張哲

[摘 要]隨著科技的不斷發(fā)展，人們的生活水平的不斷提高，有線(xiàn)電視已經(jīng)逐漸的進(jìn)入到了人們生活的各個(gè)方面。而有線(xiàn)電視的普及使得電視網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，這就對(duì)于光纖的傳輸容量有著進(jìn)一步的要求，對(duì)于光纖的質(zhì)量也有著更多的要求。與此同時(shí)，信號(hào)在長(zhǎng)距離的光纖傳輸過(guò)程中存在的色散問(wèn)題也更加的引起人們的重視。因此，在這樣的背景下，本文主要對(duì)于如何抑制色散的情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

[關(guān)鍵詞]有線(xiàn)電視；色散分析；光纖傳輸

中圖分類(lèi)號(hào)：TN943.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0211-01

一、光信號(hào)傳輸

隨著有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)的普及，傳輸系統(tǒng)所具備的能力也變得越來(lái)越高【2】。為了滿(mǎn)足人們的需求，現(xiàn)在越來(lái)越多的通信線(xiàn)路使用光纖傳輸?shù)募夹g(shù)，對(duì)于光波的通信也通常都會(huì)使用波分復(fù)用WDM技術(shù)，或者也可以通過(guò)提升傳輸波的頻率來(lái)增加系統(tǒng)的容量。同時(shí)，通信電波的載體波長(zhǎng)也在向著光波級(jí)方向發(fā)展，因此對(duì)于光纖通信方面的研究也變得越來(lái)越重要。而在光信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，最重要的兩個(gè)問(wèn)題就是：在傳輸?shù)倪^(guò)程中很容易出現(xiàn)的信號(hào)的衰減、色散。這將會(huì)使得信號(hào)的強(qiáng)度，以及質(zhì)量等都受到不同程度的損失。

二、有線(xiàn)電視信號(hào)的光色散

現(xiàn)有的有線(xiàn)電視系統(tǒng)通過(guò)接收中星6B衛(wèi)星信號(hào)，經(jīng)過(guò)解碼、調(diào)制、混合輸出，前端短距離可采用同軸電纜與放大器配合傳輸電視信號(hào)，當(dāng)距離長(zhǎng)達(dá)幾公里時(shí)就需要光纖傳輸。因?yàn)槭褂猛S電纜進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)時(shí)，在傳輸過(guò)程中的損耗太嚴(yán)重，而且會(huì)受到外界電磁等信號(hào)的干擾，因此長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸要選擇光纖傳輸。然而，接收到的光纖信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中也會(huì)發(fā)生一定程度的損耗，當(dāng)光功率下降到一定程度的時(shí)候，光接收機(jī)的誤碼率會(huì)明顯的上升。并且，隨著傳輸距離的增加，色散量會(huì)變得很?chē)?yán)重，這使得電視的信號(hào)質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，在嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)绊懴到y(tǒng)的正常工作。所以，應(yīng)該對(duì)于有線(xiàn)電視信號(hào)在光纖傳輸系統(tǒng)中的色散問(wèn)題進(jìn)行重視，采取一些色散的抑制方式來(lái)保證信號(hào)的高質(zhì)量傳輸。

三、光纖色散分類(lèi)

光纖的色散，指的是在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)，隨著傳播距離的延長(zhǎng)，不同成分的光信號(hào)傳輸時(shí)延是不同的，這會(huì)引起脈沖展寬的物理效應(yīng)【4】。因此，色散會(huì)使得系統(tǒng)的傳統(tǒng)容量以及信號(hào)能夠傳輸?shù)木嚯x都受到影響。而色散的大小，是用光脈沖中不同波長(zhǎng)的成分、或者同一個(gè)光脈沖在不同的模式中傳輸相同的距離所需要的時(shí)間差來(lái)表示。

光纖的色散可以根據(jù)來(lái)源的不同進(jìn)行分類(lèi)。

第一，材料色散。這種色散指由于光線(xiàn)的折射率隨著波長(zhǎng)的不同而會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此在模式內(nèi)不同的波長(zhǎng)所需要的光延遲時(shí)間是不一樣的，這樣就產(chǎn)生了色散的現(xiàn)象。這種色散，取決于光纖材料的折射率波長(zhǎng)、以及光源的譜線(xiàn)寬度。

