第1章光纤通信概述祥解.ppt

全球光纤通信主要供应商 Components and Modules in DWDM Networks DWDM Thin film filters Fiber gratings Waveguides Circulators Interleavers Mux/Demux modules Amplifiers Isolators Tap couplers Pump lasers Gain equalizers Attenuators Integrated amplifiers SOAs Optical Switches Circulators Couplers Add/drop modules Switching Transmission Source lasers Modulators Wavelockers Receivers Detectors Tx/Rx modules Over 9000 Products 光纤网络的分类 三种网络的不同要求 三种网络设备有着不同的性质决定了这三种网络中设备开发的不同考虑： Long-haul: Capacity Metro: Smart Access: Cost （长程网络） （大都市网络） （接入网络） （容量） （敏捷） （成本 ） 国内现状 1963年 开始光通信的研究 1974年 研究光纤通信 “六五”、“七五”、“八五”铺设“八纵八横”光纤线路总长约七万公里 传输码率：从140Mb/s~2.5Gb/s，10Gb/s，40Gb/s已开始研究。 DFB（量子阱）激光器和EDFA研制成功，可供应用 高速电子器件、波导器件尚有差距 NSFCnet 网络的拓扑结构 说明：NSFCnet由六个节点组成，以清华为汇接点构成两个环行拓扑结构，清华、北大和中科院三点构成二纤双向自愈环采用WDM传输技术，在清华和北大之间通过在实验室中加光纤进行400公里广域网模拟试验；在其它节点构成的环中采用单路SDH/SONET传输技术。 带来的科学问题 光纤性能是有限制的，随着信道数据率和传输距离的增加，系统容量日益趋近极限，光纤不再是一个透明管道。 2.5Gb/s per channel: forget the fiber; 160Gb/s per channel: forget WDM! 为克服这些限制，除新型光纤(相对稳定)外，综合采用了色散管理、宽带EDFA、Raman 放大、前向纠错（FEC）等行之有效的新技术；但新技术不一定都是好技术。 系统总成本增加； 灵活性、扩展性、生存性降低，特别不利于网络设计 怎样才是好技术？ 带来的科学问题 ?持续发展面临的挑战?功能多、适应能力强、成本低的光子学器件与技术； ? 革命性变革有待于基础研究?如何使光子变得聪明？ 所有的智能都在电层 -- 只能是“低能”； 光层变为 big fat pipe 使运营商无利可图，限制了光通信的发展； 电子也曾经 stupid，有存储、信号处理等功能后才变为 SMART； 基本问题：由材料开始！ 10~15年解决，将引发通信事业的另一次革命！ 第一章 光纤通信概述 1.1 光纤通信技术的发展史及现状 1.2 光纤通信系统概述 数字光纤通信系统的组成 由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成。 此外还包括一些互连与光信号处理器件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等。 光源 调制器 驱动电路 光发射机 放大器 光电二极管 判决器 光接收机 光纤 光纤 中继器 1.2 光纤通信系统概述 一、光纤的研究 光纤：将光信号从光发射机无失真地传送到光接收机。 基本特性参数： 损耗（dB/km）：直接影响通信距离。 色散（ps/nm.km）：将引起光脉冲信号展宽和码间串扰，影响通信距离和容量。 为实现高速长距离传输，要求光纤具有低损耗和低色散特性。 近四十年的努力 寻找合适的光纤，实用化的光损耗为20dB/km (99.5%/m)；60年代研究，70年代突破，2000年0.2dB/km (99.995%/m);新的实用化光纤不断涌现 突破色散限制 传输光纤的改进（1） ：G.653色散位移光纤 EDFA 频带 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 衰减 (dB/km) 1600 1700 1400 1300 1200 1500 1100 波长(nm) 20 10 0 -10 -20 色散(ps/nm.km) G.653 17ps/nm.km G.652 传输光纤的改进（2） ： G.655非零色散位移光