啁啾高斯脉冲单调展宽的速度比无啁啾脉冲的快非线性克尔效应自.PPT

光纤通信技术 课程总结 一、光发射机 激光器是一种阈值器件。 激光器的瞬态特性影响着调制信号的质量。 调制码型：NRZ、RZ、CRZ、CSRZ 前向纠错（FEC）是数字通信系统中应用的基本差错控制方式之一，其原理是发端在信息比特后附加冗余的校验比特，即进行编码，接收端译码的同时，在纠错能力范围内，自动纠正传输中的错误，而无需信息的重发。其编码增益能给系统提供几个dB的富裕度。PMD 二、光 纤 光纤的损耗； 光纤的色散； 光纤的非线性 几种技术方案 拉曼分布放大FRA 前向纠错技术FEC 传输光纤 信号调制格式 新型可调谐器件 如何应对PMD？补偿？好光纤？ 3R再生 三、光器件 激光器（可调谐） 放大器（增益均衡） 调制器 探测器（波长选择） 光隔离器 环行器 光开关 波长变换器 上下话路器 分束/合束器 波分复用/解复用器 滤波器 四、光接收机 光接收机的灵敏度 灵敏度恶化——功率代价 误码率曲线 眼图 * * 王建萍 jpwang@tsinghua.edu.cn 信息光电子研究所 清华大学电子工程系 光源 调制器 驱动电路 放大器 光电二极管 判决器 光纤 光纤 中继器 色散展宽是提高通信速率的主要障碍 图 1 图 2 ? ?D 正常色散区 ?20, D0 红快兰慢 光脉冲的较高的频率分量（兰移）比较低的频率分量（红移）传输得慢 ? ?D 反常色散区 ?20, D0兰快红慢 光脉冲的较高的频率分量（兰移）比较低的频率分量（红移）传输得快 零色散波长 色散诱导啁啾 啁啾高斯脉冲展宽因子T1/T0随传输距离的变化 异号时?2C0 ，在传输初始阶段脉冲宽度变窄，而后迅速展宽 无啁啾脉冲，不论色散正负，脉宽随[1+(z/LD)2]1/2成比例展宽 同号时?2C0，啁啾高斯脉冲单调展宽的速度比无啁啾脉冲的快 非线性 克尔效应 自相位调制 正啁啾(t↑→ω↑) 压窄 反常色散 光纤中的非线性自相位调制 折射率： 附加相移： 附加频移： 色散与非线性自相位调制共同作用 光脉冲具有一定的谱宽 展宽 正常色散 反常色散 非线性自相位调制 上啁啾 压窄 反常色散 ★ LDLNL 色散占优势 展宽 ★ LD=LNL 色散与非线性效应平衡 无畸变一阶 光孤子传输 ★ LDLNL 非线性效应 占优势 高阶光孤子传输 脉冲呈压窄、展宽、分裂、复原周期性变化 色散与非线性自相位调制共同作用 无损光纤中的光脉冲传输 无损光纤中的光孤子传输 图 8 图 9 图 10 图 11 无损光纤中的光孤子传输 光孤子：利用非线性平衡色散效应 缺点：维持色散与非线性间的平衡条件过于精细，利用非线性带来其它副作用 多种非线性效应共同作用 色散限制 WDM 孤子 色散位移光纤 普通单模光纤 非线性限制 非零色散位移光纤 L波段WDM OTDM 新型光纤 PMD限制 WDM/ETDM+OTDM PMD补偿技术 光纤的其它限制及解决方案 L+，S，S+ 改善PMD特性的光纤 色散补偿 提升容量方法：单信道比特率提高 OTDM 原理 超短脉冲光源 时钟源 MOD MOD MOD MOD 延时 EDFA 耦合器 时分解复用器 时钟提取 接收机 MOD 提升容量方法：多波段 光发射机 光发射机 光发射机 光发射机 ?N ?1 ?2 ?3 光接收机 光接收机 光接收机 光接收机 ?N ?1 ?2 ?3 复用器 解复用器 EDFA 波长稳定、窄线宽 高速、小啁啾调制 窄带、小串话、稳定滤波 增益平坦、宽带、较高输出功率 高灵敏度 宽动态范围 WDM(波分复用) L波段放大器，（L波段EDFA+拉曼放大器） L波段的各种光子器件： LD， WDM， 隔离器…… DCF!? 提升对L波段的器件要求 面临的问题 多波段带来的问题：非线性 开辟新窗口(L-Band…) 物理效应: 宽频带导致的SRS... ? 光纤非线性 增加信道密度 物理效应: FWM, XPM… ? 光纤非线性 非线性不可完全补偿，它将恶化OSNR，成为WDM系统容量提高的主要限制，它源于 面临的问题 受激辐射 非线性效应 半导体光电效应 基于晶体的电光、磁光、声光效应 基于波导的电光、磁光、声光效应 基于光纤的电光、磁光、声光效应 微机械 干涉 波导或光纤中的模式耦合 光电子器件的新进展 光通信器件是光通信系统的基础，没有器件就没有系统，往往一个新器件的出现可以引起整个系统的重大革新