二类取样NLCFG的多波长色散补偿特性

　第24卷　第2期　2004年5月

固体电子学研究与进展

RESEARCH&PROGRESSOFSSE

Vol.24,No.2May,2004

二类取样NLCFG的多波长色散补偿特性

冯显杰

(东南大学电子工程系,南京,210096)

2002-01-28收稿,2002-05-09收改稿

摘要:根据非线性啁啾光纤光栅可用于对光通信系统中一阶和二阶色散进行补偿的原理,系统地研究了二类取样型非线性啁啾光纤光栅的反射谱及时延特性,并进行了数值仿真。提出了计算二类取样光栅产生的信道数的计算方法。

关键词:非线性啁啾光纤光栅;时延;取样函数;多信道

中图分类号:TN929.11　　文献标识码:A　　文章编号:1000-3819(2004)02-223-06

TwoKindsofSampledNonlinearlyChirpedFGUsedforCompensationoftheDynamic

MultichannelChromaticDispersion

FENGXianjie

(Dept.ofElectronicEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing,210096,CHN)

Abstract:AccordingtotheprinciplethatlinearlyandquadrationchromaticdispersionintheopticcommunicationsystemcanbecompensatedbyusinganonlinearlychirpedFG’s(NLCFG’s),weanalyzethereflectspectrumandtimedelayoftwokindsofsamplednonlin-earlychirpedfibergratingsandmakethenumericalsimulation.ThecomputationalmethodofmultichannelnumbersaboutsampledNLCFG’sisproposed.

Keywords:nonlinearlychirpedfibergratings(NLCFG);timedelay;sampledfunction;multichannel

EEACC:6260

值或相位进行周期性调制而产生的,并可以通过取

1　引　　言

在高速、长距离的光通信系统中,色散是限制系统性能的主要因素。而采用非线性啁啾光纤光栅(NLCFG)可对动态变化着的色散进行跟踪补偿

[1～3,6]

样函数的方式来实现。与采用多根光栅进行多信道色散补偿相比,取样光纤光栅是其具有插入损耗

小、调节方便、对温度的敏感性降低等优点。故本文对二类取样型非线性啁啾光纤光栅用于多信道色散的可能性进行了研究。

。取样光纤光栅是通过对光纤折射率的幅

E-

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数值仿真,并对二类情况进行了比较,以达到最佳

2　取样非线性啁啾光纤光栅及其理论

2.1　非线性啁啾的二种表示方法及其相关性　　啁啾光纤光栅折射率沿Z轴变化可以表示为

[4,5]

的多信道色散补偿效果。

3　二值取样的非线性啁啾光纤光栅

及其对多信道动态色散补偿

3.1　二值函数取样非线性啁啾光纤光栅

　　图1所示,即为二值函数取样非线性啁啾光纤光栅。

:

　 neff(z)= neff(z){1+Vcos[z+!(z)]}(1)

式中, neff(z)是芯层中折射率的平均变化量,V是

折射率的调制指数, 为光栅周期,k=为空间

频率;!(z)是折射率变化的相位,通常用来描述光栅的啁啾量。

第一种为相位啁啾表示法:2)+a2()3LL

　　另外一种为周期啁啾表示法:

!(z)=a1(

= 0(1-c1z-c2z2-…)

且有:　　　!(z)=

(2)(3)

图1　二值取样非线性啁啾光纤光栅

Fig.1　Nonlinearlychirpedfibergratingswithbinary

sampledfunction

　　对于图1,取样长度W与取样周期长度(亦即每个取样光栅的长度 s)之比,即r=W/ s,称为取样率,通常用r表示,亦称为采样率或者占空比。对于这种最简单的取样函数,可表示为:S(z)=

1k s<z<W+k s0其它

　k=0,1…n

(8)

3.2　单个信道的带宽

(4)0dz′

式(2)、(3)中,a1、c1为线性啁啾系数;a2、c2为二阶啁啾系数,也称为一阶非线性啁啾系数,可用

z

于补偿二阶色散(即色散斜率)。第三项以后各项系数较小,故一般忽略。

由(2)、(3)、(4)得:

