近年來提出了一種以周期配置的級聯相敏光放大器（PSA）同時補償光纖的損耗和色散的全新色散補償技術相敏光放大器是具有相敏特性的光參量放大器。它利用光纖介質的二階（或三階）非線性效應來獲得參量益。同時，通過控制泵浦光的相位來跟蹤信號光的相位，使得信號光脈沖的中心部位得到放大，而展寬的兩翼得到衰減，從而抑制光脈沖的展寬，實現色散補償。
    相對于摻餌光纖放大器（EDFA），相敏光放大器除了具有色散補償特點之外，還沒有附加放大的自發發射（ASE）2，3噪音，因此不會由于ASE噪音的積累而使系統的信噪比劣化，從而延長了系統的無中繼傳輸距離。另外，應用PSA可以抑制四波混頻噪音強效應引起的調制不穩定1和消除孤子的定時抖動效應（Gordon-Haus限制）4‘5等。因此，相敏光放大色散補償技術相對于其它的光放大和色散補償技術具有一定的優勢。
    本文采用計算機系統仿真方法對應用PSA補償光纖色散的高速單模光纖（SMF）通信系統的傳輸性能進行了研究。仿真中考慮了光纖的群速度色散（GVD）二階群速度色散以及自相位調制（SPM）效應。同時，也仿真了采用EDFA作為中繼放大器SMF系統，并對兩種系統的傳輸性能進行了比較。
    1相敏光放大器的構成及放大原理實現相敏光放大的物理方法是利用簡并光參量放大器（DOPA）作為其核心部分。通常，典型的相敏光參量放大器都要包括三部分8：泵浦光源，光鎖相環以及非線性光纖塞格納克（Sagnac）干涉儀。和其它光放大器相同，PSA也是將泵浦光能轉化為信號光能使信號光獲得放大，只是其機理是利用光簡并四波混頻效應。光鎖相環用來鎖定泵浦光和信號光之間的相對相位，以使信號光獲得相敏益和色散補償效果。采用非線性光纖塞格納克干涉儀是因為其與光纖的耦合效率較高。泵浦光和信號光在其中混合，發生簡并四波混頻效應，對信號光進行放大。且由于這種光放大器益的相敏特性，輸出光脈沖相對于輸入光脈沖脈寬得到壓縮。
    相同的峰值功率且其脈寬遠大于信號光脈沖的寬度。且由于zTzi，所以可忽略PSA中益光纖的損耗和色散，即T=.由此可導得光纖鏈路中第n個PSA的輸入輸出關系為由（其它）zi是參量放大器之間的距離，zt為PSA中的益光纖長度，且zz1.一階色散參量，U是二階色散參量方程中忽略了二階以上色散參量），V是非線性系數，其定義為V= /cSff，n2是克爾常量，k為光載波的角頻率，c是真空中光速，Sf為光纖有效纖芯截面。
    我們通過求解非線性薛定諤方程來獲得A隨z及T變化的函數，從而研究光脈沖在非線性光纖中的演變，以及光纖的色散和非線性效應對系統性能的影響。由于此方程中存在非線性項，因此采用分步傅里葉方法對其進行數值解。
    在計算中，脈沖碼型采用非歸零（NRZ）16比特偽隨機序列（PRBS）碼，其計算模型為這里，P為脈沖峰值功率，an是偽隨機序列，Tb是脈沖周期，B（f是超高斯脈沖包絡，表達式為，隨著放大器間距的增大，PSA色散補償能力的增強，ISI限制距離隨之增大。但是，當放大器間距較大，即光纖殘余色散量較大，PSA有限的色散補償使得ISI限制距離的減少。因此，存在一相應于ISI限制距離的放大器間距。
    在20Gb/s系統中上述現象并不明顯，而在10Gb/s系統中看不到此現象。之所以如此，我們認為是由于在相對低速率的系統中，色散引起的脈沖展寬造成的碼間干擾不如高速系統顯著，即低速率系統允許較大的脈沖展寬。放大器間距值相應地應該出現在大的放大器間距下。由于受現有放大器增益水平的限制，放大器間距不可能取很大的值。因此，在有限的放大器間距下（有限的光纖色散量下），這一現象并未顯示出。
（b）給出以EDFA作為中繼放大器的系統中，同樣信號速率下ISI限制距離隨放大器間距增大而變化的情況?？傮w上，在放大器間距相同的條件下，系統碼間干擾限制距離隨信號速率增大而顯著減小。以放大器間距為40km為例，10Gb/s系統的碼間干擾限制距離為2560km，20Gb/s系統的碼間干擾限制距離為720km，而40Gb/s系統的碼間干擾限制距離僅為160km.這比以PSA作為中繼放大器的系統的值要小得離與放大器間距之間的關系。
    在中，我們將縱坐標換成眼圖劣化為1dB時系統中所使用的放大器個數，橫坐標依然為放大器間距，則系統所能允許的放大器個數隨放大器間距增大呈現出規律性在（b）中，對放大器間距增大，在保證傳輸性能的前提下系統所能承受的放大器個數均呈減小趨勢。
