system simulation of dispersion compensation with specially sampled fiber bragg grating

5
System simulation of dispersion compensation with specially sampled ®ber Bragg grating Lin Zhu * , Guozhong Wang, Li Xia, Shizhong Xie Department of Electronics Engineering, University of Tsinghua, Beijing 100084, China Accepted 22 August 2001 Abstract A kind of specially sampled ®ber Bragg grating SSBG) has been recently proposed to compensate the dispersion in the optical ®ber communication system. We substitute dispersion compensation ®ber with SSBG in the 10 Gbit/s dispersion-managed system over 1000 km. Post- and pre-compensation methods are compared. The dispersion com- pensation eect of SSBG is also compared with the chirp Bragg grating. Ó 2001 Elsevier Science B.V. All rights re- served. Fiber grating may be an eective solution for dispersion compensation in dense, high-bit-rate wavelength-division multiplexing WDM) systems because of the low insertion loss, the absence of nonlinear eects, and the capability to compen- sate higher order dispersion [1]. Recently, sampled Bragg gratings with chirp in the grating period and sampling period have been investigated for com- pensating dispersion of the transmission system [2,3]. In fact, specially sampled grating without chirp in the grating period can also compensate dispersion in the system [4]. In this paper, we demonstrate the dispersion compensating ability of a kind of specially sampled Bragg grating SSBG) in the transmission system through nu- merical modeling. For no chirp in the grating pe- riod, this SSBG is easy to be fabricated. We can get desired chirp through the adjustment of pa- rameters. 1. Introduction to specially sampled ®ber Bragg grating The sampling method can be expressed by [4]: Z i 1 4aiZ 0 p 1 4ai 1Z 0 p 2a i 0; 1; 2 ... N 1 1 Z j is the sampling period of the ith sample, N is the total sample number. Z 0 and a are the parameters of the expression, which can determine the re¯ec- tion and time-delay character of the sampled gratings. Other structure parameters include grat- ing period K, averaged refractive index n , modu- lation depth dn and the duty cycle d i . Given these parameters, we can get the SSBGs re¯ection and time-delay spectrum through numerical simulation. The often-preferred piecewise-uniform approach 15 October 2001 Optics Communications 198 2001) 89±93 www.elsevier.com/locate/optcom * Corresponding author. Tel.: +86-10-62784784; fax: +86-10- 62788161. E-mail address: [email protected] L. Zhu). 0030-4018/01/$ - see front matter Ó 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII:S0030-401801)01505-X

Upload: lin-zhu

Post on 02-Jul-2016

214 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

������ �������� � ���������� ����������� ���������� ����� ���� ���� ������

��� ��� �� �������� ���� �� ��� �������� ���

���������� ��� ���� � ������������ ���������� ��������� ������� ������� �����

������� !! ����� !""#

��������

$��� � ������ ����� ���� ���� ������ %����& �� ���� ������� �������� �� ��������� ��� ���������� ��

��� ����� ���� ������������ ������' �� ���������� ���������� ����������� ���� ���� ���� �� ��� #" ����(�

����������)����� ������ �*�� #""" $�' +���) �� ���)����������� ������� �� �������' ,�� ���������� ���)

�������� �-��� � ���� �� �� ������� ���� ��� ����� ���� ������' � !""# .��*��� ������� �'/' ������ ��)

���*��'

0���� ������ �� �� � �-����*� ������� ������������ ����������� �� ������ ����)���)����*������)��*����� ������1��� %�23& ������������� � ��� �� ��������� ���� ��� ������ � ������� �-����� �� ��� ������� �� ������)��� ������ ����� ���������� 4#5' 6������� ��������� ������� ���� ����� �� ��� ������ ������ �������� ������ �*� ���� ��*�������� �� ���)�������� ���������� � ��� ����������� ������4!�75' 8� ��� ������ ����� ������ ������������ �� ��� ������ ������ �� �� ������������������� �� ��� ������ 495' 8� ���� ����� ������������ ��� ���������� ����������� ������ $��� � ������ ����� ���� ������%����& �� ��� ����������� ������ ������� ��)����� �������' 0�� �� ����� �� ��� ������ ��)����� ���� ���� �� ��� �� �� �������' �� ��

��� ������� ����� ������� ��� �:������� � �)�������'

� ���� ������ �� ��������� ������ ���� �����

�������

,�� ������ ������ �� �� �1������� �� 495;

