清華大學(xué)-光纖通信技術(shù).ppt

1、課程總結(jié),光纖通信技術(shù),王建萍 信息光電子研究所 清華大學(xué)電子工程系,一、光發(fā)射機(jī),激光器是一種閾值器件。 激光器的瞬態(tài)特性影響著調(diào)制信號的質(zhì)量。 調(diào)制碼型：NRZ、RZ、CRZ、CSRZ 前向糾錯（FEC）是數(shù)字通信系統(tǒng)中應(yīng)用的基本差錯控制方式之一，其原理是發(fā)端在信息比特后附加冗余的校驗比特，即進(jìn)行編碼，接收端譯碼的同時，在糾錯能力范圍內(nèi)，自動糾正傳輸中的錯誤，而無需信息的重發(fā)。其編碼增益能給系統(tǒng)提供幾個dB的富裕度。PMD,二、光 纖,光纖的損耗； 光纖的色散； 光纖的非線性,色散展寬是提高通信速率的主要障礙,圖 1,圖 2,色散誘導(dǎo)啁啾,光纖中的非線性自相位調(diào)制,折射率：,附加相移：,附

2、加頻移：,色散與非線性自相位調(diào)制共同作用,色散與非線性自相位調(diào)制共同作用,無損光纖中的光脈沖傳輸,無損光纖中的光孤子傳輸,圖 8,圖 9,圖 10,圖 11,無損光纖中的光孤子傳輸,光孤子：利用非線性平衡色散效應(yīng),缺點：維持色散與非線性間的平衡條件過于精細(xì)，利用非線性帶來其它副作用,多種非線性效應(yīng)共同作用,色散限制,WDM,孤子,色散位移光纖,普通單模光纖,非線性限制,非零色散位移光纖,L波段WDM,OTDM,新型光纖,PMD限制,WDM/ETDM+OTDM,PMD補(bǔ)償技術(shù),光纖的其它限制及解決方案,L+，S，S+,改善PMD特性的光纖,色散補(bǔ)償,提升容量方法：單信道比特率提高,OTDM 原理

3、,提升容量方法：多波段,光發(fā)射機(jī),光發(fā)射機(jī),光發(fā)射機(jī),光發(fā)射機(jī),N,1,2,3,光接收機(jī),光接收機(jī),光接收機(jī),光接收機(jī),N,1,2,3,復(fù)用器,解復(fù)用器,EDFA,波長穩(wěn)定、窄線寬 高速、小啁啾調(diào)制,窄帶、小串話、穩(wěn)定濾波,增益平坦、寬帶、較高輸出功率,高靈敏度 寬動態(tài)范圍,WDM(波分復(fù)用),L波段放大器，（L波段EDFA+拉曼放大器） L波段的各種光子器件： LD， WDM， 隔離器 DCF!?,提升對L波段的器件要求,面臨的問題,多波段帶來的問題：非線性,開辟新窗口(L-Band) 物理效應(yīng): 寬頻帶導(dǎo)致的SRS. 光纖非線性 增加信道密度 物理效應(yīng): FWM, XPM 光纖非線性,非線

4、性不可完全補(bǔ)償，它將惡化OSNR，成為WDM系統(tǒng)容量提高的主要限制，它源于,面臨的問題,幾種技術(shù)方案,拉曼分布放大FRA 前向糾錯技術(shù)FEC 傳輸光纖 信號調(diào)制格式 新型可調(diào)諧器件 如何應(yīng)對PMD？補(bǔ)償？好光纖？ 3R再生,三、光器件,激光器（可調(diào)諧） 放大器（增益均衡） 調(diào)制器 探測器（波長選擇） 光隔離器 環(huán)行器 光開關(guān) 波長變換器 上下話路器 分束/合束器 波分復(fù)用/解復(fù)用器 濾波器,受激輻射 非線性效應(yīng) 半導(dǎo)體光電效應(yīng) 基于晶體的電光、磁光、聲光效應(yīng) 基于波導(dǎo)的電光、磁光、聲光效應(yīng) 基于光纖的電光、磁光、聲光效應(yīng) 微機(jī)械 干涉 波導(dǎo)或光纖中的模式耦合,光電子器件的新進(jìn)展,光通信器件是光

5、通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，沒有器件就沒有系統(tǒng)，往往一個新器件的出現(xiàn)可以引起整個系統(tǒng)的重大革新。目前器件的發(fā)展和升值方向為： 波長可選擇、可調(diào)諧：多波長激光源、可調(diào)諧光探測器、波分復(fù)用/解復(fù)用器、波長轉(zhuǎn)換器、增益平坦光放大器、光開關(guān)矩陣、可調(diào)色散補(bǔ)償器、可調(diào)諧光濾波器 集成化:多功能集成、有源和無源集成 小型化、智能化：能靈活地動態(tài)控制 全光纖化（基于光纖光柵）和半導(dǎo)體功能器件集成化 高可靠：通信設(shè)備要求連續(xù)使用壽命25年 產(chǎn)品走向：市場、技術(shù)難度、成本(backbone-metro-access),下一代WDM網(wǎng)絡(luò)中的光通信器件,S波段和L波段應(yīng)用的光通信器件 基于技術(shù)組合的用于超密集波分復(fù)用的光通信器

6、件(如：WDM和光開關(guān)可組合成一個全光的波長路由器） 用于城域網(wǎng)的WDM器件：低價、可擴(kuò)展和分插復(fù)用 用于40Gb/s系統(tǒng)的光通信器件：低色散，寬帶寬的波分復(fù)用器件、動態(tài)增益均衡、動態(tài)色散控制 用于全光網(wǎng)的光通信器件：動態(tài)波長的提供,四、光接收機(jī),光接收機(jī)的靈敏度 靈敏度惡化功率代價 誤碼率曲線 眼圖,Transponder,五、WDM系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,單路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s 超密信道間距10GHz 信道數(shù)攀升1022 Channel 展寬波長范圍C-Band,L-Band,S-Band 超長無中繼450km with remote Amp 超長傳輸距離 網(wǎng)絡(luò)化,系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的研究中，目前關(guān)注的熱點有： 如何擴(kuò)大系統(tǒng)的容量速率、帶寬、波長密集度； 如何延長中繼的跨距采用什么光纖和放大器；