什么是色散容限(色散容限越大越好)

色散容限 指的是 收端还是发端

光纤中光信号传输，其脉冲的前沿和后沿存在红移和蓝移，导致脉冲前后沿的传输速度不一样，从而导致经过长距离传输后信号展宽直至无法判决甚至无法恢复。普通单模光纤在1550nm处色散为17ps/nm/km，光信号经长距离光纤传输，受色散影响，通常表现在接收端的灵敏度下降，工程上以灵敏度和背对背相比下降2dB为色散容限，即承受多大的色散影响会导致系统接收端灵敏度下降2dB。

波分组网中，色散容限是一个非常重要的技术指标，怎么计算组网距离的色散容度

1550nm波长光信号在G652光缆里面传输，那怎么计算传输多远呢？通常10G的单板色散容限有800ps/nm，我们就拿800ps/nm的举例，它在G.652光缆中传递，可以传800/17=47km，也就是说在不用色散补偿的情况下，最远只能传输47km。还要留有一定的冗余。

1600 ps/nm中ps/nm是什么意思啊！

这个光纤通讯用的参数。

色散容限值单位，解释是：在光纤中传1Km，波长相差1nm的两个波相差1ps

一般情况下光纤的传输距离1800ps/nm（110km），2400ps/nm（150km）以及3200ps/nm（200km）。

色散现象除了三棱镜还有那些其他方式实现,对于光线又有什么要求?

复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光会因折射角不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将色散太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。

色度色散简介：色度色散包括材料色散和波导色散。材料色散：由于光纤材料石英玻璃对不同光频的折射率不同，而光源具有一定的光谱宽度。

不同的光频引起的群速率也不同，从而造成了光脉冲的展宽。波导色散：对于光纤的某一传输模式，在不同的光频下的群速度不同引起的脉冲展宽。它与光纤结构的波导效应有关，因此也被成为结构色散。

色度色散：

这两种色散中，哪一种占主导地位？材料色散大于波导色散。根据色散的计算公式，在某一特定频率位置上，材料色散有可能为零，这一频率称之为材料的零色散频率。幸运的是，该频率恰好位于附近的低损耗窗口，如G.652就是零色散光纤。

尽管光器件受色散的影响很大，但存在一个可以容忍的最大色散值（即色散容纳值）。只要产生的色散在容限之内，仍可保证正常的传输。

色散的特征原因

色散能够给人们带来美丽的彩虹，但是如果色散发生在光通信系统中，就没有那么美好了。在“损耗”术语中，我们了解到，色散是光纤传输中的损耗之一。随着光纤制造工艺的不断提高，光纤损耗对光通信系统的传输距离不再起主要限制作用，色散上升为首要限制因素之一。

什么是色散呢？当光纤的输入端光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时域上的展宽，这种现象即为色散。以单模光纤中的色散现象为例，如下图一所示：

图一

单模光纤中的色散现象

色散将导致码间干扰，在接收端将影响光脉冲信号的正确判决，误码率性能恶化，严重影响信息传送。

单模光纤中的色散主要由光信号中不同频率成分的传输速度不同引起，这种色散称为色度色散。在色度色散可以忽略的区域，偏振模色散也成为单模光纤色散的主要部分。

1、色度色散简介：色度色散包括材料色散和波导色散。材料色散：由于光纤材料石英玻璃对不同光波长的折射率不同，而光源具有一定的光谱宽度，不同的光波长引起的群速率也不同，从而造成了光脉冲的展宽。波导色散：对于光纤的某一传输模式，在不同的光波长下的群速度不同引起的脉冲展宽。它与光纤结构的波导效应有关，因此也被成为结构色散。

这两种色散中，哪一种占主导地位？材料色散大于波导色散。根据色散的计算公示，在某一特定波长位置上，材料色散有可能为零，这一波长称之为材料的零色散波长。幸运的是，该波长恰好位于1310 nm附近的低损耗窗口，如G.652就是零色散光纤。