11

=2 0L212

=3

3 0L

2

(5)(6)

对于二值取样非线性啁啾光纤光栅而言,每个信道的宽度由每个取样周期长度 s决定,由谐振

腔原理知:

　　#f=c/(2neff s)=3×108/(2×1.485×

516×10-6)=200GHz

(9)

此相当于每个信道的宽度为1.6nm。

另外,(3)式中的光栅周期 0决定了Bragg频率。当 0=522nm时,类似地由谐振腔原理得:　　fB=3×108/(2×1.485×522×10-9)

=1.929×1014Hz

-6

其对应的波长为: B=1.55×10m

一般地,c1取10-5数量级,c2取10-7数量级。设c1

=2e-5mm-1,c2=5e-7mm-2,并取 0=0.522 m,L=30mm,得:a1=75.2,a2=15.6,无量纲。2.2　取样的非线性啁啾光纤光栅

取样的非线性啁啾光纤光栅折射率沿Z轴变化可以表示为:

#n=S(z) neff(z)

(7)

上式中,S(z)为取样函数。当S(z)≡1时,其为最简单的非线性啁啾光纤光栅的情况,它只可用于进行单信道的动态色散补偿,因而不再进行讨论。本文进一步采用了二类不同的取样函数,并利用Fo

[4]

(10)

对参数作这样的选择是为了符合国际ITU标准。3.3　二值函数取样非线性啁啾光纤光栅的反射谱

及时延图形

　　光栅的总长度为L=25×516 m(每个取样光s

　2期冯显杰:二类取样NLCFBG的多波长色散补偿特性

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长度),其传输矩阵的分割数为30,Bragg光栅中心波长处的光栅周期 0=522nm(即中心波长1550

-1

nm),当啁啾系数分别为c1=3e-5mm,c2=-5e-7mm-2,(以下各类取样情况下,如无特别说明,啁啾参数皆取该组数据),为了取得更好的效果,作超高斯切趾,其函数为:

2

T(z)=exp[-3()]

L

是1,有:K=最小整数/取样率=10,则信道的个数M:

M=2K-1

(12)

=19

(见图4,信道太多,故时延曲线略,此时的调制度为2e-3)

(11)

　　当取样率r=0.2,调制指数为8e-4时,有反射谱及时延图形,如图2

所示。

图4　取样率为0.1时多信道数目Fig.4　Multichannelnumbersatr=0.1

　　图4中二边各有二个较小的旁瓣(每个旁瓣皆有

图2　取样率为0.2时的反射谱与时延Fig.2　Reflectivityandtimedelayatr=0.2

多个信道),这种旁瓣没有什么作用。它是由fourier变换引起的。显然,有效部分应是中间的19个信道。为明显起见,增加调制指数至6e-3,经过(11)式超高斯切趾,并进行横向坐标轴放大,得图5。

　　又:当取样率r=0.5,调制指数为5e-4时(其它数据同上),有反射谱及时延图形,如图3所示

。

图3　取样率为0.5时的反射谱与时延Fig.3　Reflectivityandtimedelayatr=0.5

图5　增加调制度,同时对图4进行放大

Fig.5　Increasingmodulationdegreeandmagnifying

Fig.4

3.4　二值取样非线性啁啾光纤光栅情况下的多信

道数目的计算　　A.对于二值函数取样非线性啁啾光纤光栅信道数的计算,可按照下列方式进行:把每个取样看成

　　B.如果取样率为0.8,其倍数的最小整数为4,而K=4/(0.8)=5,信道数M=2×5-1=9。如图6所示。显然,此时的图形不均衡,不适合于用作,

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者r=0.1),如果c1=0,c2=0,即对均匀光栅进行二值取样时,其可以产生较均匀的多信道光源。但是不是取样率r越小越好呢?答案是否定的!例如 …… 此处隐藏：6378字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……