【正文】 λ 2 λ 4 第 7章 光纖通信新技術(shù) 二、 常用光濾波器的原理 （一）光纖布拉格光柵（ FBG） 原理： 基于光的干涉效應(yīng) 制造原理：在光纖的二氧化硅中加入具有光敏特性的鍺，用紫外 線照射使之折射濾呈現(xiàn)周期分布的光柵。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 二、常用光放大器及其工作波段 摻鉺光纖放大器（ EDFA） 摻鐠光纖放大器（ PDFA） 光纖拉曼放大器（ FRA） 半導體放大器（ SOA） 損耗 1310nm 1550nm 波長 SOA FRA EDFA PDFA 第 7章 光纖通信新技術(shù) 三、常用光放大器的結(jié)構(gòu)圖 耦合 器件 激活物質(zhì) 耦合 器件 泵浦源 光輸入 信號 放大光 信號 第 7章 光纖通信新技術(shù) 第二節(jié) 半導體光放大器 一、 工作原理： 在電泵浦源的作用下，半導體材料發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當遇到 外來光子激勵時，產(chǎn)生受激輻射，對光的能量進行放大 。 λ λ 二、放大波段 1270nm1670nm 三、 優(yōu)點 輸出光功率 大，工作穩(wěn)定 噪聲特性好，耦合容易 四、 缺點 光纖長度過大，于偏振態(tài)有關(guān) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 三、結(jié)構(gòu)圖與能帶圖 光波長耦合器 泵浦光 λ1 信號光 λ2 λ 1 λ 2 + 濾波器 放大信號光 λ 2 λ 1 λ 2 hν 1 hν 2 泵浦光 信號光 振動態(tài) 光聲子 第 7章 光纖通信新技術(shù) 一、什么是摻鉺光纖放大器 工作波長： １５３０ nm～１５６０ nm 第四節(jié) 、 摻鉺光纖放大器 ＥＤＦＡ是在石英光纖中摻入 Er元素，在泵浦光的激勵下， 對特定波長的信號光進行放大。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 四、工作原理 Ｅ１ Ｅ２ Ｅ３ 能量 基態(tài) 泵浦光 亞穩(wěn)態(tài) 激發(fā)態(tài) 受激吸收 無輻射躍遷 輸入光信號 受激輻射 輸出光放大信號 光聲子 在泵浦光源的激勵下，摻鉺光纖基級上的電子產(chǎn)生 受激吸收 被激發(fā)到到高的激發(fā) 能級上，繼而馬上下降到稍低的亞穩(wěn)態(tài)級，與基級形成 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 ， 當信號 光滿足 hν =Eg時，將產(chǎn)生 受激輻射 激發(fā)同頻同偏振方向的光子，從而對光產(chǎn)生放大。 在氟化物光纖中摻入 Pr離子，使之在泵浦光的激勵 下對特定波長的信號光進行放大。 具有放大器自動增益均衡 （ 控制 ） 功能 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) EDFA的特性 工作波長于光纖最小損耗窗口一致，在光纖通信中獲得很好的應(yīng)用。解決的辦法由三種： 1。研究發(fā)現(xiàn)，石英光纖具有很寬的受激拉曼散射（ SRS）增益譜，并在 13THz附近有一較寬的主峰。并聯(lián) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 涉及問題 1。與光纖長度和增益成正比，因此會限制最大增益（ 1015dB)。當溫度高與室溫時，光纖中的光子在泵浦作用下會產(chǎn)生自發(fā)放大，尤其是泵浦波長接近信號波長時更加明顯，因此在寬帶放大器設(shè)計中不可忽視 . 噪聲 第 7章 光纖通信新技術(shù) 主要工作 1。 合理 選擇 不符合 符合 信號波長，新到個數(shù) n 泵浦波長范圍 m 個泵浦 給定泵浦功率范圍 ????pipVpVpVpAgPPadzdP????1 ????pisVsVsVpAgPPadzdP?????12 條件 第 7章 光纖通信新技術(shù) 合理簡化的模型 ????pipVpVpVpAgPPadzdP????1 ?????????????????????????????????????????????????????????1])(e x p[114)(1])(e x p[11)(2)(kThAgPhPPAgPkThPPAghPPAgPPPadzdPVVVVvV??????????? ???????? ???????? ??????? ???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) 波分復用技術(shù) 一、 WDM系統(tǒng)的概況 二、 WDM復用器件 角色散型（光刪型） 干涉型 單模光纖耦合器型 第 7章 光纖通信新技術(shù) 一、 WDM系統(tǒng)的概況 WDM是有效的擴大傳輸容量的方法 第 7章 光纖通信新技術(shù) WDM使單纖傳輸容量產(chǎn)生飛躍 480 Gb/s C + L Band 200 ch. ~2 Tb/s ~1 Tb/s ~4 Tb/s 50 GHz spacing 100 ch. 25 GHz spacing 40Gb channels ~12 Tb/s Spectrally Efficient Modulation ~8 Tb/s GHz spacing C + L + S Band 2022 ~16 Tb/s 80Gb channels 2022 ~4 Tb/s ~8 Tb/s 第 7章 光纖通信新技術(shù) 波分復用頻帶 1） WDM， DWDM和 FDM 2） DWDM的復用頻帶 (15351560) nm region called Cband, (15701610) nm region called Lband , (14801520) nm region called Sband 1530 nm 1540 nm 1550 nm 1560 nm 1570 nm 1580 nm 1590 nm 1600 nm 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光信道 中心波長 中心頻率 ? 