现代通信技术第3版魏东兴光纤CH5章节.ppt

5.7.1 EDFA工作原理 铒离子在泵浦光作用下产生粒子数反转——对入射光信号提供光增益 泵浦光源（光泵）——1480nm的半导体激光器 波长为1.55?m的信号光通过光耦合器与泵浦光同时耦合进入掺铒光纤，在泵浦光作用下，铒离子产生粒子数反转分布 5.7.2 EDFA的优点和应用 EDFA的主要优点有： (1)工作波长正好落在光纤通信最佳波段（1500～1600nm）；其主体是一段光纤（EDF），与传输光纤的耦合损耗很小，可达0.1dB。 (2)增益高，约为30～40dB；饱和输出光功率大，增益特性与光偏振状态无关。 (3)噪声指数小，一般为4～7dB；用于多信道传输时，隔离度大，无串扰，适用于波分复用系统。 (4)频带宽，在1550nm窗口，频带宽度为20～40nm，可进行多信道传输，有利于增加传输容量。 如果加上1310nm掺镨光纤放大器（PDFA），频带可以增加一倍。所以“波分复用＋光纤放大器”被认为是充分利用光纤带宽增加传输容量最有效的方法。 EDFA应用 中继放大器 前置放大器 后置放大器 5.8 光波分复用技术WDM (WDMA) WDM技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的技术 通信容量的需求、EDFA技术的成熟，低成本的利用现有的光纤线路扩容 长波长1.3μm和1.55μm波分复用 DWDM：0～40nm带宽内复用多个波长的信号 在1.55μm波段对应100GHz频率间隔 5.8.2 WDM系统的构成及特点 系统的构成 5.8.1 概述 充分利用光纤的巨大带宽资源。 同时传输多种不同类型的信号。 节省线路投资。 降低器件的超高速要求。 高度的组网灵活性、经济性和可靠性。 WDM系统的特点 End of Ch5-1 5.8.3 光波分复用器与解复用器 无源、有源两种 其中无源主要包括：角度色散型、光滤波器型、光纤耦合器型 1.角度色散型 满足光栅方程 5.8.3 光波分复用器与解复用器（C1） 2.光滤波器型 （1）干涉膜滤波器型 （2）Mach-Zahnder滤波器型 5.8.3 光波分复用器与解复用器（C2） 2. 光滤波器型 （3）阵列波导光栅 3．光纤耦合器型 5.9 相干光通信技术 5.9.1 系统的组成与工作原理 分为零差检测 与外差检测 5.9.2 相干光通信的优点和关键技术 关键技术： 1、光源的频率稳定性 ，不容易实现 2、接收信号光波和本振光波的偏振必须匹配 优点： 1、接收灵敏度高 2、很好的频率选择性 3、可用调幅、调频和调相等多种调制方式 缺点： 对光源、调制、传输、接收的要求比IM?DD严格得多 电路框图 5.10 光孤子通信 解决的光纤的损耗和色散 定义：所谓光孤子是经过光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲（ps数量级）。 5.10.1 光孤子的形成 非线性效应（自相位调制SPM）和色散效应（群速度色散GVD）的相互抵消，产生光孤子。 引起光场的相位变化，即自相位调制（SPM） ： 折射率n将随光强而变化，即： 由该式，脉冲前沿，光功率|E|2上升，折射率n升高，传输速率下降： v=c/n 脉冲压缩 而色散的过程则正好相反。 5.10 光孤子通信（C1） 5.10.2 光孤子通信系统 非线性效应（自相位调制SPM）和色散效应（群速度色散GVD）的相互抵消，产生光孤子。 要点： 光孤子源——光孤子通信系统的关键，脉冲宽度为ps数量级，并有规定的形状和峰值 光调制器——使信息对光孤子流进行调制 掺铒光纤放大器和光隔离器 周期地插入EDFA——向光孤子注入能量，以补偿因光纤而引起的能量损耗，确保光孤子稳定传输 实验结果：对光纤线路直接实验系统，在传输速率为10Gbps时，传输距离达到1000km；在传输速率为20Gbps时，传输距离达到350km。 对循环光纤间接实验系统（如图5-52b所示），传输速率为2.4Gbps，传输距离达到12000km；改进实验系统，传输速率为10Gbps，传输距离达106km。 5.11 全光通信 5.11.1 光传送网的概念 电信号的信息处理及交换速率达到极限，“瓶颈”——光传送网（OTN） OTN是一种以波分复用（WDM）与光信道技术为核心的新型通信网络传输体系，它由光分插复用（OADM）、光交叉连接（OXC）以及光放大（OA）等网元设备组成，具有超大传输容量、对承载信号透明性及在光层面上实现保护和路由选择（波长选路）功能。 5.11.2 光传送网的分层结构 5.11.3 光分插复用器 2．基于光纤马赫-泽德（Mach-Zahnder）干涉仪加上光纤布喇格光栅结构 3．基于光纤耦合器加