第二、波導(dǎo)色散。這種色散主要是由于模傳播常數(shù)會(huì)隨著波長(zhǎng)的不同而引起變化，因此這種色散和光纖波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)是有關(guān)的。

第三、偏振膜色散。這種色散是在光纖的制造、使用過(guò)程中，由于材料是不完全均衡的，這就會(huì)造成雙折射現(xiàn)象，并且外部環(huán)境也會(huì)造成脈沖的兩個(gè)正交偏振方向的傳輸群之間速度存在差異，從而產(chǎn)生的差分群時(shí)延會(huì)使得脈沖變寬。這種方式色散，主要是由于光纖的制造環(huán)境、以及使用的環(huán)境不理想造成的。

除了上述這些，還有模式色散，這種色散主要是由于光纖傳輸?shù)男盘?hào)不是單一的模式而引起的。

四、色散對(duì)有線(xiàn)電視信號(hào)的影響

由于在傳輸?shù)倪^(guò)程中存在著較為嚴(yán)重的色散問(wèn)題，這使得傳輸信號(hào)的脈沖會(huì)變寬，這樣就會(huì)造成兩個(gè)相鄰的脈沖會(huì)發(fā)生串?dāng)_的情況，可能產(chǎn)生判斷上的錯(cuò)誤，影響信號(hào)的正常傳輸。并且，色散還和光纖中的非線(xiàn)性效應(yīng)互相作用，引起信號(hào)的自相位調(diào)制等非線(xiàn)性效應(yīng)產(chǎn)生的脈沖形狀出現(xiàn)畸形的問(wèn)題，并且會(huì)加劇這種畸形的效應(yīng)。

對(duì)于有線(xiàn)電視的網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)常使用單模G.652光纖【2】，在光纖中進(jìn)行電視信號(hào)的傳輸時(shí)，由于電視信號(hào)頻道的不同，多種頻率成分的傳輸會(huì)使得波導(dǎo)色散，而不同頻道的信號(hào)會(huì)有著不同的群速率。因此，在輸出信號(hào)端會(huì)形成不同延遲的包絡(luò)分量的疊加，會(huì)引起電視信號(hào)出現(xiàn)二階失真的問(wèn)題。另外，大功率的對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅，也會(huì)導(dǎo)致光纖的入纖功率過(guò)大，造成光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)變得更加的明顯，這就會(huì)產(chǎn)生新的噪聲，進(jìn)一步造成信號(hào)的二階失真CSO，降低了信噪比。所以，色散會(huì)造成嚴(yán)重的光信號(hào)失真現(xiàn)象，就會(huì)進(jìn)一步削弱光信號(hào)的調(diào)制效果。當(dāng)傳輸鏈路越長(zhǎng)的時(shí)候，色散會(huì)變得越嚴(yán)重，從而造成的信號(hào)電平的變化也就會(huì)越大。

五、信號(hào)傳輸?shù)纳⒁种萍夹g(shù)

為了對(duì)于光纖中傳輸信號(hào)的色散問(wèn)題進(jìn)行抑制，我們主要采取色散的補(bǔ)償技術(shù)來(lái)影響信號(hào)的傳輸。所謂色散補(bǔ)償技術(shù)，就是使用一個(gè)、或者多個(gè)大的負(fù)色散器件來(lái)對(duì)光纖的正色散進(jìn)行相應(yīng)的抵消，對(duì)于光纖中的色散累積進(jìn)行補(bǔ)償，這樣就會(huì)使得系統(tǒng)的總色散量減少。目前，對(duì)于色散的補(bǔ)償方法有很多，業(yè)界大部分的設(shè)備提供商都會(huì)提供色散補(bǔ)償方法來(lái)對(duì)光纖中存在的色散累積進(jìn)行補(bǔ)償，而常用的補(bǔ)償方式就是：色散補(bǔ)償光纖DCF法，以及色散補(bǔ)償光柵法，也就是啁啾光纖光柵DCG法。其中，DCF法是高速度的DWDM波分復(fù)用系統(tǒng)中，對(duì)于色散進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N主要的方式。

