【正文】 號提供光通道。路由與波長分配216。光傳送網(wǎng)（ OTN）216。圖 (a)和 (b)分別示出 波長選擇法交換波長選擇法交換和 波長變換法交換波長變換法交換 的原理框圖。時分光交換 ? 等效的空分交換12341234(c)圖 (c)示出時分光交換的 空分等效 。所謂 時隙互換 ，就是把時分復(fù)用幀中各個時隙的信號互換位置。時分復(fù)用 是把時間劃分成幀，每幀劃分成 N個時隙， 并分配給 N路信號，再把 N路信號復(fù)接到一條光纖上。(a)圖 ? (b)12 光開關(guān)器件就是 Ti: LiNbO3定向耦合器型光開關(guān)， 只是少用了一個輸入端而已。 光開關(guān)有電光型、 聲光型和磁光型 等多種類型，其中 電光型光開關(guān) 具有開關(guān)速度快、串?dāng)_小和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，有很好的應(yīng)用前景。光交換 主要有三種方式： ? 空分光交換 ? 時分光交換 ? 波分光交換?? 空分光交換216。 216。但是，由于大量新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)和國際互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，今后通信網(wǎng)絡(luò)還可能變得擁擠。 每一份光沿著不同的陣列波導(dǎo)傳播，相鄰的波導(dǎo)長度相差 DL。與多級 MZI相比， AWG損耗低，通帶平坦，容易集成在一塊襯底上。 ?216。雖然多層介質(zhì)薄膜濾波器在窄帶濾波方面性能較好，但在寬帶濾波方面 MZI非常有用，例如用來分開 μm和 μm兩個波長的光信號。多端口的 MZI復(fù)用器輸入 1輸入 2輸出 1輸出 2MZI(DL)MZI(2DL)MZI(3DL)MZI(4DL)(c)圖 MZI通常以集成光波導(dǎo)的形式出現(xiàn)，即用兩個 3 dB定向耦合器來連接兩條不同長度的光通路，如圖 (a)所示，襯底通常采用硅 (Si)， 波導(dǎo)區(qū)采用二氧化硅 (SiO2)。216。雙腔、 Filter)的結(jié)構(gòu)如圖 ，由反射介質(zhì)薄膜隔開的兩個或多個腔構(gòu)成。圖 FP濾波器的兩個緊鄰的通帶之間的光譜范圍稱作 自由光譜范圍 (FSR： Free Spectral Range)，用 FWHM表示傳遞函數(shù)的半高寬，比值 FSR/FWHM稱作 FP濾波器的 精細(xì)度 (F: Finesse), 則5. 多層介質(zhì)薄膜濾波器216。 ? 改變腔的長度 ? 改變腔內(nèi)介質(zhì)的折射率。 這種濾波器也叫 FP干涉儀 ，輸入光垂直到達(dá)第一個鏡面，從第二個鏡面出來的光就是輸出。基于光纖光柵結(jié)構(gòu)的光分插復(fù)用器光分插?23?1 ?2 ?3 ?41(b)光纖布喇格光柵2l2l1l3l4耦合器l2? a)基于光纖光柵結(jié)構(gòu)的光分插復(fù)用器 ? 簡單光分；?1 ?2 ?3 ?41 1 3光纖布喇格光柵?1 ?3 ?4? ? ?4(a)2?23?2圖 216。216。光纖布喇格光柵 的特點是 : ? 損耗低 ( dB左右 ) ? 波長準(zhǔn)確度高 (可達(dá) 177。短周期光纖光柵短周期光纖光柵 也稱 光纖布喇格光柵 ，其周期可以和光波長相比較，典型值大約 μm；長周期長周期光纖光柵光纖光柵 的周期比光波長大得多，從幾百微米到幾毫米不等。216。(b)? 216。216。設(shè) β0=2πneff/λ0，其中 λ0為輸入光的波長， neff為波導(dǎo)或光纖的有效折射率。 設(shè)兩列波沿著同一方向傳播，其傳播常數(shù)分別為 β0和 β1，如果滿足 布喇格相位匹配布喇格相位匹配 條件： ? 其中 Λ為光柵周期， 則一個波的能量可以耦合到另一個波中去。216。反射光柵 圖 ，圖 (a)是 透射光柵 ，圖 (b)是 反射光柵 。光柵 (Grating)廣泛地用來將光分離為不同波長的單色光。dB帶寬 216。216。 ?216。(2) 一個濾波器的通帶應(yīng)該對溫度的變化不敏感。