�� ��������������������#� 9���"

� � �������������������������������#� 9���� #��"

!�� � "� #� ! � � �� � # �#�

�� �� ��� ������ ������ � ��� ��� ����� � �� ������ ���� ������' �" �� � �� ��� ��������� ��� �1��������� ����� �� ��������� ��� ��<��)���� �� ����)��� ������� � ��� ������������' =���� ��������� �������� ������ ���)��� ������ �� *����� �� ����*� ����1 � � ����)���� ����� �� �� ��� ���� ���� ��' ��*�� �������������� �� �� ��� ��� ����� ��<������ ������)��� �������� ������� ������� ��������',�� � ���)��� ����� ���������)��� ��� ������

#> =������ !""#

=����� ?������������ #@A %!""#& A@B@7

���'���*���'���(����(������

�?������������ �����' ,�'; CAD)#")D!EA9EA9F 1; CAD)#")

D!EAA#D#'

������ � ����! �����""G���'�������'���'�� %�' ���&'

""7")9"#A("#(H ) ��� ���� ����� � !""# .��*��� ������� �'/' ������ �����*��'

+88; �""7")9"#A %"# &"#>">)�

�� ������� ������ ��� ������� �� ���� �������� ���� !� ! ������� �� ��� ��� ��� �������� ��� ������� �� ���� ��������� � ������������� �� ����� ����� !� ! ����1 ��� ��)������� ��� ���� ������ 4>5' ,�� �1��� � �������� ��<������ �� ����)��� �������� �� ������� 0��' #'=�*������ ��� �# ����� %�*������ �

#>9@ ��& � ���� �� �� ���� �� ��������� ������������� �� ��� ������' 8 �� ����� ��� ��)������ � ����� �� �� ��������� ��-����������������' =� ��� ����� �� �� ������������� ���������� �� ��������� ������� �' ��� ��

��� ��-����� �������� ���� �������' 8� ������� ��� ������� ������ �� ����� ���� ��������������� ������'

� ������ ������������ �����������

,�� ���������� ����������� ������ ���� ����������� �� 0��' !' ?��������� �*� %?�& ���� ���1����� ������� � #" �����(� ���� � I6������������ ����� ��J����� �� ��������3��B������� %3B�& ������� �*��� 7")��

0��' #' %& 6�<������ �������� � ����' %�& ,���)��� �������� � ����' � � #�9>A� �" � #�"# ��� � � �7��� �� � "�>� �� � !� 9�� � #""'

0��' !' %& +���)����������� ������ ����' %�& +��)����������� ������ ����'

@" "# $�� �� ��# % &��� � ������ ����� �'� ()���* �'+',

�1�������� ����' ,�� ���� �� ������ ���� ��$���������� � ���������� ����������� ���������������� ���� ����' ,���� �� ��� ���������������� �� ��� ������' ���� �� ���� �� ��� ���)���� �� ��������� ��� ������� ����������' .�����)����� ����� ���� ������ %.20 & �� ���� ����� ������� �� ��������� ��� ���� ���' ,�������� ��� ������ �� ��������� �� ��� ��� ��)����' ,�� ������� � ��� ��������� �� �������� ����� �� ��� ����� ����� ������ ����)���� ������� ���� ����*� ����)���� 4D5' ,��.20 �� ������ �� �*������ ����������� ����� ����� �������' 8��������� � ���� �� ������� ������� ������ ��������� �� ��� �����' I������ ������ �� 7!")�K� �������� ������������� ��� ���������� ��J�����' ,�� 20� ��� ��J����� �� ������ � #>9@ �� �� ��� �# ������ ��� ���� �� ���������� ��*�' ,�� ���� �)������� �� ����� �� ��� ������ ,�� #' ,������ ����� �� ��� ������� �� #"" $�',�� ���� �������� �� ��� �� ��� ��

���������� �� 0��' # �1���� � � �!�@ �� ����� ����������� ��� ���� ���������� �1���' .20 ���� �� !" �� �� �1��� ��������� ���� ��� ��������� ����� � 9'" ��' ,�� ������ �� ��� ����� � ��� ��������;,�� ������� � ��� ��� ����� �� �����

