在本文中，我们将展示色散补偿方案如何影响系统性能。色散的脉冲展宽效应导致相邻比特周期中的信号重叠。这被称为符号间干扰(ISI)。展宽是距离和色散参数d的函数，色散参数以ps/nm/km为单位，随光纤的变化而变化。它也是波长的函数。对于标准单模光纤(SMF)，在1.55um的波长范围内，D值通常约为17ps/nm/km。对于色散位移光纤(DSF)，同一窗口内的最大值为3.3ps/nm/km。非零色散光纤的色散范围为1 ~ 6ps/nm/km或-1 ~ 6ps/nm/km。
对于外部调制光源，受色散限制的传输距离为
当D=16 ps/(km nm)和2.5 Gbps时，L 500km，但在10gbps的比特率下，下降到30km。诸如色散补偿光纤或光纤布拉格光栅之类的技术可以用来补偿光纤中累积的色散。在下面的例子中，我们将展示三种不同的方案，预补偿、后补偿和对称补偿，来补偿光纤色散。首先，我们将使用色散补偿光纤(DCF)。然后，我们将展示色散补偿器的累积色散如何影响性能。在这种情况下，我们将使用理想色散补偿模块(DCM)作为色散补偿器来说明这一想法。
使用DCF补偿正面、背面和对称性
前补偿配置、后补偿配置和对称补偿配置如下所示：如图2和3所示。在我们的模拟中，我们在每根光纤后使用一个光放大器来补偿跨距损耗。SMF的色散参数为120公里长，16ps/nm-km。因此，总累积色散为16120=1920 ps/nm。这种大的色散可以通过使用色散为-80 ps/km nm的24 km长的DCF来补偿。在每种情况下，总传输距离为1202=240 km。在赔偿的情况下，DCF放在SMF之后。在对称补偿的情况下，光纤放置的顺序是SMF、DCF、DCF和SMF。
图1:色散后的补偿
图2:色散前的补偿
图3:色散对称补偿
在这些仿真中，我们使用NRZ调制格式。2.5 Gbps接收机灵敏度为-28 dBm，10 Gbps接收机灵敏度为-25 dBm(接口热噪声为2.048e-23W/Hz。仿真结果如图4和图5所示。图4示出了对于这三种方案，在2.5 Gbps的比特率下，接收信号的Q因子和发送信号的功率之间的关系。图5示出了比特率为10 Gbps的同一曲线图。要模拟10 Gbps的设计，需要将全局参数比特率设置为10 Gbps。从这些图中，我们可以得出结论，使用对称色散补偿可以获得最佳性能。最坏的情况是色散预补偿。这也可以从图5给出的眼图中看出。这些结果与文献[2]和[3]中的结果完全一致。
图4:在2.5和10 Gbps比特率下，前、后和对称色散补偿的Q因子与信号功率之比。
图5:2.5和10 Gbps比特率下前、后和对称色散补偿的系统性能。眼图显示了-12和10 dBm的信号功率。
利用DCM实现色散补偿
现在，我们将展示补偿色散如何影响系统性能。我们将使用理想的色散补偿光纤光栅作为色散补偿模块(见图6)。在这种情况下，我们选择后补偿方案，因为它比对称补偿方案简单。
图6:使用DCM的色散补偿
SMF的总累积色散为16120=1920 ps/nm。我们扫描了FBG从-30到-3000ps/nm的总色散范围。比特率设置为10 Gbps。在这个模拟中，我们将研究系统的色散限制性能。为了避免触发光纤非线性，我们将接收功率保持在-3dbm。其他例子将考虑剩余色散对非线性效应的影响。图7显示了Q因子与残余色散之间的关系。仿真结果表明，在线性区(低功率)完全补偿光纤色散的效果最好。过度补偿会降低系统性能。
图7:Q因子和残余色散
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