光纤通信课件_西安电子科技大学出版社.ppt

Interleaver 可以说Interleaver的出现使许多传统滤波器技术在密集波分复用的新应用中重新找到了自己的位置，大大减低了器件设计制作的压力，降低了整个系统的成本。这种器件的基本工作原理还是两束光的干涉，通过合适的干涉参数设计可以使Interleaver的通过谱成为类似梳状波的形状。实现Interleaver的技术包括熔融拉锥的干涉仪，液晶，双折射晶体等。 7.3 光 交 换 技 术 目前的商用光纤通信系统，单信道传输速率已超过10 Gb/s， 实验WDM系统的传输速率已超过3.28 Tb/s。 但是，由于大量新业务的出现和国际互联网的发展，今后通信网络还可能变得拥挤。原因是在现有通信网络中，高速光纤通信系统仅仅充当点对点的传输手段，网络中重要的交换功能还是采用电子交换技术。 传统电子交换机的端口速率只有几Mb/s到几百Mb/s，不仅限制了光纤通信网络速率的提高，而且要求在众多的接口进行频繁的复用/解复用，光/电和电/光转换，因而增加了设备复杂性和成本，降低了系统的可靠性。 光交换主要有三种方式： ? 空分光交换 ? 时分光交换 ? 波分光交换 虽然采用异步转移模式(ATM)可提供155 Mb/s或更高的速率，能缓解这种矛盾，但电子线路的极限速率约为20 Gb/s。要彻底解决高速光纤通信网存在的矛盾，只有实现全光通信，而光交换是全光通信的关键技术。 7.3.1 空分光交换 空分光交换的功能是：使光信号的传输通路在空间上发生改变。 空分光交换的核心器件是光开关。光开关有电光型、 声光型和磁光型等多种类型，其中电光型光开关具有开关速度快、串扰小和结构紧凑等优点，有很好的应用前景。 典型光开关是用钛扩散在铌酸锂(Ti: LiNbO3)晶片上形成两条相距很近的光波导构成的，并通过对电压的控制改变输出通路。 图7.31(a)是由4个1×2光开关器件组成的2×2光交换模块。1×2 光开关器件就是Ti: LiNbO3定向耦合器型光开关， 只是少用了一个输入端而已。 图7.31空分光交换(a) 2×2光交换单元 1×2 光交换器件 (a) 这种2×2光交换模块是最基本的光交换单元，它有两个输入端和两个输出端，通过电压控制，可以实现平行连接和交叉连接，如图7.31(b)所示。 图7.31空分光交换(b) 平行连接和交叉连接 平行联接 交叉联接 (b) 图7.31(c)是由16个1×2光开关器件或4个2×2光交换单元组成的4×4光交换单元。 图7.31空分光交换(c) 4×4光交换单元 定向 耦合器 光波导 光信号输出 光信号输入 (c) 图7.22 基于多层介质薄膜滤波器的波分复用/解复用器 6. 马赫-曾德尔干涉仪 马赫-曾德尔干涉仪(MZI: MachZehnder Interferometer)使用两条不同长度的干涉路径来决定不同的波长输出。 MZI通常以集成光波导的形式出现，即用两个3 dB定向耦合器来连接两条不同长度的光通路，如图7.23(a)所示，衬底通常采用硅(Si)， 波导区采用二氧化硅(SiO2)。一个MZI可用图7.23(b)表示。 图7.23 (a) 马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构图 输入 1 输入 2 路程差， D L 输出 1 输出 2 (a) MZI ( D L ) 输入 1 输入 2 输出 1 输出 2 (b) 图7.23 (b) 马赫-曾德尔干涉仪(MZI)方框图 输入 1 输入 2 输出 1 输出 2 MZI ( D L ) MZI (2 D L ) MZI (3 D L ) MZI (4 D L ) MZI可用来作滤波器和波分复用器。多层介质薄膜滤波器在窄带滤波方面性能较好，但在宽带滤波方面MZI非常有用，例如用来分开1.31 μm和1.55 μm两个波长的光信号。通过级联几个MZI也可以做成窄带滤波器， 如图7.23(c)所示，但是这将导致损耗大大增加。  从原理上讲，级联几个MZI后性能较好，但是在实际工作中存在波长随温度和时间的变化而漂移的现象，串扰性能远不如理想情况， 级联后的窄带MZI的通带不平坦，相反地，多层介质多腔薄膜滤波器的通带和阻带都比较平坦。  MZI的工作原理。 考虑MZI作为一个解复用器的情况。这