1 1548 .51 nm TH z * ? 2 1549 .32 nm TH z ? 3 1550 .12 nm TH z * ? 4 1550 .92 nm TH z ? 5 1551 .72 nm TH z * ? 6 1552 .52 nm TH z ? 7 1553 .33 nm TH z * ? 8 1554 .13 nm TH z ? 9 1554 .94 nm TH z * ? 10 1555 .7 5 nm TH z ? 11 1556 .55 nm TH z * ? 12 1557 .36 nm TH z ? 13 1558 .17 nm TH z * ? 14 1558 .98 nm TH z ? 15 1559 .79 nm TH z * ? 16 1560 .61 nm TH z DWDM系統(tǒng)的標準波長 第 7章 光纖通信新技術(shù) 3) 波分復用系統(tǒng)構(gòu)成原理 ?1 ?2 ?N 波分復用器 ?1 ?2 ?N 波分解復用器 光功率放大器 光線路放大器 光線路放大器 光前置放大器 ?1 ?2 ?3 ?4 ?5 ?6 ?N 光譜 光譜 波長 波長 單信道 WDM信號 第 7章 光纖通信新技術(shù) 開放式和集成式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 集成式系統(tǒng)就是 SDH 終端具有滿足 口：標準的光波長、滿足長距離傳輸?shù)墓庠础?V代表很長距離 。39。 第 7章 光纖通信新技術(shù) N NN NN N發(fā)送模塊 接收模塊DXC發(fā)送模塊 接收模塊DXC12Nf111222NfNfNf波長變換器波分解復用器波分復用器波分解復用器波分復用器λ 1λ Mλ 2(a)(b)空間光開關(guān)矩陣M N M N開關(guān)矩陣典型的 OXC結(jié)構(gòu) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 發(fā)送模塊 接收模塊DXC接收模塊發(fā)送模塊DXCN NN NN NN NN NN N星型耦合器空間開關(guān)矩陣空間開關(guān)矩陣星型耦合器星型耦合器星型耦合器波長變換器可調(diào)諧濾波器可調(diào)諧濾波器(a) (b)Nf12NfNfNf1112221 12 2M M第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 光分叉復用（ OADM）節(jié)點 光分插復用器 OADM的功能是從傳輸設(shè)備中選擇地下路（ Drop）通往本地的信號，同時上路（ Add）本地用戶發(fā)往另一節(jié)點用戶的信號，同時不影響其它波長信道的傳輸，保持光域的透明性。 第 7章 光纖通信新技術(shù) ? 虛波長通道 （ VWP： Virtual Wavelength Path） 虛波長通道是指利用 OXC的波長轉(zhuǎn)換功能，使光通道在不同的波長復用段可以占用不同的波長，從而可以有效地利用各波長復用段的空閑波長來建立傳送請求，提高波長的利用率。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光傳輸段層 (OTS， Optical Transmission Section Layer) 該層為光信號在不同類型的光媒質(zhì) （ 如 、 、 ） 上提供傳輸功能 ， 同時實現(xiàn)對光放大器或中繼器的檢測和控制功能等 。 第 7章 光纖通信新技術(shù) S DH 通道層OXCOA DMDXC A DM電路層 ( 如 A T M 、 IP 等 ) W DM 光路層I P 路由器A T M S WW DM 系統(tǒng)XI T ONG第 7章 光纖通信新技術(shù) O C SO C SO C SO C Smmmmmo csOTUmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmo cso cro t s o t s o t so t r o t ro t ro m s o m so m ro m r o m smmmmmo t s o t so t r o t ro t ro m ro t s o t s o t so t r o t ro t ro m ro c rmmmmmo c ro c ro c ro c ro cro cs光復用段層O M S 光傳輸段層O T S光信道層O C ho c s O p ti c a l C h a n ne l S o ur c eo c r O p ti c a l C h a n ne l R e c i e v e ro m s O p ti c a l M u l t i pl e x S e c t i o n S o u r c eo ts O p ti c a l T r a ns m i s s i o n S e c ti o n S o u r c eo tr O p ti c a l T r a ns m i s s i o n S e c ti o n R e c i e ve ro m s O p ti c a l M u l t i pl e x S e c t i o n R e c i e ve rm O p ti c a l C h a n ne l M o n i to r 光網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)示例（用于提供端到端的連接〕第 7章 光纖通信新技術(shù) 通過光電轉(zhuǎn)換設(shè)備互連的光透明子網(wǎng)第 7章 光纖通信新技術(shù) （ 3） WDM光環(huán)形網(wǎng)絡(luò) ? 光網(wǎng)的保護分類 – 1＋ 1保護方案 1： 1保護方案 1： N保護方案