    級聯在線光放大器光傳輸系統ISI限制距離是放大器間距與放大器個數的乘積。對EDFA系統，ISI限制距離由光纖殘余GVD以及EDFA的累積ASE噪音所共同決定。由于我們對EDFA系統仿真中采用的是按光纖長度比例的欠補償，放大器間距增大，放大器間殘余的色散隨之增大，GVD造成的碼間干擾的增強導致系統性能的劣化。于是從GVD的影響色度考慮，在EDFA的間距增大的同時為保證系統性能，要求減少放大器的個數。
    對10Gb/s的系統，在放大器間距較小時，GVD的影響相對于ASE噪音要弱。因此放大器間距增大，EDFA個數減少導致累積ASE噪音的減弱的影響超過GVD增大的影響，ISI限制距離反而略有增大。而當EDFA間距較大使得GVD增大的影響超過EDFA個數減少導致累積ASE噪音的減弱的影響，ISI限制距離隨放大器間距增大而減小。
    造成的碼間干擾比10Gb/s系統中要強得多，因此隨著EDFA間距增大，ISI限制距離便始終趨于減小。但這種減小的趨勢并不十分迅猛，尤其是40Gb/s系統。這是因為在GVD影響為主時，ISI限制距離由整個線路總的殘余GVD決定。
    在線路總長不變的情況下，增大放大器間距并不改變總的殘余GVD.對40Gb/s的EDFA系統，即使象40km這樣短的放大器間距，ISI限制距離己經很短，放大器的個數很少，其累積ASE噪音的影響可以忽略，所以ISI限制距離的變化范圍也就非常小了。
    下面我們解釋（a）反映的規律。對PSA系統，ISI限制距離由PSA的色散補償能力和光纖殘余GVD所共同決定。PSA的色散補償能力隨放大器間距的增大（PSA增益的增大），放大器個數的增多而增強，隨信號速率的提高而減弱。
    對10Gb/s的系統，在放大器間距較小時，PSA的色散補償能力隨放大器間距的增大足以克服放大器間GVD增大的影響，ISI限制距離隨放大器間距的增大而增大，允許放大器的個數也就增多。放大器個數的增多又增強了色散補償能力。因此，對10Gb/s的系統，在有限的放大器間距下，允許放大器的個數隨放大器間距的增大始終增多。
    對20Gb/s的系統，當放大器間距（放大器間殘余色散）較大時，雖然ISI限制距離隨放大器間距的增大而有所增大，但增大趨勢減緩，允許放大器的個數反而減少。
    而對40Gb/s系統，光纖殘余GVD的影響尤為顯著，或者說PSA的色散補償能力顯著減弱。因此，當放大器間距（放大器間殘余色散）較小，PSA的色散補償能力隨放大器間距的增大還足以克服放大器間GVD增大的影響時，雖然ISI限制距離隨放大器間距的增大而增大，但允許放大間殘余色散）較大，PSA的色散補償能力不足以克服光纖殘余GVD的影響時，ISI限制距離將隨放大器間距的增大而減小，允許放大器的個數當然也就減少。
    為了明顯地看出PSA作為在線放大器的優良性能，我們將以上兩個系統進行直接對比，如所示（a）為40Gb/s系統，（b）為5結論本文采用數值系統仿真的方法，對單獨應用PSA于10Gb/s常規單模光纖通信系統的傳輸性能，以及附加DCF色散補償的10Gb/s 20Gb/s和40Gb/s常規單模光纖通信系統的傳輸性能進行了研究分析，并和相同速率的EDFA系統的傳輸性能進行了比較。獲得以下結論：雖然PSA作為中繼放大器具有一定的色散補償效果。但由于SMF光纖的色散系數過大，單獨應用PSA對其進行色散補償的效果較差，不能滿足高速率長距離信號傳輸的要求。要進行高速率長距離的信號傳輸，還必須附加其它的色散補償方法，如DCF.光纖傳輸系統的信號速率傳輸距離均有大幅提高。放大器間距在40~ 40Gb/s系統，碼間干擾限制的信號傳輸附加DCF的PSA常規單模光纖傳輸系統具有放大器間距。對信號速率為40Gb/s的系統，其放大器間距值在70km左右。
    這時系統的碼間干擾限制傳輸距離可高達1330km.對于信號速率較低的系統，如20Gb/s和10Gb/s系統，理論上也應有碼間干擾限制距離的zui大值，但對應的放大器間距較大。
    4）在SMF通信系統中，從系統碼間干擾限制距離的角度考慮，使用PSA作為中繼放大器的系統傳輸性能（傳輸速率和無中繼傳輸距離）要遠好于EDFA作中繼放大器的系統。
之所以有以上結果是由PSA益相敏特性以及不存在ASE噪音所決定的。但是，為了獲得相敏特性要求PSA中泵浦光始終能夠跟蹤信號光的相位變化，這就決定了PSA本身結構復雜，而且它只能進行窄帶的光放大和色散補償，所以PSA不適合應用于密集波分復用（DWDM）系統。然而，由于采用PSA作為中繼放大器的光纖通信系統的傳輸速率可以達到很高，所以適合于光時分復用（OTDM）。