在本文章中，我們將展示色散補償方案如何影響系統性能。色散的脈沖展寬效應導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D的函數。色散參數以ps/nm/km為單位，隨光纖的變化而變化。它也是波長的函數。對于標準單模光纖（SMF），在1.55um波長范圍內，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。
對于外部調制光源，受色散限制的傳輸距離為
當D=16 ps/（km nm）和2.5 Gbps時，L≈ 500km，而在10gbps比特率下，它下降到30km。色散補償光纖或光纖布拉格光柵等技術可以用來補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，前補償、后補償和對稱補償，以補償光纖色散。首先我們將使用色散補償光纖（DCF）。然后我們將展示色散補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償模塊（DCM）作為色散補償器來說明這個想法。
用DCF進行前、后、對稱補償
前、后和對稱補償配置如圖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償跨距損耗。SMF的色散參數為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來補償�？倐鬏斁嚯x為120×2=每種情況240公里。在補償后的情況下，DCF放在SMF之后。在對稱補償情況下，光纖的放置順序為SMF、DCF、DCF、SMF。
圖 1: 色散后補償
圖 2: 色散前補償
圖 3: 色散對稱補償
在這些模擬中，我們使用了NRZ調制格式。2.5 Gbps的接收機靈敏度為-28 dBm，10 Gbps的接收機靈敏度為-25 dBm(接口的熱噪聲為2.048e-23W/Hz。）模擬結果如圖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因子與發射信號功率的關系。圖5顯示了10 Gbps比特率的相同圖形。要以10 Gbps模擬設計，需要將全局參數比特率設置為10 Gbps。從這些數字，我們可以得出結論，最佳性能是通過使用對稱色散補償獲得的。最壞的情況是色散預補償。這也可以從圖5給出的眼圖中看出。這些結果與文獻[2][3]中的結果完全一致。
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、后和對稱色散補償
圖5：前、后和對稱色散補償在2.5和10 Gbps比特率下的系統性能。眼圖所示為-12和10 dBm信號功率。
利用DCM實現色散補償
我們現在將展示補償色散量如何影響系統性能。我們將使用一個理想的色散補償光纖光柵作為色散補償模塊（見圖6）。在這種情況下，我們選擇了后補償方案，因為它比對稱補償方案簡單。
圖 6: 利用DCM實現色散補償
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。比特率設置為10 Gbps。在這個模擬中，我們要研究系統的色散限制性能。為了避免觸發光纖非線性，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的影響。圖7顯示了Q因子與剩余色散的關系。模擬結果表明，在線性區（低功率），完全補償光纖色散效果最好。過度補償會降低系統性能。
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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