时延色散

共9页第 1 页超短激光脉冲时空耦合Selcuk Akturk1, XunGu2, Pamela Bowlan3 and Rick Trebino3摘要：超短激光脉冲的电场往往不能划分成一个纯粹的时间和空间的产物。

这些所谓的时空耦合在物理作用中无处不在，并在实际应用中变得越发的重要。

在本文中，我们通过这些效应的实验和理论工作来认识这些影响将有助于我们了解、避免和应用它们。

首先，我们提出一个观点，包括脉冲时空耦合、它们的来源、数学描述以及相互之间的不同依赖关系；然后，我们回顾不同的实验方法来描述它们的特点。

最后，我们通过描述不同时空耦合的作用和进一步的实施方案来帮助它们的开发和避免有害的影响。

关键词：超快光学、脉冲测量1、前言超短脉冲激光器问世以来,分别在科学与工业的领域得到快速发展。

利用光脉冲压缩到飞秒时间是这些超短脉冲激光器拥有如此吸引力的主要来源。

因此，超短脉冲激光已成为研究和控制超快现象的事件，如以皮秒或者飞秒为时标的化学反应，等离子体动力学，磁化动力学和其他方面[1-3]。

此外，它们可能实现在光电领域达到空前水平，并且访问了无数的光与物质的相互作用[4,5]。

超短脉冲的时域变化通常通过描述他们的功率密度和频率，即他们的强度和相位。

脉冲电场的空间坐标的依赖往往是分开处理，假设脉冲的时空特性束沿每个空间位置相同，或等价地，该脉冲的场到时空因素的产物分离相同的脉冲的时空特性。

然而，这种假设往往是错的，主要是因为相同的属性，让这些脉冲要短广泛的光谱带宽。

角色散是这些最著名的扭曲现象的来源，它无处不在，脉冲带宽和更广泛更扭曲了脉冲经过一棱角分散元素。

因此，在大多数实际情况中，展示出一种相互依存的超短脉冲时间（或光谱）和空间（或角）称为时空耦合器(STCs)的坐标。

STCs的来源无处不在。

STCs的最常见的来源是脉冲式压缩机使用的棱镜和光栅的色散管理和几乎所有的超短脉冲激光振荡器和放大器的一部分。

有意引进的STCs（角色散），使每个脉冲的颜色路径长度是不同的，以调整光谱相位脉冲式压缩机的功能。

光纤通信系统中色散补偿技术————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2光纤通信系统中色散补偿技术蒋玉兰(浙江华达集团富阳，31 1400)【摘要】本文叙述了光通信系统中一个重要的参数—色散，以及G65光纤通信系统的色散补偿技术。

文章还详细说明了各种补偿技术原理，并比较其优缺点。

最后强调说明色散补偿就是用来补偿光纤线路色散和非线性失真的技术。

1概述光纤通信的发展方向是高速率、大容量。

它从PDH 8 Mb/s, 34Mb/s,140Mb/s, 565Mb/s 发展到SDH 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s，10Gb/s。

现在又进展为波分复用WDM、密集型波分复用DWDM。

同时，光纤的结构从G652、G653、G654，发展到G655，以及G652C 类。

光纤的技术指标很多，其中色散是其主要的技术指标之一。

色散就是指不同颜色(不同频率)的光在光纤中传输时，由于具有不同的传播速度而相互分离。

单模光纤主要色散是群时延色散，即波导色散和材料色散。

这些色散都会导致光脉冲展宽，导致信号传输时的畸变和接收误码率的增大。

对于新建工程新敷设高速率或WDM光缆线路，可以采用非零色散位移光纤（NZ-DCF），ITU一T将这种光纤定名为G655。

G655光纤在1 550 nm处有非零色散，但数值很小（0.1~10.0pb/nm·km）。

其色散值可以是正，也可以是负。

若采用色散管理技术，可以在很长距离上消除色散的积累。

同时，对WDM系统的四波混频现象也可压得很低，有利于抑制非线性效应的影响。

自从光纤通信商用开始，至今20余年，国内外已大量敷设了常规单模光纤(G652)的光缆，这类光缆工作在1550nm波段时，有18ps/nm·km的色散，成为影响中继距离的主要因素。

