OptiSystem与OptiGrating的联合使用：色散补偿

本课演示了OptiSystem如何与OptiGrating一起设计光学系统中色散补偿元件。
色散补偿背后的物理思想如下：创建线性啁啾光栅允许我们在信号的不同频谱分量之间创建时间延迟。
例如，在1.55μm的SMF中，群速度色散会产生脉冲的负啁啾，这意味着较高的频率（传播更快）位于脉冲的前导部分，而较低的频率（传播较慢）位于尾随部分。由于不同光谱成分的传播速度不同，脉冲就会扩散。如果我们创建沿光栅周期线性减小的光纤光栅，由于高频率比低频率光在光栅中传播较长时间后才发生反射，因此会出现低频和高频分量之间的时间延迟，这与SMF中产生的时间延迟正好相反。
因此，在该系统中传播和反射的脉冲将允许补偿脉冲的色散展宽。
色散系数Dg [ps/nm.km]。对于线性啁啾光纤布拉格光栅，由以下简单表达式给出：

其中n为平均模式指数，c为光速，Δλchirp最大啁啾是光栅两端的布拉格波长差（注意，这个量是由OptiGrating的Grating Manager中的光栅定义选项卡中的总啁啾参数给出的）。
本次案例的目的是利用根据上述公式产生线性啁啾的光纤光栅，在OptiSystem中实现色散补偿。
项目布局如图1所示。

图1.线性啁啾光纤光栅色散补偿项目布局图

当比特率为40 Gb/s时，在光学高斯脉冲发生器中产生12.5 ps的初始脉冲，并在10 km的SMF内传播。初始脉冲和经过SMF脉冲的输出如图2和图3所示：

图2.初始脉冲

图3.脉冲在SMF中传输10km后

由于色散，脉冲宽度增加到约50 ps，在SMF中传播10 km后的累积色散为160 ps/nm。
为了补偿累积色散，我们将使用OptiGrating设计线性啁啾光纤光栅。光纤和光栅的相应数据如图4和图5所示。

图4.纤芯数据

阶跃折射率光纤，纤芯（折射率1.46）和包层（折射率1.45）分别为2μm和8μm。

图5.光栅定义对话框

我们考虑啁啾带宽Δλchirp=0.35的线性啁啾FBG。假设平均模折射率为 1.46，则补偿160 ps/nm的累积色散所需的光栅长度为 6 mm。
在本文的计算中，我们使用了长度稍大的1.6 cm的光栅。得到的结果保存为txt格式，将文件加载到OptiSystem的OptiGrating组件中。
得到的补偿结果如图6所示。

图6.经过线性啁啾光纤光栅色散补偿后脉冲

我们可以看到，用光纤光栅设计的色散几乎可以完全补偿。
综上所述，在本课中，我们演示了如何使用OptiGrating设计的光栅获得的反射光谱来实现OptiSystem中的色散补偿。

查看本帖完整版本: [-- OptiSystem与OptiGrating的联合使用：色散补偿 --] [-- top --]