光通信：光纖通信新技術(shù)ppt課件

1、相關(guān)光通訊系統(tǒng)可以把光頻段劃分為相關(guān)光通訊系統(tǒng)可以把光頻段劃分為許多頻道，從而使光頻段得到充分利用，許多頻道，從而使光頻段得到充分利用，即多信道光纖通訊。即多信道光纖通訊。與強(qiáng)度調(diào)制與強(qiáng)度調(diào)制直接檢測系統(tǒng)不同，相直接檢測系統(tǒng)不同，相關(guān)光纖通訊系統(tǒng)在光接納機(jī)中添加了外差關(guān)光纖通訊系統(tǒng)在光接納機(jī)中添加了外差或零差接納所需的本地振蕩光源，該光源或零差接納所需的本地振蕩光源，該光源輸出的光波與接納到的已調(diào)光波在滿足波輸出的光波與接納到的已調(diào)光波在滿足波前匹配和偏振匹配的條件下，進(jìn)展光電混前匹配和偏振匹配的條件下，進(jìn)展光電混頻。頻。圖圖10.1 相關(guān)光通訊系統(tǒng)的構(gòu)造表示圖相關(guān)光通訊系統(tǒng)的構(gòu)造表示圖如圖如

2、圖10.1所示，光源發(fā)出頻率為所示，光源發(fā)出頻率為fs的的光脈沖，經(jīng)過調(diào)制器將曾經(jīng)變成電信號的光脈沖，經(jīng)過調(diào)制器將曾經(jīng)變成電信號的信號源調(diào)制到光脈沖包絡(luò)上，經(jīng)過長間隔信號源調(diào)制到光脈沖包絡(luò)上，經(jīng)過長間隔線路傳輸后，到達(dá)接納端，接納端采用外線路傳輸后，到達(dá)接納端，接納端采用外差技術(shù)，首先經(jīng)過耦合器將光信號和本振差技術(shù)，首先經(jīng)過耦合器將光信號和本振光源信號同時送到光電檢測器接納，本振光源信號同時送到光電檢測器接納，本振光源頻率為光源頻率為fs+fIF，信號光和本振光在滿，信號光和本振光在滿足波前匹配和偏振匹配的條件下混頻，得足波前匹配和偏振匹配的條件下混頻，得到頻率為到頻率為fIF的中頻信號，該信

3、號經(jīng)過放大的中頻信號，該信號經(jīng)過放大后送到解調(diào)器解調(diào)，最終到達(dá)接納電路完后送到解調(diào)器解調(diào)，最終到達(dá)接納電路完成通訊過程。成通訊過程。相關(guān)光通訊系統(tǒng)靈敏度的提高主要是相關(guān)光通訊系統(tǒng)靈敏度的提高主要是由于它采用了本地振蕩得到了一定的增益，由于它采用了本地振蕩得到了一定的增益，根據(jù)無線電知識中外差接納技術(shù)知識可以根據(jù)無線電知識中外差接納技術(shù)知識可以得到光電檢測器的電流得到光電檢測器的電流15：式中：式中：為光電檢丈量子效率，為光電檢丈量子效率，h為普為普朗克常量，朗克常量，e為電子電量，為電子電量，f為光頻率，為光頻率，Ps為信號光功率，為信號光功率，PL為本振光功率，為本振光功率，m為調(diào)為調(diào)制系數(shù)

4、，制系數(shù)，(t-g)為群延時，為群延時，s、L和和s、L分別為信號光和本振光的角頻率和相位。分別為信號光和本振光的角頻率和相位。)()cos()(2LsLsgLssttmPPhfeI在思索色散作用下，并引入光纖非線在思索色散作用下，并引入光纖非線性效應(yīng)中自相位調(diào)制造用時，光脈沖包絡(luò)性效應(yīng)中自相位調(diào)制造用時，光脈沖包絡(luò)的傳輸方程可寫為下式的傳輸方程可寫為下式7：式中：式中：A(z,t)為脈沖包絡(luò)，為脈沖包絡(luò)，1=1/g，2為群速度色散系數(shù)，為群速度色散系數(shù)，3為高階色散系數(shù)，為高階色散系數(shù)，是代表自相位調(diào)制效應(yīng)的非線性系數(shù)。是代表自相位調(diào)制效應(yīng)的非線性系數(shù)。AAitAtAjtAzA2333222

5、1612圖圖10.3 自鎖模摻鉺光孤子激光器自鎖模摻鉺光孤子激光器圖圖10.5 DFB激光器激光器/外調(diào)制孤子源外調(diào)制孤子源子相互作用的各種實際方法，提示子相互作用的各種實際方法，提示了光時分復(fù)用、波分復(fù)用系統(tǒng)中光了光時分復(fù)用、波分復(fù)用系統(tǒng)中光孤子相互作用的機(jī)制和規(guī)律。孤子相互作用的機(jī)制和規(guī)律。其次，在光孤子通訊系統(tǒng)分析設(shè)計模其次，在光孤子通訊系統(tǒng)分析設(shè)計模型方面，基于不同系統(tǒng)構(gòu)造、運(yùn)轉(zhuǎn)條件和型方面，基于不同系統(tǒng)構(gòu)造、運(yùn)轉(zhuǎn)條件和性能要求，研討了光孤子傳輸方案和實際性能要求，研討了光孤子傳輸方案和實際模型，建立了平均孤子或?qū)б行墓伦幽ＤＰ?，建立了平均孤子或?qū)б行墓伦幽Ｐ图皠討B(tài)孤子和絕熱孤子傳

