8、双曲正切切趾光纤布拉格光栅与高斯切趾光纤布拉格光栅作为混合色散补偿模型的性能比较分析

双曲正切切趾光纤布拉格光栅与高斯切趾光纤布拉格光栅作为混合色散补偿模型的性能比较分析

1. 引言

在当今光纤通信时代，传统单模光纤（CSMF）随着比特率的增加面临着诸多问题，主要包括群速度色散（GVD）、衰减和非线性效应。不过，衰减问题通过掺铒光纤放大器（EDFA）的引入已得到解决，非线性效应也可通过将相关功率水平控制在一定限度之下来降低。GVD 在比特率低于 2 Gbps 时可忽略不计，但对于更高比特率，它会降低信号的质量参数，因此需要进行补偿。

过去有大量关于色散补偿的研究，以提高高速光通信系统的性能。色散补偿光纤（DCF）和光纤布拉格光栅（FBG）是最常用的色散补偿方法。DCF 在很大程度上能有效补偿色散，但成本较高，且随着长度增加成本更高。FBG 与 DCF 相比效率较低，但其性能可通过采用适当的啁啾技术和切趾轮廓来改善。高斯切趾 FBG 和双曲正切切趾 FBG 在旁瓣抑制和最大反射率方面表现出最佳性能。通过选择合适的光栅长度和啁啾率，可将补偿光谱的带宽提升至最佳值。

本文对 100 公里长、数据速率为 10 Gbps 的光光纤通信系统的五种不同色散补偿模型进行了比较研究和分析。在这些模型中，分别研究了双曲正切切趾 FBG 和高斯切趾 FBG 的各种啁啾技术，以及它们与 DCF 组成的混合模型，以找到在降低成本和提高质量方面表现最佳的色散补偿模型。同时，只考虑了 GVD 的低阶项，即色度色散，因为在 10 Gbps 数据速率下，高阶 GVD 的影响可忽略不计。

2. 理论

色度色散是由光源的有限光谱宽度以及 CSMF 纤芯折射率随波长的非线性变化引起的。CSMF 中的色散会导致脉冲展宽，随着传输距离和比特率的增加而加剧，使得高数