色散補(bǔ)償光纖DCF法，這種方式是一段和需要進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓饫w有著相反色度的色散系數(shù)的光纖，通過(guò)將這段光纖和待補(bǔ)償?shù)墓饫w進(jìn)行混合的使用，能夠抵消色度的色散引起的時(shí)延差。在一般的情況下，傳輸?shù)木嚯x如果超過(guò)了色散的受限距離40米，就一定要進(jìn)行色散的補(bǔ)償。

啁啾光纖光柵DCG法，是通過(guò)在光學(xué)的波導(dǎo)上刻出一系列具有不相等的間距的光柵，在光柵上的每一個(gè)點(diǎn)都可以看做是一個(gè)本地的布拉格光柵的通帶以及阻帶的濾波器。由于在光信號(hào)的傳輸過(guò)程中，存在著群速度色散，不同波長(zhǎng)的入射光波在啁啾光纖光柵的不同位置上反射的實(shí)驗(yàn)是不同的。這樣，光柵引起的實(shí)驗(yàn)和在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)延剛好相反，引起的時(shí)延差就能夠被抵消，脈沖的寬度就被恢復(fù)了。

六、信號(hào)的色散補(bǔ)償應(yīng)用

大多數(shù)的有線(xiàn)電視同軸網(wǎng)絡(luò)，都會(huì)使用標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖，這對(duì)于光譜的展寬、或者光源的譜寬度在色散作用下都很容易產(chǎn)生組合的二階失真問(wèn)題【3】。通過(guò)負(fù)色散的補(bǔ)償光纖，或者線(xiàn)性的啁啾光纖光柵法能夠?qū)Υ松F(xiàn)象進(jìn)行消除。在1550nm的傳輸系統(tǒng)中，除了使用外調(diào)制方式來(lái)對(duì)二階失真現(xiàn)象進(jìn)行抑制之外，還能夠適應(yīng)非零色散位移光纖的方式來(lái)抑制色散情況帶來(lái)的信號(hào)的失真問(wèn)題。這種方式主要是把光線(xiàn)的零色散點(diǎn)移到了1550nm窗口，這樣就會(huì)對(duì)那些難以避免的寄生相位進(jìn)行調(diào)制，而使其不會(huì)在撥道中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣也就減小了自相位調(diào)制、以及交叉相位調(diào)制帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。主要的技術(shù)手段就是：將色散位移光纖和非零色散位移光纖適應(yīng)了一定的技術(shù)手段之后，將光線(xiàn)的折射率分布設(shè)計(jì)成能夠產(chǎn)生和材料色散相比的波導(dǎo)色散。這樣，材料色散和波導(dǎo)色散相互作用，就能夠?qū)⑸⒌奈灰乒饫w的零色散波長(zhǎng)移到了1550nm左右。

七、結(jié)論

現(xiàn)在，有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)逐漸變得越來(lái)越重要，對(duì)于光線(xiàn)的傳輸質(zhì)量也有著更高的要求，而光纖傳輸?shù)纳?wèn)題也應(yīng)該得到解決。因此，本文主要對(duì)于一些色散的危害原因、以及抑制方式進(jìn)行了介紹。

參考文獻(xiàn)

[1]邱永華. 有線(xiàn)電視信號(hào)在光纖傳輸系統(tǒng)中的色散抑制分析[J]. 江西通信科技，2009，03：24-26.

[2]王東. 基于光正交頻分復(fù)用的光與無(wú)線(xiàn)融合接入技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[3]黃旭陽(yáng). 利用窄帶FBG實(shí)現(xiàn)RoF系統(tǒng)中SSB調(diào)制的研究[D].北京交通大學(xué)，2008.

[4]漆曉瓊. 基于光注入半導(dǎo)體激光器技術(shù)的光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)研究[D].蘭州大學(xué)，2009.

[5]宋英雄. 1550nm超干線(xiàn)及寬帶接入光傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海大學(xué)，2007.