(1) 一個好的光濾波器應(yīng)有較低的插入損耗，并且損耗應(yīng)該與輸入光的偏振態(tài)無關(guān)。 216。? ?216。Network)中的關(guān)鍵部件， 其功能可由圖 (c)的例子說明 它有兩個輸入端口和兩個輸出端口，每路輸入都載有一組λ1,λ2,λ3和 λ4 WDM信號。(a) ?216。216。WDM技術(shù)有很多應(yīng)用形式，如長途干線網(wǎng)、廣播分配網(wǎng)、多路多址局域網(wǎng)。4. 降低器件的超高速要求 ?216。3. 節(jié)省線路投資 ?216。 ?216。烽火科技開通了世界上第一條 8040Gb/s DWDM工程 ——“ 上海－杭州 ”國家一級干線，實現(xiàn)了單對 光纖 傳輸?shù)淖畲笕萘?——。⑤ 美國 Lucent Tech: 100路 10 Gb/s=1 Tb/s，各路波長的間隔縮小到 25 GHz, 利用 L波帶，沿 NZDF光纖 ( )傳輸 400 km。 216。 216。寬帶、靈活及低成本是城域網(wǎng)追求的主要目標(biāo)。20世紀(jì) 80年代提出，用于 850nm傳輸窗口的多模光纖局域網(wǎng)（如：視頻分配網(wǎng)，雙向單纖網(wǎng)絡(luò)等）216。216。光監(jiān)控信道 (OSC： Optical Supervisory Channel)的主要功能是：216。 ?216。在應(yīng)用時可根據(jù)具體情況， 將 EDFA用作 “線放(LA： Line Amplifier)”, “功放 (BA)”和 “前放 (PA： Preamplifier)”。OTU對輸入端的信號波長沒有特殊要求，可以兼容任意廠家的 SDH信號，其輸出端滿足，即標(biāo)準(zhǔn)的光波長和滿足長距離傳輸要求的光源；利用合波器合成多路光信號； 通過 光功率放大器 (BA： Booster Amplifier)放大輸出多路光信號。光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī) 位于 WDM系統(tǒng)的發(fā)送端。 工作波長范圍是指 WDM器件能夠按照規(guī)定的性能要求工作的波長范圍 (λmin到 λmax)?；夭〒p耗 串?dāng)_是指其他信道的信號耦合進(jìn)某一信道，并使該信道傳輸質(zhì)量下降的影響程度，有時也可用隔離度來表示這一程度。插入損耗 ?216。 雙向 WDM系統(tǒng)在設(shè)計和應(yīng)用時必須要考慮幾個關(guān)鍵的系統(tǒng)因素：216。 (2) 單纖雙向傳輸。216。 216。216。216。 216。2. WDM系統(tǒng)的基本形式216。 如果一個區(qū)域內(nèi)所有的光纖傳輸鏈路都升級為 WDM傳輸， 我們就可以在這些 WDM鏈路的交叉 (結(jié)點 )處設(shè)置以波長為單位對光信號進(jìn)行交叉連接的 光交叉連接設(shè)備 (OXC)，或進(jìn)行光上下路的 光分插復(fù)用器 (OADM)，則在原來由光纖鏈路組成的物理層上面就會形成一個新的光層。WDM技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)升級、發(fā)展寬帶業(yè)務(wù) (如CATV， HDTV 和 IP over WDM等 )、充分挖掘光纖帶寬潛力、實現(xiàn)超高速光纖通信等具有十分重要意義，尤其是 WDM加上 EDFA更是對現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的吸引力。以往技術(shù)人員習(xí)慣采用 WDM 和 DWDM來區(qū)分是1310/1550 nm 簡單復(fù)用還是在 1550 nm波長區(qū)段內(nèi)密集復(fù)用，但 目前在電信界應(yīng)用時，都采用DWDM技術(shù)。 216。如果信道頻率間隔為 10 GHz， 在理想情況下， 一根光纖可以容納 3000個信道。μm傳輸窗口的多信道復(fù)用 )例：這兩個低損耗波長窗口可以容納 290 個 40Gb/s PSK信號 光纖的帶寬有多寬？216。