光域补偿的效果比较好，但控制复杂，需要多个控制变量和快速收敛的算法；电域均衡比较简单，但效果有限，而且受电子器件速率限制，只能用于40Gbit/s以下信号。