张哲

[摘 要]随着科技的不断发展，人们的生活水平的不断提高，有线电视已经逐渐的进入到了人们生活的各个方面。而有线电视的普及使得电视网络的业务也得到了进一步的发展，这就对于光纤的传输容量有着进一步的要求，对于光纤的质量也有着更多的要求。与此同时，信号在长距离的光纤传输过程中存在的色散问题也更加的引起人们的重视。因此，在这样的背景下，本文主要对于如何抑制色散的情况进行了简单的分析。

[关键词]有线电视；色散分析；光纤传输

中图分类号：TN943.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0211-01

一、光信号传输

随着有线电视网络的普及，传输系统所具备的能力也变得越来越高【2】。为了满足人们的需求，现在越来越多的通信线路使用光纤传输的技术，对于光波的通信也通常都会使用波分复用WDM技术，或者也可以通过提升传输波的频率来增加系统的容量。同时，通信电波的载体波长也在向着光波级方向发展，因此对于光纤通信方面的研究也变得越来越重要。而在光信号传输的过程中，最重要的两个问题就是：在传输的过程中很容易出现的信号的衰减、色散。这将会使得信号的强度，以及质量等都受到不同程度的损失。

二、有线电视信号的光色散

现有的有线电视系统通过接收中星6B卫星信号，经过解码、调制、混合输出，前端短距离可采用同轴电缆与放大器配合传输电视信号，当距离长达几公里时就需要光纤传输。因为使用同轴电缆进行长距离传输信号时，在传输过程中的损耗太严重，而且会受到外界电磁等信号的干扰，因此长距离信号传输要选择光纤传输。然而，接收到的光纤信号在传输的过程中也会发生一定程度的损耗，当光功率下降到一定程度的时候，光接收机的误码率会明显的上升。并且，随着传输距离的增加，色散量会变得很严重，这使得电视的信号质量会出现问题，在严重的时候甚至会影响系统的正常工作。所以，应该对于有线电视信号在光纤传输系统中的色散问题进行重视，采取一些色散的抑制方式来保证信号的高质量传输。

三、光纤色散分类

光纤的色散，指的是在光纤中传输的信号，随着传播距离的延长，不同成分的光信号传输时延是不同的，这会引起脉冲展宽的物理效应【4】。因此，色散会使得系统的传统容量以及信号能够传输的距离都受到影响。而色散的大小，是用光脉冲中不同波长的成分、或者同一个光脉冲在不同的模式中传输相同的距离所需要的时间差来表示。

光纤的色散可以根据来源的不同进行分类。

第一，材料色散。这种色散指由于光线的折射率随着波长的不同而会发生相应的变化，因此在模式内不同的波长所需要的光延迟时间是不一样的，这样就产生了色散的现象。这种色散，取决于光纤材料的折射率波长、以及光源的谱线宽度。

第二、波导色散。这种色散主要是由于模传播常数会随着波长的不同而引起变化，因此这种色散和光纤波导的结构参数是有关的。

第三、偏振膜色散。这种色散是在光纤的制造、使用过程中，由于材料是不完全均衡的，这就会造成双折射现象，并且外部环境也会造成脉冲的两个正交偏振方向的传输群之间速度存在差异，从而产生的差分群时延会使得脉冲变宽。这种方式色散，主要是由于光纤的制造环境、以及使用的环境不理想造成的。

除了上述这些，还有模式色散，这种色散主要是由于光纤传输的信号不是单一的模式而引起的。

四、色散对有线电视信号的影响

由于在传输的过程中存在着较为严重的色散问题，这使得传输信号的脉冲会变宽，这样就会造成两个相邻的脉冲会发生串扰的情况，可能产生判断上的错误，影响信号的正常传输。并且，色散还和光纤中的非线性效应互相作用，引起信号的自相位调制等非线性效应产生的脉冲形状出现畸形的问题，并且会加剧这种畸形的效应。

