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对电信行业的光系统供应商和网络运营商来说，对更快更高性价比的光传输网络的追求是没有止境的。就像20世纪90年代末期从2.5G(千兆位)到10G的转变一样，电信行业目前正在面临从10G到40G容量转变的技术挑战。
这种转变的步伐大小很大程度上取决于具有合理成本的合适技术。本文介绍了基于光纤布拉格光栅(FBG)的色散补偿技术如何能节省成本，并满足更高位速率光传输网络所需的技术要求。
在过去几年中，基于FBG的色散补偿器已经成为色散补偿光纤(DCF)的实用替代技术。随着DCF技术的不断成熟，对DCF技术只能进行量变而非质变的改进，因此这一领域如今已充分开放给具有突破性和高性价比的FBG技术。
就像任何突破性技术一样，FBG技术最初也受到种种怀疑，但利用FBG进行色散管理的优点最终变得非常突出而无法让人释怀，这从过去几年全球众多系统所部署的成千个FBG-DCM可以明显地看出来。
基于FBG的色散补偿
色散，即短的光脉冲在沿光纤传输时产生的即时失真(扩展或拖尾)，是光传输系统中的一个基本问题。这种信号的失真如果没有得到正确的补偿将导致码间干扰，最终引起数据丢失和/或业务中断。
克服色散问题的传统方法是在整个光网络中采用多束DCF。基于DCF的补偿技术是一种非常简捷的技术，它基于的原理是：与实际传输中使用的标准单模光纤相比，这种光纤的色散系数具有相反的符号。
典型DCF的色散系数是标准单模光纤的4到8倍，不过这种色散水平是通过减小光芯的直径来实现的。而光芯直径的减小将增加光传输损耗，并限制光在光纤中高效传输又不引起其它失真(所谓的非线性效应)的光功率电平。
使用高效率反射式FBG的色散补偿技术与DCF补偿有很大的区别。它在解决当前和未来色散补偿的技术以及与成本相关的问题上被证明有许多明显优点。
基于FBG的色散补偿通过使用精确啁啾FBG而引入了特殊波长时延概念。通过结合使用这样的FBG和标准光环形器就可以实现高效的色散补偿模块(DCM)。
FBG和色散补偿原理的图形化描述如图1和图2所示。
通过在FBG中将脉冲的“快”波长反射得比“慢”波长更远、让反射的“慢”波长更接近环形器，可以实现色散展宽脉冲的再压缩。每个波长的实际反射位置取决于光纤中精确的光致折射率变化，而这种细至几个纳米的变化是由高度复杂的制造技术控制的。
对FBG啁啾的精确控制是精确色散补偿技术的关键。通过使用先进的直接写入FBG制造技术，色散特征可以做到精确模拟用于补偿的光纤或跨段的色散属性。
目前有两种主要的商用FBG色散补偿器类型：多通道型(或通道化)和连续型。通道化补偿器提供特定通道间距或特定栅格的补偿。连续型补偿器很像DCF那样在整个C或L波段提供连续补偿。因此连续型补偿可以提供独立的总通道规划，这一功能在考虑更高位速率、密集通道间距和未来可升级性时尤其让人感兴趣。
FBG和DCF的比较
如前所述，插入损耗是使用DCF进行色散补偿时的最大缺点之一。例如，用于100km到120km标准单模光纤补偿的商用DCF有约10dB的插入损耗，而相同跨距下的连续型FBG-DCM补偿只有3到4dB的插入损耗(对通道化FBG解决方案来说不到3dB)。
另外，DCF的插入损耗与需要补偿的长度接近呈线性的关系，而在FGB中，插入损耗几乎是常数(图3)。
插入损耗是光网络中的一个主要成本因素，因为它直接影响需要的放大倍数。而保持较少数量的放大器不只是成本方面的一个关键问题，掺铒光纤放大器(EDFA)实际上会增加严重的与波长有关的色散也是一个事实。当这种放大器的数量增加时，会负面影响系统性能。