尽管光器件受色散的影响很大，但存在一个可以容忍的最大色散值（即色散容纳值）。只要产生的色散在容限之内，仍可保证正常的传输。

2、色度色散的影响：色度色散主要会造成脉冲展宽和啁啾效应。脉冲展宽是光纤色散对系统性能的影响的最主要的表现。当传输距离超过光纤的色散长度时，脉冲展宽过大，这时，系统将产生严重的码间干扰和误码。色散不仅使脉冲展宽，还使脉冲产生了相位调制。这种相位调制使脉冲的不同部位对中心频率产生了不同的偏离量，具有不同的频率，即脉冲的啁啾效应（Chirp）。

啁啾效应将使光纤划分为正常色散光纤和反常色散光纤。正常色散光纤中，脉冲的高频成分位于脉冲后沿，低频成分位于脉冲前沿；反常色散光纤中，脉冲的低频成分位于脉冲后沿，高频成分位于脉冲前沿。在传输线路中，合理使用两种光纤，可以抵消啁啾效应，消除脉冲的色散展宽。

3、如何消除色度色散对DWDM系统的影响：

对于DWDM系统，由于系统主要应用于1550nm窗口，如果使用G.652光纤，需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤（DCF），对色散进行补偿，降低整个传输线路的总色散。 偏振模色散（PMD）是存在于光纤和光器件领域的一种物理现象。

单模光纤中的基模存在两个相互正交的偏振模式，理想状态下，两种偏振模式应当具有相同的特性曲线和传输性质，但是由于几何和压力的不对称导致了两种偏振模式具有不同的传输速度，产生时延，形成PMD，如下图所示。PMD的单位通常为ps/km。

图二

在数字传输系统，PMD将导致脉冲分离和脉冲展宽，对传输信号造成降级，并限制载波的传输速率。

PMD与其他色散相比，几乎可以忽略，但是无法完全消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的超高速系统中，PMD的影响越大。 发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。复合光通过三棱镜等分光器被分解为各种单色光的现象，叫做光的色散。分开的单色光依次排列而成的光带叫做光谱。各种颜色的光在真空中都以恒定的速度 传播；而在介质中，光波的传播速度要减小；而且不同波长的光波，传播速度也各不相同。因此，同一介质对不同的单色光折射率是不同的，红色光的折射率最小，紫色光的折射率最大。介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因折射角不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。

复色光分解为单色光而形成光谱的现象．让一束白光射到玻璃棱镜上，光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色，靠近底边的一端是紫色，中间依次是橙黄绿蓝靛，这样的光带叫光谱．光谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光．由单色光混合而成的光叫复色光．自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光．在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。 1936年科希研究了材料在可见光区的折射率，将色散曲线表示为

此式称为科希公式，式中的a、b、c表征材料的特征的常数。我们把符合这一规律的色散称为正常色散，否则称为反常色散。一般来说，材料在吸收带附近，折射率均会发生突变（如图所示），显示出反常色散。

（1）设计并进行三棱镜实验当白光通过无色玻璃和各种宝石的碎片时，就会形成鲜艳的各种颜色的光，这一事实早在牛顿的几个世纪之前就已有了解，可是直到十七世纪中叶以后，才有牛顿通过实验研究了这个问题．该实验被评为“物理最美实验”之一。

牛顿首先做了一个有名的三棱镜实验，他在著作中记载道：“1666年初，我做了一个三角形的玻璃棱柱镜，利用它来研究光的颜色．为此，我把房间里弄成漆墨的，在窗户上做一个小孔，让适量的日光射进来．我又把棱镜放在光的入口处，使折射的光能够射到对面的墙上去，当我第一次看到由此而产生的鲜明强烈的光色时，使我感到极大的愉快．”牛顿的实验设计如下图：通过这个实验，在墙上得到了一个彩色光斑，颜色的排列是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．牛顿把这个颜色光斑叫做光谱．

