長(zhǎng)距離高速光纖通信中的色散補(bǔ)償技術(shù)初探

（廣西大學(xué)行健文理學(xué)院 530005）

摘 要：全面發(fā)展科學(xué)積極探索，是社會(huì)主義可持續(xù)發(fā)展的政策方針。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘坎粩嘣龃?，滿足海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。開發(fā)出高速光纖通訊系統(tǒng)，這種技術(shù)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)速度快，安裝使用有著低成本的特點(diǎn)。由于信號(hào)傳輸時(shí)受到色散的影響，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。為了進(jìn)一步完善解決這一問題，提出了色散補(bǔ)償技術(shù)。本文主要對(duì)色散補(bǔ)償技術(shù)在光纖使用時(shí)帶來的作用，與使用方法進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：高速光纖；色散補(bǔ)償技術(shù)；色散探究方法

引言：在高速光纖通訊中，受色散的影響在光纖傳輸數(shù)據(jù)時(shí)性能受到降低。是目前光纖系統(tǒng)中出現(xiàn)主要問題，也是難點(diǎn)所在。了解色散，找出對(duì)色散影響速度的因素，對(duì)色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行探究。

一、色散的概況

光纖是光導(dǎo)纖維的縮寫，傳輸原理是“光全的反射”利用光傳導(dǎo)工具，使得光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。光纖在數(shù)據(jù)傳輸上有通信容量大，損耗低、適應(yīng)能力強(qiáng)、成本低廉、原材豐富的特點(diǎn)。但隨著高速光纖技術(shù)的發(fā)展，在技術(shù)發(fā)展中會(huì)暴露出一些的問題。

色散是指關(guān)斜射到光線中，對(duì)光產(chǎn)生斜射。色散限制了光纖的帶寬—距離乘積值。色散造成傳輸數(shù)據(jù)的脈沖展寬降低傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)質(zhì)量。色散越大，光纖中的帶寬—距離乘積越小，在傳輸距離一定時(shí)，帶寬就越小，帶寬的大小決定傳輸信息容量的大小。最后在對(duì)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出現(xiàn)失真問題，無法識(shí)別光纖傳輸中的內(nèi)容。降低色散是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤幔诠饫w系統(tǒng)發(fā)展過程中成為了主要探究目的。

容量高速光纖傳輸系統(tǒng)中，保證傳輸質(zhì)量解決色散問題是前提，有效補(bǔ)償色散有效進(jìn)行對(duì)光的色散補(bǔ)償，是未來長(zhǎng)距離高速光纖系統(tǒng)的發(fā)展必要技術(shù)。

二、導(dǎo)致色散影響光纖速度的因素

（一）色散的形成方式

縱觀光纖通訊的發(fā)展，色散對(duì)高速光纖通訊系統(tǒng)信號(hào)傳輸率有著很大的影響。色散決定光纖通訊系統(tǒng)性能的主要因素，想要長(zhǎng)距離的發(fā)展光纖通訊首先要研究如何有限的控制色散，在光纖中傳輸信息的方式是由；信息通過編碼，通過管脈沖系列在光線中傳傳輸?shù)模⒃跀?shù)據(jù)傳輸是會(huì)對(duì)光脈沖進(jìn)行影響，是脈沖的比特隙擴(kuò)大到一定倍數(shù)。在服務(wù)器測(cè)試受到色散對(duì)脈沖的干擾導(dǎo)致產(chǎn)生錯(cuò)誤代碼。

（二）色散的時(shí)延

光纖通訊的色散補(bǔ)償問題也是研究人員近年來一直探究的問題，隨著集成電路的發(fā)展，為電子色散技術(shù)提供了幫助。光纖的色散主要由模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散組成。在多模式光線中，有多種傳輸模式，每一種傳輸模式都與之有著相同的傳輸路徑，傳出路徑的不同到達(dá)終點(diǎn)也不同，就好比在生活中，我們出行時(shí)決定去的目的地，根據(jù)目的地選擇交通工具，每種交通工具所用的時(shí)間長(zhǎng)短也不一樣。就是高模次與低模次到達(dá)終點(diǎn)用的時(shí)間差，就是這段光纖產(chǎn)生的脈沖波。光纖的長(zhǎng)短決定色散影響的大小，首先光纖越長(zhǎng)，時(shí)延差也就越大，隨之色散也就越大，在時(shí)延差上來開，時(shí)延差越小，色散就越小。

（三）色散分類

在色散種類中分為三種分為；模式色散；材料色散；波導(dǎo)色散；色散總數(shù)是這三種色散的總和。而模式色散是影響光纖的主要色散因素，相比較其他兩種色散影響較大。