�������� ���� ������� �� ��� �1���� *��'0���' 7BD �� ��� ����� � ���)�����������' ?��)����� 0���' 9 �� >� �� ���� ��� ���������� ����� ������ �� ���������� �� ���� �� ��� ����'��� ������ ��� ���� �� ��� �������� ������������� ����������� ��*���� ��� ���� ��������� ���������� �� ���� ���� � ��� ����'��� ���� ���� ��� �������� -��� ������ ��� ��)����' �. ����� ��� .20 �� ������� � ) ���� �� ���� ��� ���������� � ����� ����� �$���� ��� ����� �����' �������� �� 0��' D� ��������� ��� ������ �� *��� ���� ���� ��� ������)������ � ��� ��� ����� �# ��'

+��)����������� �� ���� ������ ��� ����)������������ ��� ��� ��-������ ������� ���� ���������� �� *��� ��' ,��� �� ������ ��� �����)�� ���L����� � ��� ���� �� ���� �� ��F ������������� �-��� �� ������� �� ��� ������' ��������������� �-��� �� ����� ��� �������� � ���� ����� -��� ��� ������ ��� ������' �� ������������� ���� ���� ������� ���� ������ %?��& �� ����)����������� ������� ����� �� �� �1������������ ��� ���������� � ��� ������' 0��' A ��

,�� #

0���� ��������

2��������� %��(��($�& #D'"

2��������� ���� %��(��!($�& "'">"

I������ ���L����� %��($�& "'""#!

���� ���L����� %��($�& "'!"

0��' 7' ,�� ��� ������ � ��� ���� ��� 3B� �������'

0��' 9' ,�� ��� ������ � ��� ���� ��������� �*�� #"" $�

������� ���������� �����������'

"# $�� �� ��# % &��� � ������ ����� �'� ()���* �'+', @#

��� �������� �����' ?������� 0��' E ���� 0��'A� �� ���� ��� �-��� � ?�� �� ������ ��� ����',��� �� ������ ?�� �� ���� �� ���� <��������� ��� ��� �# ����� � ���� �� ���� ���� ����� �� ��� ����)��� ��������' ����� �� ��� ���� ������� ���� ��$ �� ��������� ����' ,��� �� *��� ��� � �� ��� �' 8� �� *������*������ �� ��������� ��-����� ���������� ��������� ��� �������� � ��� ����'

� �����������

$��� � ���� �� ���� �������� �� ���)������ ��� ���������� �� ��� ����� ���� ���)��������� ������' �� ��� �� �� ��� #" ����(�����������)����� ������ �*�� #""" $�' ,������������ ����������� �-��� �� ����) �� ���)����������� ������ �� *��� ����' ,������������ ��������� �� ���������� ��� ��� ���)

0��' D' ,�� ��� ������ � ��� ���� ��� �� ������� %#"""

$�& ���� ���������� �����������'

0��' >' ,�� ��� ������ � ��� ���� ��� ���� ������� %#""

$�& ���� ���������� �����������'0��' E' ,�� ��� ������ � ��� ���� ��� ��� �� �������'

0��' A' ,�� ��� ������ � ��� ���� ��� ��� �� �������'

@! "# $�� �� ��# % &��� � ������ ����� �'� ()���* �'+',

������� ����������� �-��� � ���� �� � ���� �?��'

����������

4#5 ?'6' ����� ������*� ��������� � ���� ���� ���������

M' ������*� ,�����' #> %#@@E& #7@#B#9"9'

4!5 0' =������� +' ' N���� ,' ��������� �' 2����� �'M'

.������� ������� �� �23 ���������� �����������

����� ������� ����� ���� ���� �������� .������' ����'

7# %#@@>& A@@B@"#'

475 �'K' ���� 0'O' ����� M'M' +�� ����� ���� ������

����)���������� ���� ����������� 8... +�����' ,���)

��' ����' ## %#@@@& #!A"B#!A!'

495 M' 0���� �' ?���� ?' 0�� �' ��� P' P��� N' ��� �'

���� ��*� ������ �� ����*� �������� �J��*���

������ ����� �� ����� ���� ������� ����� ��� ���)

������ ���� ��$�� =��' ����'� ��������� �� �����)

����'

4>5 ,' .������ 0���� ������ ������� M' ������*� ,�����' #>

%#@@E& #!EEB#!@9'

4D5 �'+' ���� I������ 0���� =������ ������� ��

2����� ? � #@@>'

"# $�� �� ��# % &��� � ������ ����� �'� ()���* �'+', @7