【正文】 光層 物理層 物理層 光傳送網(wǎng) 電路層 電路層 虛通道 PDH通道層 SDH通道層 虛通道 電復(fù)用段層 電復(fù)用段層 光信道層 光復(fù)用段層 光傳輸段層 物理層 第 7章 光纖通信新技術(shù) 各層的功能 光信道層 (OCH， Optical Channel Layer) 光信道層負責(zé)為來自電復(fù)用段層的客戶信息選擇路由和分配波長 ， 為靈活的網(wǎng)絡(luò)選路安排光信道連接； 處理光信道開銷 ， 提供光信道層的檢測 、 管理功能； 在故障發(fā)生時 ， 通過重新選路或直接把工作業(yè)務(wù)切換到預(yù)定的保護路由來實現(xiàn)保護倒換和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù) 。 波長通道是指 OXC沒有波長轉(zhuǎn)換功能，光通道在不同的波 長復(fù)用段中必須使用相同波長實現(xiàn)。波分解復(fù)用器特性示例 第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 2） MachZahnder濾波器型 lvLtilvLtiiiltiiiiiieAEieAEAppiAeEEEp)/(2)/(122121222?????????????第 7章 光纖通信新技術(shù) )]([c o s/)]([c o s])(c o s1[2][2212121222120)/()/(2121LLvpPTLLvAvLLAEEpieeAEEEolvLtivLti????????????????????????第 7章 光纖通信新技術(shù) 基于 MZ濾波器的四波分復(fù)用器 第 7章 光纖通信新技術(shù) Input i Output j Waveguide k （ 3）陣列波導(dǎo)光柵 Arrayed Waveguide Grating ? ?iniiniinik kdd ???? ?o u tjo u tjo u tkj kdd ???第 7章 光纖通信新技術(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) Arrayed Waveguide Grating ? Adjacent waveguides have path length difference of ?L. ? Relative phase from input i to output j going through waveguide k is ? With a socalled Rowland construction, we have ? ?ou tkjiniki j k dnLkndn 1212 ???? ???? ? ? ?outjinioutjinii j k nLnnkdndn ??????? 12111 22 ??????第 7章 光纖通信新技術(shù) Arrayed Waveguide Grating ? Wavelengths ? that are present at input I that satisy the phase matching condition for some integer m will add in phase and transferred to output j ? Example: Demultiplexer All ? are present at input i. We engineer so that ? ? ??? mnLnn outjini ???? 121outj?? ? joutjini mnLnn ??? ???? 121第 7章 光纖通信新技術(shù) 1. 集成光器件 ， 可作為波長路由器； 2. 對溫度敏感 ， 引起的波長漂移； 3. 鄰近信道隔離度較差； 第 7章 光纖通信新技術(shù) 單模光纖耦合器型 用途：多路復(fù)用，雙路解復(fù)用 第 7章 光纖通信新技術(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 1)(s i n)(s i n)(s i n)(c o s)(c o s102020202020201??????eeeLcLcpczppLcpczpp???? mLcLc ee ???2)()( 2022或 0 和 m=0, +/1, +/2,… . 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 用于復(fù)用波長數(shù)目較多的場合 ?1 ?2 ?3 ?4 … ?1 ?3 … ?2 ?4 … ??=100GHz ??=50GHz 波長信道交織器 (Interleaver) 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 更高的單波長比特率： 80Gb/s ? 更密集的波長間隔： 20GHz ? 更寬的可用波長范圍： C、 L和 S波長帶 ? 更長的光放大段：數(shù)百 km ? 更長的光再生中繼段： 3Tbit/s (300*) transmission Over 7380km ? 更大容量的光系統(tǒng)： ? 更多類型的業(yè)務(wù)接口。 z是光纖類型 ， 2代表 , 3代表 ,5代表 第 7章 光纖通信新技術(shù) 二、復(fù)用 /解復(fù)用器 復(fù)用 /解復(fù)用器的參數(shù) 角色散型（光柵型） 干涉型 （ 1）干涉膜濾波器型 （ 2） MZ濾波器型 （ 3）陣列波導(dǎo)光柵行 單模光纖耦合器型 第 7章 光纖通信新技術(shù) W D M ? ? ?1 2, ... n? 1? 2? nW D M? ? ?1 2, ... n? 1? 2? n(a) 合波器 (b) 分波器 ? 插入損耗 : IL＝－ 10log(Pout / Pin) ? 遠端串音（隔離度）： FCj(λi)=10lg[Pj(λi)/Pi(λi)] i,j=1,… n,且 j≠i ? 反射系數(shù)： RL＝ 10log(Pr / Pi) ? 偏振相關(guān)損耗 (PDL): 偏振相關(guān)損耗指的是對于所有的偏振態(tài)，由于偏振態(tài)的變化造成的插入損耗的最大變化值。