8 Dispersionskompensatoren für Lichtwellenleiterstrecken
8.2 Dispersionskompensation

## Dispersionskompensierende Fasern

Die dispersionskompensierenden Fasern (DCF, engl. Dispersion Compensating Fibre) sind mit einem niedrigen (negativen) Wert des Dispersionskoeffizienten ~ -100 ps/nm/km bis ~ -10000 ps/nm/km charakterisiert (es gibt viele wissenschaftliche Veröffentlichungen, die noch höhere theoretische Werte anführen). Die DCF-Fasern sind imstande, eine akkumulierte Dispersion zu kompensieren. Sie unterscheiden sich von standardmäßigen konventionellen SMF-Fasern in Geometrie und Materialzusammensetzung. Die fortgeschrittenen DCF-Fasern gehen von photonischen Mikrostrukturfasern aus, die in der Literatur als photonische Kristallfasern (PCF, engl. Photonic Crystal Fibre) bekannt sind.

Beispiel des Entwurfes (Querschnitt) einer dispersionskompensierenden Faser und Verlauf ihrer Dispersion als Funktion der Wellenlänge.

Einige DCF-Fasern sind für die Arbeit in einer gewissen Wellenlänge bestimmt. Der Verlauf der Dispersion als Funktion der Wellenlänge ist parabolisch und hat eine Dispersionsminimum und zwei Wellenlängen, in denen die Dispersion null beträgt - engl. zero dispersion wavelength (ZDW).

Die DCF-Fasern für DWDM-Systeme können Dispersion zugleich in allen Kanälen kompensieren. Breitbandige DCF-Fasern sind durch einen hohen negativen Wert des Dispersionskoeffizienten charakterisiert, der im ganzen Telekommunikationsübertragungsband zur Verfügung steht, in dem Lichtwellenleiter transparent sind. Der Verlauf der Dispersion als Funktion der Wellenlänge der DCF-Faser kopiert die umgekehrte Neigung der standardmäßigen Fasern, deren Dispersion im breiten Spektrum der Wellenlängen kompensiert wird.

Dispersion in einer breitbandigen DCF-Faser.

## Faser-Bragg-Gitter

Eine weitere Möglichkeit besteht im Einsatz von Faser-Bragg-Gittern (FBG, engl. fiber Bragg grating) im Lichtwellenleiter entlang des Kerns (Vorsicht: es handelt sich nicht um eine Mikrostruktur-Bragg-Faser).

### Nachteile

- Das Gitter arbeitet in einer gewissen Wellenlänge. Es kann (durch Änderung der Gitterperiode) eingestellt werden, aber für Anwendungen in DWDM-Systemen genügt ein Gitter für die Dispersionskompensation in mehreren Wellenlängen nicht. Viele Kanäle = viele Gitter.
- Das Gitter kann in Abhängigkeit von der Temperatur eingestellt werden, trotzdem ist das nur für die Dispersionskompensation in einer bestimmten Wellenlänge möglich.
- Anzahl von Wellenlängen = Anzahl von Gittern.

## Kompensationsschema

Es gibt viele verschiedene Varianten der Dispersionskompensation, z. B. Vor- oder Nachkompensation der Dispersion. Um die beste Variante für das gegebene Netz zu wählen, wird empfohlen, numerische Simulationen des gegebenen optischen Netzes durchzuführen.

Kompensationsschema der optischen Netze.

Im Prozess der Dispersionskompensation soll man darauf achten, dass eine Nulldispersion (Wert gleich null) nicht erreicht wird. Auf der einen Seite bedeutet die Nulldispersion, dass die optischen Pulse nicht verbreitet werden, auf der anderen Seite bedingt sie das Entstehen von nichtlinearen Ereignissen, die die optische Übertragung verzerren. Ein solches nichtlineares Ereignis ist zum Beispiel die Vier-Wellen-Mischung (FWM, engl. Four Wave Mixing). Daher besteht die optimale Lösung in einer niedrigen Dispersion ungleich null, die eine vernachlässigbare Pulsverbreitung verursacht und zugleich nichtlineare Ereignisse verhindert.