6、輸方案，確立型及動態(tài)孤子和絕熱孤子傳輸方案，確立了系統(tǒng)構(gòu)造的根本方式。了系統(tǒng)構(gòu)造的根本方式。但是隨著孤子脈沖源脈寬的越來越窄，但是隨著孤子脈沖源脈寬的越來越窄，色散作用越來越影響孤子的傳輸，于是對色散作用越來越影響孤子的傳輸，于是對色散進(jìn)展補(bǔ)償成為一個緊要的技術(shù)，如今色散進(jìn)展補(bǔ)償成為一個緊要的技術(shù)，如今光孤子通訊系統(tǒng)的色散補(bǔ)償大體有兩類技光孤子通訊系統(tǒng)的色散補(bǔ)償大體有兩類技術(shù)：一類是弱色散和部分色散補(bǔ)償；另一術(shù)：一類是弱色散和部分色散補(bǔ)償；另一類是周期性全局強(qiáng)色散補(bǔ)償。類是周期性全局強(qiáng)色散補(bǔ)償。表 10.2 部分歐共體孤子發(fā)展計劃項目主持單位參加單位目標(biāo)主要指標(biāo)試驗場地ESTHER意大利Pir

7、ellicaviS.P.A意法德英等 8 國 6公司 5 大學(xué)歐洲 ACTS之一，采用孤子技術(shù)提高現(xiàn)存網(wǎng)容量10Gb/s,500kmG.65240Gb/s,700kmG.653意大利Roma-P0meziaMIDAS英國Southampton大學(xué)英意法瑞典 5 國 4研究所 4大學(xué)ACTS 之二，采用孤子技術(shù)在已建網(wǎng)上傳送40Gb/s 數(shù)據(jù)40Gb/s,1000kmG.65340Gb/s,700kmG.652瑞典JonkoppongRing 現(xiàn)場試驗UPGRADE荷蘭Philips 光電子研究中心荷德西葡等 4 國ACTS 之三，采用 1.3m孤子傳輸技術(shù)為骨架干線擴(kuò)容升級10Gb/s,100

8、0kmG.652德國Kassel-Hannover 西班牙 Madrid-葡萄牙 Lisbon 現(xiàn)場試驗的光通訊系統(tǒng)相比，它具有以下的光通訊系統(tǒng)相比，它具有以下多種優(yōu)點：多種優(yōu)點： 可提供更大的帶寬，由于全光網(wǎng)對可提供更大的帶寬，由于全光網(wǎng)對信號的交換都在光域內(nèi)進(jìn)展，可最大限制信號的交換都在光域內(nèi)進(jìn)展，可最大限制地利用光纖的傳輸容量；地利用光纖的傳輸容量； 具有傳輸透明性，由于采用的光路具有傳輸透明性，由于采用的光路交換以波長來選擇路由，因此對傳輸碼率、交換以波長來選擇路由，因此對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式以及調(diào)制方式具有透明性，即對數(shù)據(jù)格式以及調(diào)制方式具有透明性，即對信號方式無限制，允許采用不同的速

9、率和信號方式無限制，允許采用不同的速率和協(xié)議；協(xié)議； 具有更高的處置速度和更低的誤碼具有更高的處置速度和更低的誤碼率；率； 具有良好的兼容性，不僅可以與現(xiàn)具有良好的兼容性，不僅可以與現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡(luò)兼容，而且還可以支持未來有的通訊網(wǎng)絡(luò)兼容，而且還可以支持未來的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的晉級；的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)的晉級； 具備良好的擴(kuò)展性能，網(wǎng)絡(luò)可同時具備良好的擴(kuò)展性能，網(wǎng)絡(luò)可同時擴(kuò)展用戶、容量和種類，新節(jié)點的參與并擴(kuò)展用戶、容量和種類，新節(jié)點的參與并不會影響原來網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和原有各節(jié)點設(shè)備；不會影響原來網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和原有各節(jié)點設(shè)備； 具備可重構(gòu)性，可以根據(jù)通訊容量具備可重構(gòu)性，可以根據(jù)通訊容量

10、的需求，動態(tài)地改動網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，可進(jìn)展恢的需求，動態(tài)地改動網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，可進(jìn)展恢復(fù)、建立、撤除光波長的銜接；復(fù)、建立、撤除光波長的銜接； 由于采用了較多無源光器件，省去由于采用了較多無源光器件，省去了龐大的光了龐大的光/電電/光轉(zhuǎn)換的設(shè)備及任務(wù)，可大光轉(zhuǎn)換的設(shè)備及任務(wù)，可大幅提升網(wǎng)絡(luò)整體的交換速度，提高可靠性。幅提升網(wǎng)絡(luò)整體的交換速度，提高可靠性。圖圖10.8 不含波長變換器不含波長變換器OXC圖圖10.10 耦合交換耦合交換OXC構(gòu)造構(gòu)造圖圖10.11 基于波長交換基于波長交換OXC構(gòu)造構(gòu)造SOA交叉增益調(diào)制波長變換器構(gòu)交叉增益調(diào)制波長變換器構(gòu)造 簡 單 、 與 偏 振 無 關(guān) 、 轉(zhuǎn) 換 速 率 快造 簡 單 、 與 偏 振 無 關(guān) 、 轉(zhuǎn) 換 速 率 快(40Gbit/s左右左右)，缺陷首先是輸出的信號與，缺陷首先是輸出的信號與輸入信號的極性正好相反，向短波長方向輸入信號的極性正好相反，向