[科普中国]-零色散斜率

单位

根据1991年1月1日生效的国家计量标准，色散系数的单位应该为"ps/nm.km"，而不应该是“PS/nm.km”。在ps/nm.km中：p是一个系数，等于10的负12次方；s是秒，用于衡量时延差的单位；nm是光源－20dB对应的全谱宽的单位（n也是一个系数，等于10的负9次方，m是米）；km是光纤长度的单位（表示公里）。

最大零色散斜率最大零色散斜率表示色散系数对波长求导dD/dλ的最大值，它主要用来反映色散系数随波长的最大变化率。这个参数就是用来规范单模光纤在波分复用时的可用波长范围。

降低色散斜率降低色散斜率是当前非零色散光纤研究的重点。

光通信技术在继续发展：EDFA的增益平坦波长范围已经从C波段（1530nm～1565nm）拓宽到L波段（1565nm～1620nm）；单信道传输速率已经从2.5Gb/s提高到10Gb/s、40Gb/s；信道数目（复用的波长数）已经从16、32、40向上百发展。不断发展的光通信新技术，对NZ-DSF的色散特性提出了更高的要求，其中最重要的是：要求在宽波长范围内WDM/DWDM各信道间的色散差别小，尤其是位于工作波长范围两侧的边缘信道之间的色散差别要小。遗憾的是，上述第一代的NZ-DSF和最初的LEAF都不能满足这些要求。其主要问题在于色散斜率过大。色散斜率参数表示光纤的色散随波长改变的速率，也称3次色散或高次色散。在长途WDM/DWDM系统中，由于色散累积，各信道的色散都随着传输距离的延长而增大。由于色散斜率的作用，各信道的色散累积量是不同的，位于工作波长范围两侧的边缘信道间的色散累积量差别最大，传输到一定距离，将使具有较大色散累积量的信道的色散超标，从而限制了整个系统的传输距离、传输速率或复用的信道数。色散斜率越大，色散累积量差别也越大，对系统性能的限制则越严重。采用NZ-DSF或LEAF建立的长途WDM/DWDM系统也需色散补偿。

现状目前，广泛应用的是用色散补偿光纤（DCF）构成的色散补偿模块（DCM），因其价格不菲，最经济的方式是用一个DCM对各个信道同时补偿。然而，若色散斜率过大，这种方式就行不通了，这会使处于工作波长范围一侧的边缘信道发生过补偿而使另一侧的边缘信道发生补偿不足，不得不将工作波长范围划分成2个以上的子波段，每个子波段各用一个DCM分别补偿，这就增加了色散补偿费用。若对C波段和L波段同时复用，则需划分的子波段和使用的DCM就更多了。因此，近两年来，国外在非零色散光纤方面的研究重点是降低色散斜率，研制局部色散平坦的非零色散光纤。

规律利用有限元法研究纤芯含有空气孔缺陷光子晶体光纤的色散特性。结果表明，引入空气孔缺陷可增加波导色散作用，改变色散曲线斜率；当空气孔缺陷的直径增加时，色散曲线将会下移，因此通过适当选择小孔直径，可实现色散平坦的光子晶体光纤。光纤的零色散波长可通过改变光纤的包层空气孔占空比和小孔缺陷在纤芯中的位置而改变。调节光子晶体光纤色散的方法对用于超连续谱的产生具有借鉴意义。1