（2）进一步设计实验，获得纯光谱

牛顿在上述实验中所得到的光谱是不纯的，他认为光谱之所以不纯是因为光谱是由一系列相互重叠的圆形色斑的像所组成．牛顿为了获得很纯的光谱，便设计了一套光学仪器进行实验，其实验设计如图所示：

用白光通过一透镜后照亮狭缝S，狭缝后放一会聚透镜（凸透镜）以便形成狭缝S的像s‘．然后在透镜的光路上放一个棱镜．结果光通过棱镜因偏转角度不同而被分开，以至在白色光屏上形成一个由红到紫的光谱带．这个光谱带是由一系列彼此邻接的狭缝的彩色像组成的．若狭缝做得很窄，重叠现象就可以减小到最低限度，因而光谱也变得很纯．

（3）牛顿提出解释光谱的理论

牛顿为了解释三棱镜实验中白光的分解现象，认为白光是由各种不同颜色光组成的，玻璃对各种色光的折射率不同，当白光通过棱镜时，各色光以不同角度折射，结果就被分开成颜色光谱．白光通过棱镜时，向棱镜的底边偏折，紫光偏折最大，红光偏折最小．棱镜使白光分开成各种色光的现象叫做色散．严格地说，光谱中有很多各种颜色的细线，它们都及平滑地融在相邻的细线里，以至使人觉察不到它的界限．

（4）设计实验验证上述理论的正确性

为了进一步研究光的颜色，验证上述理论的正确性，牛顿又做了另一个实验．实验设计如图所示：

牛顿在观察光谱的屏幕DE上打一小孔，再在其后放一有小孔的屏幕de，让通过此小孔的光是具有某种颜色的单色光．牛顿在这个光束的路径上再放上第二个棱镜abc，它的后面再放一个新的观察屏V．实验表明，第二个棱镜abc只是把这个单色光束整个地偏转一个角度，而并不改变光的颜色．实验中，牛顿转动第一个棱镜ABC，使光谱中不同颜色的光通过DE和de屏上的小孔，在所有这些情况下，这些不同颜色的单色光都不能被第二个棱镜再次分解，它们各自通过第二个检镜后都只偏转一定的角度，而且发现，对于不同颜色的光偏转的角度不同．

通过这些实验，牛顿得出结论：白光能分解成不同颜色的光，这些光已是单色的了，棱镜不能再分解它们．

（5）单色光复合为白光的实验

白光既然能分解为单色光，那么单色光是否也可复合为白光呢”为此牛顿进行实验．如图55所示，把光谱成在一排小的矩形平面镜上，就可使光谱的色光重新复合为白光．调节各平面镜与入射光的夹角，使各反射光都落在光屏的同一位置上，这样就得到一个白色光班．

牛顿指出，还可以用另一种方法把色光重新复合为白光．把光谱画在圆盘上成扇形，然后高速旋转这个圆盘，圆盘就呈现白色．这种实验效果一般称为“视觉暂留效应”．眼睛视网膜上所成的像消失后，大脑还可以把印象保留零点几秒种．从而，大脑可将迅速变化的色像复合在一起，就形成一个静止的白色像．在电视屏幕上或电影屏幕上，我们能够看到连续的图像，其原因也正在于利用了人的“视觉暂留效应”．