有線路光放大器系統(tǒng)的參考配置 （ 3） WDM系統(tǒng)的配置 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? S1… Sn：通路 1… n在發(fā)射機光輸出連接器處光纖上的參考點； ? RM1… RMn：通路 1… n在 OM/OA的光輸入連接器處光纖上的參考點； ? MPIS： OM/OA的光輸出連接器后面光纖上的參考點； ? S39。 3。提高泵浦質(zhì)量 2。泵浦偏振 4。但實際上在非保偏光纖中由于模式混擾的原因表現(xiàn)為增益偏振無關(guān)。（四波混頻影響） 3。 第 7章 光纖通信新技術(shù) EDFA的不足 波長固定：鉺離子能級間的能級差決定了EDFA的工作波長是固定的，只能放大 波長的光波。 增益大 ， 泵浦效率高 ， 噪聲小 （ 可低至 3dB） , 是目前光纖放大器的首選泵浦波長 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 要點 ４、ＥＤＦＡ的性能指標 功率增益 輸出飽和功率 噪聲系數(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 要點 ５、ＥＦＤＡ在光纖通信中的應(yīng)用 前置放大器 功率放大器 中繼器 第 7章 光纖通信新技術(shù) 作業(yè) １、光放大器的種類，畫出各自的工作波段 ２、ＥＤＦＡ的結(jié)構(gòu)及功能 ３、簡述ＥＤＦＡ的工作原理，并從量子學(xué)的角度解釋 ４、ＥＤＦＡ的幾種應(yīng)用形式 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光放大器 通用光放大器結(jié)構(gòu) 第 7章 光纖通信新技術(shù) Characteristics of Optical Amplifiers Signal Gain Pout: light power measured at output of amplifier Pin: measured at the input end Gs: single pass gain Positive feedback Note: the amplifier gain is not so large that selfsustaining oscillations will be excited SSFGGG?? 1???????ino utS PPG lo g10第 7章 光纖通信新技術(shù) Characteristics of Optical Amplifiers Noise Figure – Noise process: spontaneous emission (random events and phases of emitted photons are also random) Pout = GPin + PN GPin: Amplified signal output PN: Amplified spontaneous emissions (ASE) Performance index: outinNSNSNF?????????????第 7章 光纖通信新技術(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光放大器的種類 摻鉺光纖放大器 (Erbiumdoped Fiber Amplifier, EDFA) EDFA GSEDFA 摻碲的 EDFA(Telluridebased EDFA, C+L波帶 ) 喇曼光纖放大器 (Raman), Raman+EDFA 半導(dǎo)體光放大 (SOA) 摻銩光纖放大器 (TDFA,GSTDFA) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 摻鉺光纖放大器（ EDFA） 輸入信號 耦合器 980/1550nm WDM 泵浦光 摻鉺光纖 輸出信號 光隔離器 第 7章 光纖通信新技術(shù) DWDM系統(tǒng)對光放大的基本要求 光放大器應(yīng)滿足 ITUT建議 、 。 輸出飽和光功率 定義 3dB的飽和光功率為最大輸出光功率， 表明 EDFA正常工作的 最大輸出功率 。 （ 5） 增益高、噪聲小，輸出功率大。 對光的偏振特性敏感。 不利于波分復(fù)用。 光解復(fù)用器（分波器）：將一根光纖中傳來的多波長信號 按波長進行分離。 。 地下管道 單根光纖 空間光信道 第 7章 光纖通信新技術(shù) 二、光時分復(fù)用（ OTDM） 用多個電信道信號調(diào)制具有同一個光頻的不同光時隙， 經(jīng)復(fù)用后在同一根光纖傳輸。 一條光纖的復(fù)用： 技術(shù)難度大。 合 波 器 λ 1 λ 2 λ 3 分 波 器 λ 1 λ 2 λ 3 技術(shù)成熟 ，實用化 第 7章 光纖通信新技術(shù) 五、光頻分復(fù)用技術(shù)（ OFDM） 本質(zhì)上與波分復(fù)用無分別， 只是 波長的間隔要更小， 我們把 波長間隔小于 1nm 的分 波技術(shù)叫做 OFMD，反之叫做 WDM 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) WDM系統(tǒng)的基本形式 WDM的關(guān)鍵部件： 光波分復(fù)用器（合波器）：將不同波長的光信號混合在一 起送入同一根光纖中傳輸。 穩(wěn)定性可靠性不夠。 四、缺點： 與光纖耦合困難。 （ 3）增益與偏振態(tài)無關(guān)。 清除放大器的噪聲， 提高系統(tǒng)的信噪比 第 7章 光纖通信新技術(shù) 六、ＥＤＦＡ的三種結(jié)構(gòu)方式 １、 同向泵浦方式 合波器 光隔離器 光隔離器 濾波器 泵浦光源 優(yōu)點：噪聲小 缺點： 輸出光功率不大 第 7章 光纖通信新技術(shù) ２、反向泵浦方式 合波器 光隔離器 光隔離器 光濾波 器 泵浦光源 優(yōu)點：輸出光功率大 缺點：噪聲大 第 7章 光纖通信新技術(shù) 合波器 光隔離器 光隔離器 光濾波 器 泵浦光源 雙向泵浦方式 泵浦光源 第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 1）、功率增益 G=10