【正文】 空分光交換216。12 光開(kāi)關(guān)器件就是 Ti: LiNbO3定向耦合器型光開(kāi)關(guān)， 只是少用了一個(gè)輸入端而已。(a)時(shí)分復(fù)用 是把時(shí)間劃分成幀，每幀劃分成 N個(gè)時(shí)隙， 并分配給 N路信號(hào)，再把 N路信號(hào)復(fù)接到一條光纖上。所謂 時(shí)隙互換 ，就是把時(shí)分復(fù)用幀中各個(gè)時(shí)隙的信號(hào)互換位置。圖 (a)和 (b)分別示出 波長(zhǎng)選擇法交換波長(zhǎng)選擇法交換和 波長(zhǎng)變換法交換波長(zhǎng)變換法交換 的原理框圖。路由與波長(zhǎng)分配216。光傳送網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)光通道是一個(gè)波長(zhǎng)的端到端連接。 基本開(kāi)關(guān)單元 用 12或 22開(kāi)關(guān)單元可構(gòu)成較大規(guī)模的開(kāi)關(guān)矩陣（例） GateSW在 1?2 Switch轉(zhuǎn)換期間關(guān)閉，避免功率暫態(tài)傳至下一結(jié)點(diǎn)波長(zhǎng)選擇交叉連接器 WSXC波長(zhǎng)變換交叉連接器 WIXC波長(zhǎng)變換器216。216。光網(wǎng)絡(luò)的生存性 光網(wǎng)絡(luò)要實(shí)用化，必須具備如下重要性質(zhì)：216。 網(wǎng)絡(luò)的生存性是指網(wǎng)絡(luò)在發(fā)生各種故障情況下能夠維持可接受業(yè)務(wù)質(zhì)量的能力。一旦業(yè)務(wù)路由出現(xiàn)故障，端結(jié)點(diǎn)就利用備份路由和波長(zhǎng)恢復(fù)業(yè)務(wù)。 邊不相交通道恢復(fù)：保護(hù)通道與工作通道除了源宿結(jié)點(diǎn)相同外，不能有相同的鏈路和結(jié)點(diǎn)。 WDM光網(wǎng)絡(luò)的生存性策略：（ 1）保護(hù)倒換（適用于傳輸線(xiàn)路和環(huán)形網(wǎng)）；（ 2）利用 OXC重新選路進(jìn)行業(yè)務(wù)恢復(fù)（適用于網(wǎng)狀網(wǎng)）光網(wǎng)絡(luò)的生存性策略216。 可擴(kuò)容性：當(dāng)業(yè)務(wù)量增加時(shí)，在不中斷服務(wù)的情況下，可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量，包括增加結(jié)點(diǎn)數(shù)和復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)。 故障管理對(duì)于網(wǎng)元，故障管理功能包括：—— 監(jiān)視和檢測(cè)故障—— 聯(lián)系內(nèi)部與外部故障狀況—— 向管理者報(bào)告故障—— 構(gòu)成恢復(fù)機(jī)制對(duì)于管理者，必須：—— 通過(guò)報(bào)警分析、診斷測(cè)試進(jìn)行故障定位—— 找到可替換的設(shè)備或光纖—— 下達(dá)修復(fù)命令存在問(wèn)題： 對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，它不支持?jǐn)?shù)字信號(hào)的監(jiān)視，而僅靠光信號(hào)監(jiān)視來(lái)隔離故障是十分困難的，甚至是不可能的。對(duì)于具有（或部分具有）波長(zhǎng)變換能力的 OXC構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)，路由選擇有更多的自由度。它通過(guò)靜電的作用使可動(dòng)的微鏡面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變?nèi)肷涔獾膫鞑シ较颉?光開(kāi)關(guān)：多光纖輸入輸出，每路光纖中可以是多波長(zhǎng)信號(hào)，交換的基本單位是一路光纖的容量。?光復(fù)用段層：保證相鄰兩個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用設(shè)備間多波長(zhǎng)復(fù)用光信號(hào)的完整傳輸，負(fù)責(zé)該段的 OAM。光分插復(fù)用設(shè)備（ OADM）216。波分光交換 (或交叉連接 )是以波分復(fù)用原理為基礎(chǔ)，采用波長(zhǎng)選擇或波長(zhǎng)變換的方法實(shí)現(xiàn)交換功能的。