（6）牛顿对光的色散研究成果．

牛顿通过一系列的色散实验和理论研究，把结果归纳为几条，其要点如下：

①光线随着它的折射率不同而颜色各异．颜色不是光的变样，而是光线本来就固有的性质．

②同一颜色属于同一折射率，反之亦然．

③颜色的种类和折射的程度为光线所固有，不因折射、反射和其它任何原因而变化．

④必须区别本来单纯的颜色和由它们复合而成的颜色．

⑤不存在自身为白色的光线．白色是由一切颜色的光线适当混合而产生的．事实上，可以进行把光谱的颜色重新合成而得到白光的实验．

⑥根据以上各条，可以解释三棱镜使光产生颜色原因与虹的原理等．

⑦自然物的颜色是由于该物质对某种光线反射得多，而对其他光线反射得少的原因．

⑧由此可知，颜色是光（各种射线）的质，因而光线本身不可能是质．因为颜色这样的质起源于光之中，所以如今有充分的根据认为光是实体．

（7）牛顿对于光的色散现象的研究方法的特点。

从以上可看出牛顿在对光的色散研究中，采用了实验归纳——假说理论——实验检验的典型的物理规律的研究方法，并渗透着分析的方法（把白光分解为单色光研究）和综合的方法（把单色光复合为白光）等物理学研究的方法．

光的色散说明了光具有波动性。因为色散是光的成分（不同色光）折射率不同引起的，而折射率由波的频率决定。光具有粒子性最典型的例子就是光电效应。

业务知识丨技术篇丨WDM、MSTP 和 OTN 技术

业务知识丨技术篇丨WDM、MSTP 和 OTN 技术

  Wavelength Division Multiplexing，波分复用

  光纤传输

    介质

        光纤

    衰耗

        吸收

                光纤材质中氢氧根离子 OH(-1) 等杂质

                标准波长

                制定标准波长，为避免 OH(-1) 的吸收衰耗

                1310nm~1550nm

        散射（色散）

        弯曲

  功能

    把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送

    提高光纤利用率

  WDM 的结构

    示意图

    OTU：光波长转换单元

        通过光电转换系统把输入侧的光整成标准波长的光

    OM/OA：合波器

    OSC

        光监控信道

    OA：光放大器，optical amplifier

    OA/OD：分波器

    OTU：光波长转换单元

        还原

  WDM 关键技术

    对光源的要求

        色散容限大

        输出的波长标准、稳定

    合波器和分波器的方案

        TFF：介质薄膜过滤器

        AWG：波导阵列光栅

    光放大技术

        EDFA：掺铒光纤放大器

        RFA：拉曼光纤放大器

    光监控体系

        OSC：光监控技术

        ESC：电监控技术

    光电检测

        PIN 光电二极管

        APD：雪崩光电二极管

  SDH 技术

    简介

        Synchronous Optical Networking (SONET) ，同步光网络，美加地区。

        Synchronous Digital Hierarchy (SDH)，同步数字体系，除美加之外的世界范围。

        SDH 实际上是一系列的标准，定义了电信传输设备、信号的封装模型、各种 SDH 业务模型等等，从而为构建统一的通信网络。

    基础

        TDM，时分复用技术

        将一个标准时长 (1秒) 分成若干段小的时间段 (8000)，每一个小时间段 (1/8000=125us) 传输一路信号;

    功能

        （针对传送网）提高带宽利用率

        基本传输单元为：STM-1=155.52 Mb/s（其中， STM-Synchronous Transfer Module，同步传输模块）

        基础速率是155M，并且按照4倍的等级依次递增，分别是155M、622M、2.5G、10G、40G（约）

    SDH 原理 链接

    全面解读 SDH、MSTP、OTN 和 PTN 的区别和联系 链接

  概念

    Multi-Service Transport Platform，（基于SDH的）多业务传送平台

    同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点

  概述

    OTN 是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。作为传送网技术发展的最佳选择，可以预计，在不久的将来，OTN 技术将会得到更广泛应用，成为运营商营造优异的网络平台、拓展业务市场的首选技术。

    解决了传统 WDM 网络无波长/子波长业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题

    跨越了传统的电域(数字传送)和光域(模拟传送)，是管理电域和光域的统一标准

  整合了 SDH 和 WDM 的优势

    SDH 主要面向接入层和汇聚层，结构较为复杂，有丰富的时隙，对于大小颗粒业务都适用，便于维护管理

    WDM 是面向传送层的技术，拥有超大的传输容量