光纤通信课程总结(刘海英).ppt

* * 3 * * 3 光纤耦合器：熔融拉锥法就是将两根(或两根以上)除去涂覆层的光纤以一定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构 波导耦合器：在一片平板衬底上制作所需形状的光波导，衬底作支撑体，又作波导包层。波导的材料根据器件的功能来选择，一般是SiO2，横截面为矩形或半圆形 * * 两个支路上的光总是保持Pi/2的相位差 * 作用：代替手动光纤接线板，保护开关 * * * * * 5 直接调制和外调制 Laser Direct Modulation of Laser Diode Bias + DATA ? Issues -- Complex Dynamics Yield External Modulation of Laser Diode Laser Modulator ? ? Bias Bias + DATA Issues -- Additional Component 第十一章 光放大器Optical Amplifiers 光纤通信复习第十一章 单信道全光中继数字通信 光--电--光中继的数字通信 典型通信链路方框图 光放大器的出现，可视为光纤通信发展史上的重要里程碑。 光放大器出现之前，光纤通信的中继器采用光－电－光(O-E-O)变换方式。 装置复杂、耗能多、不能同时放大多个波长信道，在WDM系统中复杂性和成本倍增，可实现1R中继 (Re-amplifying), 2R中继(Re-amplifying, Re-shaping)、3R中继 ( Re-amplifying ; Re-shaping ; Re-timing/再放大、再整形、再定时 )... 光放大器（O-O） 多波长放大、低成本，只能实现1R中继 * 光放大器 光放大器的功能：提供光信号增益，以补偿光信号在通路中的传输衰减，增大系统的无中继传输距离。 在泵浦能量（电或光）的作用下，实现粒子数反转（非线性光纤放大器除外），然后通过受激辐射实现对入射光的放大。 光放大器是基于受激辐射或受激散射原理实现入射光信号放大的一种器件。其机制与激光器完全相同。实际上，光放大器在结构上是一个没有反馈或反馈较小的激光器。 * 光放大器在光波系统中的应用可能有四种： 功率放大、前置放大、 线路放大和本地 网中功率补偿。 光放大器的基本应用 功率放大器：增加发送功率，从而增加光纤中继距离、补偿插入损耗和功率分配损耗 (如PON中) 线路放大(In-line)：周期性补偿各段光纤损耗 功率放大(Boost)：增加入纤功率,延长传输距离 在线放大器：用于不需要光再生只需要简单放大的场合 100km无中继 200km无中继 * 前置预放大(Pre-Amplify):提高接收灵敏度 局域网的功率放大器：补偿分配损耗，增大网络节点数 前置放大器：在光电检测之前放大弱信号，提高信噪比 局域网功率放大器：提高局域网中信号功率 * 光放大器的类型 利用稀土掺杂的光纤放大器（EDFA、PDFA） 利用半导体制作的半导体光放大器（SOA） 利用光纤非线性效应制作的非线性光纤放大器（FRA、FBA） * 掺铒光纤放大器EDFA 掺杂光纤放大器利用掺入石英光纤的稀土离子作为增益介质，在泵浦光的激发下实现光信号的放大，放大器的特性主要由掺杂元素决定。 工作波长为1550nm的铒(Er)掺杂光纤放大器(EDFA) 工作波长为1300nm的镨(Pr)掺杂光纤放大器(PDFA) 工作波长为1400nm的铥(Tm)掺杂光纤放大器(TDFA) 目前，EDFA最为成熟，是光纤通信系统必备器件。 * 为什么要用掺铒光纤放大器 工作频带正处于光纤损耗最低处(1525-1565nm)； 频带宽，可以对多路信号同时放大-波分复用； 对数据率/格式透明，系统升级成本低； 增益高(40dB)、输出功率大(~30dBm)、噪声低(4~5dB)； 全光纤结构，与光纤系统兼容； 增益与信号偏振态无关，故稳定性好； 所需的泵浦功率低(数十毫瓦)。 EDFA的优点：高增益；对信号速率不敏感；增益带宽宽 * EDFA的工作原理 EDFA采用掺铒离子单模光纤为增益介质，在泵浦光作用下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。 Input signal 1550nm Amplified output signal Power laser (Pump) 980nm Fiber containing erbium dopant 信号光与波长较其为短的光波(泵浦光)同沿光纤传输，泵浦光的能量被光纤中的稀土元素离子吸收而使其跃迁至更高能级，并可通过能级间的受激发射转移为信号光的能量。信号光沿光纤长度得到放大，泵浦光沿光纤长度不断衰减。 * 掺铒光纤放大器的基本结构