時(shí)分光交換 時(shí)分光交換 是以時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)，用時(shí)隙互換原理實(shí)現(xiàn)交換功能的。 ? 圖 ? (c)典型光開(kāi)關(guān)是用鈦擴(kuò)散在鈮酸鋰 (Ti: LiNbO3)晶片上形成兩條相距很近的光波導(dǎo)構(gòu)成的，并通過(guò)對(duì)電壓的控制改變輸出通路。要徹底解決高速光纖通信網(wǎng)存在的矛盾，只有實(shí)現(xiàn)全光通信，而光交換是全光通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前的商用光纖通信系統(tǒng)，單信道傳輸速率已超過(guò) 10 Gb/s， 實(shí)驗(yàn) WDM系統(tǒng)的傳輸速率已超過(guò) Tb/s。如圖 所示，它由兩個(gè)多端口耦合器和連接它們的陣列波導(dǎo)構(gòu)成。馬赫 曾德?tīng)柛缮鎯x (MZI)四級(jí) MZI? 216。馬赫 曾德?tīng)柛缮鎯x (MZI: Mach? Zehnder Interferometer)使用兩條不同長(zhǎng)度的干涉路徑來(lái)決定不同的波長(zhǎng)輸出。 216。 Resonant216。 法布里 珀羅 (FP: Fabry? Perot)濾波器 是由兩塊平行放置的高反射率的鏡面形成的腔構(gòu)成的，如圖 。 ? 圖 由于光纖長(zhǎng)度隨溫度變化稍微有些變化， 光纖布光纖布喇格光柵喇格光柵 的溫度系數(shù)的典型值為 102nm/℃。光纖光柵可以分為 短周期短周期 (short?? period)光纖光光纖光柵柵 和 長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期 (long?? period)光纖光柵光纖光柵 。(a) 圖 ?? 216。216。 如圖 示，設(shè)兩個(gè)相鄰縫隙間的距離即柵距為 a, 光源離光柵平面足夠遠(yuǎn) (相對(duì)于 a而言 )， 入射角為 θi，衍射角為 θd，通過(guò)兩相鄰縫隙對(duì)應(yīng)光線(xiàn)的光程差由 ( )決定，而其中 m為整數(shù)，當(dāng) a和 θi一定時(shí)，不同的 θd對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng) λ，也就是說(shuō)，像面上的不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng)，于是可用作WDM中的解復(fù)用器。在 WDM系統(tǒng)中，光柵主要用在解復(fù)用器中，以分離出各個(gè)波長(zhǎng)。216。在大多數(shù)系統(tǒng)中，光的偏振態(tài)隨機(jī)變化，如果濾波器的插入損耗與 光的偏振有關(guān) (PDL: Polarization dependent Loss), 則輸出光功率將極其不穩(wěn)定。 216。波長(zhǎng)路由器 是 波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò) (Wavelength(c)? 波長(zhǎng)路由器中應(yīng)用 波長(zhǎng)路由器l 1,l 2,l 3,l 4l 1,l 2,l 3,l 41 1 1 12 2 2 2l 1,l 2,l 3,l 42 1 1 2l 1,l 2,l 3,l 41 2 2 1216。? 光濾波器與光波分復(fù)用器216。另外，對(duì)已建成的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容方便，只要原系統(tǒng)的功率余量較大，就可進(jìn)一步增容而不必對(duì)原系統(tǒng)作大的改動(dòng)。1. 充分利用光纖的巨大帶寬資源 ?216。③ 日本富士通 (Fujitsu): 128路 Gb/s， 經(jīng)過(guò) ? C和 L波帶注：， 用分布喇曼放大 (DRA: Distributed Raman Amplification), 傳輸距離達(dá) 6140 km=840 km。 nITUT CWDM的波長(zhǎng)分配方案DWDMnITUT 規(guī)定了 DWDM的波長(zhǎng)分配方案n波長(zhǎng)間隔包括200GHz,100GHz,50GHzn目前長(zhǎng)距離系統(tǒng)主要使用 Cband(1530nm~1565mn)和 Lband(1565nm~1625nm)的波長(zhǎng)ITU－ T DWDM 標(biāo)稱(chēng)波長(zhǎng) 頻率 (THz) 波長(zhǎng) (nm) 頻率 (THz) 波長(zhǎng) (nm) 頻率 (THz) 波長(zhǎng) (nm) 頻 率 間 隔 =100GHz 波 長(zhǎng) 間 隔 約 WDM系統(tǒng)波長(zhǎng)信道中心頻率 216。 ?波長(zhǎng)計(jì)劃分類(lèi)n 簡(jiǎn)單 WDM（簡(jiǎn)稱(chēng) WDM）： 1310nm/1550nm，用于 PON接入網(wǎng)絡(luò)n CWDM（ Coarse WDM）：傳統(tǒng)的 CWDM: 850nm窗口，主要用于多模光纖的接入網(wǎng)中WWDM (Wide WDM): 10GE WAN城域 CWDM:主要用于城域網(wǎng)n DWDM (Dense WDM ）主要用于長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單 WDM：主要用于采用單纖雙向傳輸方式的光纖接入網(wǎng)中（如 PON），在上下行方向采用不同的波長(zhǎng)， 1310nm為上行波長(zhǎng)（用戶(hù)到中心局）； 1550nm為下行波長(zhǎng) (用戶(hù)到中心局 )。 接收機(jī)不但要滿(mǎn)足一般接收機(jī)對(duì)光信號(hào) 靈敏度、過(guò)載功率 等參數(shù)的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號(hào)。用 摻鉺光纖放大器 (EDFA)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行 中繼放大 。WDM 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) ? 實(shí)際的 WDM 系統(tǒng)主要由五部分組成： 光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) ，如下圖所示。 ? (7)工作波長(zhǎng)范圍 ()()其中 Pj為發(fā)送進(jìn)輸入端口的光功率， Pr為從同一個(gè)輸入端口接收到的返回光功率。 ??? 3. 光波分復(fù)用器的性能參數(shù)216。如圖 所示，所用波長(zhǎng)相互分開(kāi)， 以實(shí)現(xiàn)雙向全雙工的通信。216。216。216。目前， “摻鉺光纖放大器 (EDFA)+密集波分復(fù)用 (WDM)+非零色散光纖 (NZDSF，即 纖 )+光子集成 (PIC)”正成為國(guó)際上長(zhǎng)途高速光纖通信線(xiàn)路的主要技術(shù)方向。216。216。中心波長(zhǎng)在 216。發(fā)展迅速的各種新型業(yè)務(wù) (特別是高速數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù) )對(duì)通信網(wǎng)的帶寬 (或容量 )提出了更高的要求。 中繼放大器中繼放大器 （ LA： Line Amplifier）在光纖線(xiàn)路上每隔一定的距離設(shè)置一個(gè)光纖放大器，以延長(zhǎng)干線(xiàn)網(wǎng)的傳輸距離）216。216。 EDFA的主要優(yōu)點(diǎn)有： ?216。泵浦光功率反向泵浦雙向泵浦輸出光功率同向泵浦(a)轉(zhuǎn)換效率的比較Fn輸出光功率雙向泵浦反向泵浦同向泵浦亞穩(wěn)態(tài) （ 1530nm）泵 浦 態(tài) （ 980nm）無(wú)輻射躍遷粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布泵浦光鉺離子在 980nm光泵浦下 受激吸收 演示基 態(tài) 20世紀(jì) 80年代末期，波長(zhǎng)為 μm的 摻鉺 (Er)光纖放大器 (EDFA： Erbium Doped Fiber Amplifier)研制成功并投入實(shí)用，把光纖通信技術(shù)水平推向一個(gè)新高度，成為光纖通信發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。光纖通信新技術(shù)返回主目錄光時(shí)分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)為什么要進(jìn)行光信號(hào)放大？7. 1 光纖光放大器光接收機(jī) 光發(fā)射機(jī)電放大器光光電 電光放大器光 光早期：現(xiàn)代：光放大器優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)小型化，容易與其它半導(dǎo)體器件集成性能與光偏振方向有關(guān)，器件與光纖的耦合損耗大半導(dǎo)體光放大器(SOA)光纖光放大器摻雜光纖放大器拉曼光纖放大器 216。nm）亞穩(wěn)態(tài) （