μm的硅光纖低損耗傳輸窗口 圖 1. WDM的概念 ?216。為了適應(yīng)通信網(wǎng)傳輸容量的不斷增長和滿足網(wǎng)絡(luò)交互性、靈活性的要求，產(chǎn)生了各種復(fù)用技術(shù)。隨著人類社會信息時代的到來，對通信的需求呈現(xiàn)加速增長的趨勢。圖 作為前置放大器，對噪聲要求非?？量?。 EDFA的應(yīng)用， 歸納起來可以分為三種形式， 如圖 所示。 圖 ?216。 ? 216。 ? ? 增益高 ，約為 30～ 40 dB。V－ 5不同泵浦方式下轉(zhuǎn)換效率及噪聲特性比較隨著輸出功率的增加，粒子反轉(zhuǎn)數(shù)將下降，結(jié)果是使噪聲系數(shù)增大。信號光能量分布泵浦光能量分布兩個分布相同不易發(fā)生增益飽和從而 轉(zhuǎn)換效率較高 ，但引入的 量子噪聲大。μmEDFA的工作波長 1550nm附近吸收和增益頻譜吸收增益吸收＞增益吸收＜增益EDFA構(gòu)成原理圖輸入信號光隔離器 波分復(fù)用器泵浦 摻鉺光纖光隔離器輸出信號摻鉺光纖摻鉺光纖 (EDF)和 高功率泵浦光源高功率泵浦光源 是關(guān)鍵器件， EDFA的增益與摻鉺光纖中鉺離子濃度、光纖長度和直徑有關(guān)，還與泵浦光源的光功率成正比。nm受激 輻 射光（ 1500～ 1600EDFA的工作機(jī)理基于 受激輻射 原理216。把工作物質(zhì)制作成光纖形狀的固體激光器，所以也稱為 光纖激光器。 216。光纖通信發(fā)展的目標(biāo)是提高通信能力和通信質(zhì)量，降低價格，滿足社會需要。波長變換技術(shù) ?第 相干光通信技術(shù)光交換技術(shù)光纖放大器 第 7 章 光纖通信新技術(shù)216。本章主要介紹一些已經(jīng)實用化或者有重要應(yīng)用前景的新技術(shù)，如 光放大技術(shù)，光波分復(fù)用技術(shù)，光交換技術(shù)，光孤子通信，相干光通信，光時分復(fù)用技術(shù)和波長變換技術(shù) 等。? 光纖放大 器 的實質(zhì)是：216。 (EDFA)工作原理216。（ 0ev）τsp=1μs泵 浦光 1480信號光受激輻射信號光放大放大器噪聲亞穩(wěn)態(tài)泵 浦 態(tài)鉺離子在 1550nm光信號下 受激輻射 演示損耗或增益(dbm/m)波長 /三種 泵浦摻鉺光纖方式泵浦光能量分布輸入端容易增益過飽和，引入的 量子噪聲小但是由于過飽和的存在使 轉(zhuǎn)換效率較低。(b)噪聲系數(shù)與放大器輸出功率的關(guān)系 V0 工作波長正好落在光纖通信最佳波段 (1500～ 1600 nm)； 其主體是一段光纖 (EDF)，與傳輸光纖的耦合損耗很小， 可達(dá) dB。 ? 頻帶寬 ，在 1550 nm窗口，頻帶寬度為 20～ 40 nm， 可進(jìn)行多信道傳輸，有利于增加傳輸容量。所以 “波分復(fù)用 +光纖放大器 ”被認(rèn)為是充分利用光纖帶寬增加傳輸容量最有效的方法。已經(jīng)介紹過的副載波 CATV系統(tǒng)， WDM或 OFDM系統(tǒng)，相干光系統(tǒng)以及光孤子通信系統(tǒng)，都應(yīng)用了 EDFA，并大幅度增加了傳輸距離。光纖放大器的應(yīng)用形式 中繼放大器中繼放大器 ?LD PD中繼放大器216。 前置放大器前置放大器 （ PA： Preamplifier) 置于光接收機(jī)的前面，放大非常微弱的光信號，以改善接收靈敏度。對后置放大器噪聲要求不高，而飽和輸出光功率是主要參數(shù)。LD PD后置放大器 前置放大器光纖 光波分復(fù)用技術(shù) 216。216。?? 光波分復(fù)用原理216。光波分復(fù)用（ WDM） 的基本原理是： 在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來 (復(fù)用 )，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開 (解復(fù)用 )，并作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號后送入不同的終端，因此將此項技術(shù)稱為 光