零色散斜率

零色散斜率

零色散斜率指光纖色散和波長函式在零色散波長處的導數。色散係數的單位為"ps/nm.km"。 表示色散係數對波長求導dD/dλ主要用來反映色散係數隨波長的變化率。這個參數就是用來規範單模光纖在波分復用時的可用波長範圍。 降低色散斜率是當前非零色散光纖研究的重點。

單位

根據1991年1月1日生效的國家計量標準,色散係數的單位應該為"ps/nm.km",而不應該是“PS/nm.km”。在ps/nm.km中:p是一個係數,等於10的負12次方;s是秒,用於衡量時延差的單位;nm是光源-20dB對應的全譜寬的單位(n也是一個係數,等於10的負9次方,m是米);km是光纖長度的單位(表示公里)。

最大零色散斜率

最大零色散斜率表示色散係數對波長求導dD/dλ的最大值,它主要用來反映色散係數隨波長的最大變化率。這個參數就是用來規範單模光纖在波分復用時的可用波長範圍。

降低色散斜率

降低色散斜率是當前非零色散光纖研究的重點。

光通信技術在繼續發展:EDFA的增益平坦波長範圍已經從C波段(1530nm~1565nm)拓寬到L波段(1565nm~1620nm);單信道傳輸速率已經從2.5Gb/s提高到10Gb/s、40Gb/s;信道數目(復用的波長數)已經從16、32、40向上百發展。不斷發展的光通信新技術,對NZ-DSF的色散特性提出了更高的要求,其中最重要的是:要求在寬波長範圍內WDM/DWDM各信道間的色散差別小,尤其是位於工作波長範圍兩側的邊緣信道之間的色散差別要小。遺憾的是,上述第一代的NZ-DSF和最初的LEAF都不能滿足這些要求。其主要問題在於色散斜率過大。色散斜率參數表示光纖的色散隨波長改變的速率,也稱3次色散或高次色散。在長途WDM/DWDM系統中,由於色散累積,各信道的色散都隨著傳輸距離的延長而增大。由於色散斜率的作用,各信道的色散累積量是不同的,位於工作波長範圍兩側的邊緣信道間的色散累積量差別最大,傳輸到一定距離,將使具有較大色散累積量的信道的色散超標,從而限制了整個系統的傳輸距離、傳輸速率或復用的信道數。色散斜率越大,色散累積量差別也越大,對系統性能的限制則越嚴重。採用NZ-DSF或LEAF建立的長途WDM/DWDM系統也需色散補償。

現狀

目前,廣泛套用的是用色散補償光纖(DCF)構成的色散補償模組(DCM),因其價格不菲,最經濟的方式是用一個DCM對各個信道同時補償。然而,若色散斜率過大,這種方式就行不通了,這會使處於工作波長範圍一側的邊緣信道發生過補償而使另一側的邊緣信道發生補償不足,不得不將工作波長範圍劃分成2個以上的子波段,每個子波段各用一個DCM分別補償,這就增加了色散補償費用。若對C波段和L波段同時復用,則需劃分的子波段和使用的DCM就更多了。因此,近兩年來,國外在非零色散光纖方面的研究重點是降低色散斜率,研製局部色散平坦的非零色散光纖。

規律

利用有限元法研究纖芯含有空氣孔缺陷光子晶體光纖的色散特性。結果表明,引入空氣孔缺陷可增加波導色散作用,改變色散曲線斜率;當空氣孔缺陷的直徑增加時,色散曲線將會下移,因此通過適當選擇小孔直徑,可實現色散平坦的光子晶體光纖。光纖的零色散波長可通過改變光纖的包層空氣孔占空比和小孔缺陷在纖芯中的位置而改變。調節光子晶體光纖色散的方法對用於超連續譜的產生具有借鑑意義。

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