第八章高速光纤通信技术.ppt

第八章 高速光纤通信技术 8.1 高速光纤通信系统的概念 人们很早就意识到光波是最理想的信号载体，因为与射频和微波相比，光波具有更高的频率，也就是具有更大的可利用带宽。 光传输系统在提高传输速率的途径有哪些？ 高速光纤系统的定义 第八章 高速光纤通信技术 8.2 高速光纤通信系统面临的挑战 1 光信噪比（OSNR） 2 色散 在任何非真空介质及波导结构中，不同频率的电磁波的传输速率不同，这就是色散的本质。 1、色散的概念 进入光纤的窄脉冲随着传输距离的增加会逐渐变形展宽，当脉冲展宽到与相邻的脉冲发生重叠时，就会导致信号之间的相互干扰，结果增加了通信系统的误码率，这种现象称为色散。 3 非线性效应 2.非线性效应的分类 (1) 受激拉曼散射（SRS） (2) 受激布里渊散射（SBS） (3) 自相位调制（SPM） (4) 交叉相位调制（XPM） (5) 四波混频（FWM） 第八章 高速光纤通信技术 8.1 高速光纤通信系统的概念 8.2 高速光纤通信系统面临的挑战 8.3 高速光纤通信系统的关键技术 8.4 高速光纤通信系统的应用举例 8.3 高速光纤通信系统的关键技术 新型光纤技术 拉曼（Raman）放大器 前向纠错编码（FEC）技术 归零（RZ）码或其他调制格式 色散补偿技术 8.3.1 高速光纤技术 1、G.655光纤 G.655光纤是非零色散位移光纤（NZ-DSF），主要特点是在1550nm的色散值接近零，但不是零，是一种改进的色散位移光纤，以抑制自相位调制、交叉相位调制和四波混频等非线性效应。 正色散系数G.655型光纤 负色散系数G.655型光纤 LEAF光纤的特殊之处在于大大增加了光纤的模场直径，从普通G.655光纤的8.4μm增长到LEAF光纤的9.6μm，从而增加了光纤的有效面积，即从55μm2增加到72μm2。在相同的入纤功率时，降低了光纤中传播的功率密度，减少了光纤的非线性效应。在相同的中继距离时，减少了非线性干扰，可以得到更好的OSNR，改善了系统的光信噪比，延长了光放大器距离，增加了密集波分复用的信道数。 由于LEAF光纤具有较高的额定最高功率，在系统要求相同的信噪比和相同的非线性作用的条件下，有效面积越大，放大器间隔就越长。 LEAF光纤可以减轻色散的线性和高功率的非线性影响，提高入纤功率，增加波分复用数目。但是LEAF光纤的有效面积变大后导致其色散斜率比常规光纤偏大，大约为0.1ps/(nm2?km)。当我们采用许多波长的超高密度WDM系统时，有可能给处于高端L波段的通道带来较大的色散。 3 低色散斜率光纤 由上图可知，其中位于两侧的边缘信道之间的色散积累量差别最大。当传输距离超过一定值后，具有较大色散积累量的信道的色散值将会超标，从而限制了整个WDM系统的传输距离。 WDM系统的应用范围已经从C波段扩展到L波段，全部可用频带可以从1530～1565nm扩展到1530～1625nm。在这种情况下，如果色散斜率仍维持原来的数值（大约0.07～0.10ps/(nm2?km)），长距离传输时短波长和长波长之间的色散差异将随距离增长而增加，势必造成L波段高端过大的色散系数，需要利用代价较高的色散补偿措施，而低波段的色散又太小，多波长传输时不足以压制四波混合和交叉相位调制的非线性影响。因此，开发了低色散斜率的G.655光纤。 4 全波光纤 城域网面临更加复杂多变的业务环境，开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。目前影响可用波段的主要因素是1385nm附近的氢氧根离子（OH?）吸收峰，造成了光功率的严重损失，因而若能设法消除这一水峰，则光纤的可用频谱可望大大扩展，全波光纤就是在这种形势下诞生的。 全波光纤（也称作无水峰光纤）基本消除了常规光纤在1385nm附近由于OH?造成的损耗峰，将损耗从原来的2dB/km 降到0.3dB/km，这使光纤的损耗在1 310～1 600nm范围内都趋于平坦。其主要方法是采用了一种全新的光纤制造工艺，基本消除了光纤制造过程中引入的水份，几乎可以完全消除由水峰引起的衰减。 除了没有水峰以外，全波光纤与普通的标准G.652匹配包层光纤一样。然而，由于没有了水峰，光纤可以开放第5个低损窗口，从而带来一系列好处： （1）光纤的可用波长范围增加100nm，相当于增加125个波长通道（100GHz通道间隔），使光纤的全部可用波长范围从大约200nm增加到300nm，可复用的波长数大大增加； （2）由于在1400nm附近波长范围内，光纤的色散仅为1550nm波长区的一半，因而，容易实现高比特率长距离传输；全波光纤1 400nm波段