所以，对高速率长距离的系统必须要考虑色散补偿问题。

目录色散及其补偿介绍 (2)一、色散的基本概念 (2)1.1 基本概念 (2)1.2 光纤中色散的种类 (2)1.3 光纤色散表示法 (2)1.4 单模光纤的色散系数 (3)1.5 光纤色散造成的系统性能损伤 (3)1.6 减小色散的技术 (4)1.7 偏振模色散（PMD） (6)二、非线性问题 (7)色散及其补偿介绍当前，光纤通信正向超高速率、超长距离的方向发展。

EDFA的出现为1.55um波长窗口实现大容量、长距离光通信创造了条件，并使光纤通信中衰耗的问题得到了一定的解决。

然而光纤的色散影响仍然是制约因素之一，加之引入光放大器使光信号功率提高之后，光纤的非线性影响又突显出来。

一、色散的基本概念1.1 基本概念光纤色散是由于光纤所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象。

所谓群速度就是光能在光纤中的传输速度。

所谓光信号畸变，一般指脉冲展宽。

1.2 光纤中色散的种类光纤中的色散可分为材料色散、波导色散、模式色散。

材料色散和波导色散也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。

材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不同光源频率所所应的群速度不同，引起脉冲展宽。

波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结构参数有关，它的大小可以和材料色散相比拟。

材料色散和波导色散在单模光纤和多模光纤中均存在。

模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度，所引起的脉冲展宽。

模式色散主要存在于多模光纤中。

简而言之，材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一频率所引起的，模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起的。

1.3 光纤色散表示法在光纤中，不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延，从而产生时延差，时延差越大，表示色散越严重。

因而，常用时延差来表示色散程度。

时延并不表示色散值，时延差用于表示色散值。

若各信号成分的时延相同，则不存在色散，信号在传输过程中不产生畸变。

窄带色散系统的群时延与包络时延的关系王建武;冯正和【摘要】该文探讨了调制信号经过色散窄带系统时，群时延与相关时延之间的关系，分析了色散对系统时延校准的影响。

当信号经过系统时，信号包络的时延主要由上升沿与下降沿的变形引起。

对矩形脉冲调制、三角脉冲调制、余弦脉冲调制以及线性调频脉冲调制的研究表明，相关时延不等于系统在载波频率点的群时延，近似为群时延的加权平均，加权值为信号频谱分布与系统幅度响应的乘积。

利用群时延对系统相关时延校准时，系统相位响应的线性度越好，校准精度越高。

%In this paper, the relationship between the group delay and correlation delay is discussed, and the influence of dispersion on the calibration of a system is analyzed, when a modulated signal passes through a dispersive narrow-band system. The envelope delay of a modulated signal is caused by the distortion of its rising and falling edges when it passes through a system. The researches on the modulated signals, including the rectangular pulse modulation, triangular pulse modulation, cosine pulse modulation and chirp modulation, show that the correlation delay is different from the group delay of the system at the point of the carrier frequency. The correlation delay is approximate to the weighted average of the group delay, and the weighting factor is the product of the spectrum of the signal and the amplitude response of the system. When the group delay is used to calibrate the correlation delay, the linearity of the phase response of the system becomes better, the calibration is higher.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】4页(P3042-3045)【关键词】信号处理;色散;群时延;相关时延;滤波器【作者】王建武;冯正和【作者单位】清华大学电子工程系北京 100084; 空军空降兵学院二系桂林541003;清华大学电子工程系北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TM931信号时延的测量在测距、定位、深空探测等领域发挥着至关重要的作用。