对于有线电视的网络，经常使用单模G.652光纤【2】，在光纤中进行电视信号的传输时，由于电视信号频道的不同，多种频率成分的传输会使得波导色散，而不同频道的信号会有着不同的群速率。因此，在输出信号端会形成不同延迟的包络分量的叠加，会引起电视信号出现二阶失真的问题。另外，大功率的对光信号进行调幅，也会导致光纤的入纤功率过大，造成光纤的非线性效应变得更加的明显，这就会产生新的噪声，进一步造成信号的二阶失真CSO，降低了信噪比。所以，色散会造成严重的光信号失真现象，就会进一步削弱光信号的调制效果。当传输链路越长的时候，色散会变得越严重，从而造成的信号电平的变化也就会越大。

五、信号传输的色散抑制技术

为了对于光纤中传输信号的色散问题进行抑制，我们主要采取色散的补偿技术来影响信号的传输。所谓色散补偿技术，就是使用一个、或者多个大的负色散器件来对光纤的正色散进行相应的抵消，对于光纤中的色散累积进行补偿，这样就会使得系统的总色散量减少。目前，对于色散的补偿方法有很多，业界大部分的设备提供商都会提供色散补偿方法来对光纤中存在的色散累积进行补偿，而常用的补偿方式就是：色散补偿光纤DCF法，以及色散补偿光栅法，也就是啁啾光纤光栅DCG法。其中，DCF法是高速度的DWDM波分复用系统中，对于色散进行补偿的一种主要的方式。

色散补偿光纤DCF法，这种方式是一段和需要进行补偿的光纤有着相反色度的色散系数的光纤，通过将这段光纤和待补偿的光纤进行混合的使用，能够抵消色度的色散引起的时延差。在一般的情况下，传输的距离如果超过了色散的受限距离40米，就一定要进行色散的补偿。

啁啾光纤光栅DCG法，是通过在光学的波导上刻出一系列具有不相等的间距的光栅，在光栅上的每一个点都可以看做是一个本地的布拉格光栅的通带以及阻带的滤波器。由于在光信号的传输过程中，存在着群速度色散，不同波长的入射光波在啁啾光纤光栅的不同位置上反射的实验是不同的。这样，光栅引起的实验和在光纤中传输的时延刚好相反，引起的时延差就能够被抵消，脉冲的宽度就被恢复了。

六、信号的色散补偿应用

大多数的有线电视同轴网络，都会使用标准的单模光纤，这对于光谱的展宽、或者光源的谱宽度在色散作用下都很容易产生组合的二阶失真问题【3】。通过负色散的补偿光纤，或者线性的啁啾光纤光栅法能够对此色散现象进行消除。在1550nm的传输系统中，除了使用外调制方式来对二阶失真现象进行抑制之外，还能够适应非零色散位移光纤的方式来抑制色散情况带来的信号的失真问题。这种方式主要是把光线的零色散点移到了1550nm窗口，这样就会对那些难以避免的寄生相位进行调制，而使其不会在拨道中进行转换，这样也就减小了自相位调制、以及交叉相位调制带来的负面效应。主要的技术手段就是：将色散位移光纤和非零色散位移光纤适应了一定的技术手段之后，将光线的折射率分布设计成能够产生和材料色散相比的波导色散。这样，材料色散和波导色散相互作用，就能够将色散的位移光纤的零色散波长移到了1550nm左右。

七、结论

现在，有线电视网络的业务逐渐变得越来越重要，对于光线的传输质量也有着更高的要求，而光纤传输的色散问题也应该得到解决。因此，本文主要对于一些色散的危害原因、以及抑制方式进行了介绍。

参考文献

[1]邱永华. 有线电视信号在光纤传输系统中的色散抑制分析[J]. 江西通信科技，2009，03：24-26.

[2]王东. 基于光正交频分复用的光与无线融合接入技术研究[D].北京邮电大学，2013.

[3]黄旭阳. 利用窄带FBG实现RoF系统中SSB调制的研究[D].北京交通大学，2008.

[4]漆晓琼. 基于光注入半导体激光器技术的光纤无线电系统研究[D].兰州大学，2009.

[5]宋英雄. 1550nm超干线及宽带接入光传输关键技术研究[D].上海大学，2007.