三、色散補(bǔ)償技術(shù)

對(duì)于高速光纖通訊數(shù)據(jù)有效傳出，為了使色散問題得以有效解決研究人員進(jìn)行了探究。提出對(duì)色散問題進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。

在探究色散問題時(shí)制作出了獨(dú)特性能的光纖無源器件，這種器件的制作方法實(shí)質(zhì)就是在芯內(nèi)放置能夠?qū)夥瓷溥@一特性的濾波器。增設(shè)在光纖線路中降低色散。對(duì)光纖的色散有反射作用范圍大、方便安裝、靈活可靠，可以與光學(xué)元件結(jié)合，不受環(huán)境塵埃影響工作。但是這種器件在制作過程中，耗材量大，成本高，制作工藝難度大，在傳輸量上受局限性，不過這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用行還是比較廣泛普及度也很高。

通過啁啾光纖光柵對(duì)高速光纖色散補(bǔ)償，啁啾光纖光柵就是折射變化不等的折射率間的分布。啁啾的意識(shí)就是不等間隔，色散量就跟普通光柵一樣，啁啾量是根據(jù)色散量算出來的，在光纖傳輸后，不同頻率產(chǎn)生相位差。這種技術(shù)，控制成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。纖光柵不受電磁干擾，這項(xiàng)技術(shù)可以在大型通訊系統(tǒng)上使用，彌補(bǔ)了光纖無源器件的不足。但是受到電子技術(shù)的制約局限性比較明顯。

光柵是利用光纖中的光敏性制成的，將入射光在紫外線曝光的條件下注入纖芯會(huì)發(fā)生折射的周期性變化。產(chǎn)生空間永久性光柵，光纖光柵是不受電磁干擾的無源器件，可以適用于各種環(huán)境中，均勻光纖光柵補(bǔ)償是基于透視性，同啁啾光柵方式相比較，這種方式降低損耗，降低制作難度，適應(yīng)性好。把均勻的光柵連起來就可以對(duì)色散補(bǔ)償有顯著的效果。

均衡器全通光均衡器（以下簡(jiǎn)稱為均衡器）是一種無源器件，屬于色散均衡器。具有插入損耗低、色散補(bǔ)償值可調(diào)成本低以及實(shí)施補(bǔ)償簡(jiǎn)單靈活等特點(diǎn)，具有較廣闊的工程應(yīng)用前景。盡管補(bǔ)償原理和特點(diǎn)不同，但都能獲得明顯的色散補(bǔ)償效果、延長(zhǎng)系統(tǒng)中繼距離，光均衡器時(shí)延最大值式色散值為零，均衡器具有正色散特性，利用這一特性，可以將對(duì)光纖正色散與負(fù)色散進(jìn)行色散補(bǔ)償，延長(zhǎng)中繼距離。但是光均衡只能對(duì)高速光纖中群速度進(jìn)行色散補(bǔ)償，利用光均衡器特點(diǎn)，在色散值為負(fù)與傳輸光纖線路中調(diào)節(jié)色散值為大小相等，獲得最大補(bǔ)償效果。

關(guān)于對(duì)電子色散補(bǔ)償問題的探究，發(fā)掘出了多種可靠實(shí)用的補(bǔ)償方法，光纖無源器件，啁啾光纖光柵，均衡器，在眾多方法中進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行使用，因此控制了成本。以保證整條光纖線路的總色散近似為零，從而實(shí)現(xiàn)高速度、大容量、長(zhǎng)距離的通信。

總結(jié)：在長(zhǎng)距離高速光纖通訊中對(duì)色散補(bǔ)償?shù)难芯拷Y(jié)果，研究出對(duì)通改變脈沖的展寬，限制傳輸量來色散進(jìn)行改變?？偨Y(jié)了色散形成方式，對(duì)色散的模式進(jìn)行分類。保證數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)姆€(wěn)定性。還對(duì)色散補(bǔ)償問題上進(jìn)行探究，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行改良對(duì)比，使得在高速光纖通訊是不再受到色散影響。經(jīng)過不斷探究，色散補(bǔ)償補(bǔ)償問題等到解決，使系統(tǒng)有小型化低成本，不受環(huán)境影響，方便安裝使用的特點(diǎn)，符合我國(guó)社會(huì)主義制度對(duì)科學(xué)建設(shè)的要求。

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作者簡(jiǎn)介：

黃長(zhǎng)權(quán)（1990.11）；性別：男，籍貫：廣西百色人，學(xué)歷：本科，就讀于廣西大學(xué)行健文理學(xué)院；通信工程專業(yè)學(xué)生；