【正文】 部更加平坦 ， 邊緣更尖銳 。 功率傳遞函數(shù) TFP(f)是頻率 f的周期函數(shù)， f滿足 fτ=k/2， k為正整數(shù)時，傳遞函數(shù) TFP(f)的值處在波峰 (通帶 )上。 2. 長周期光纖光柵：纖芯中正向傳輸模的能量耦合到包層正向傳輸模，包層模沿光纖傳輸時易消逝，相應波長位置的光波被衰減，出現(xiàn)一些損耗峰。 d：位相版寫入光柵：當用光束照射位相版時 ， 光束分離成各個不同的衍射級 ， 衍射級相互干涉可將光柵寫入光纖 。 一個波的能量可耦合到另一個波中 。 2. 濾波器的通帶對溫度的變化不敏感 。 4. 降低器件的超高速要求 5. 高度的組網(wǎng)靈活性 、 經(jīng)濟性和可靠性 光濾波器與光波分復用器 光濾波器的應用：單純的濾波應用 、 波分復用 /解復用器中應用和波長路由器中應用 。 接收端 ， 光前置放大器 (PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號 ， 分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信號 。 6. 信道寬度：光源間為避免串擾應具有的波長間隔。 設置光分插復用器 (OADM)或光交叉連接器 (OXC)， 使各波長光信號進行合流與分流 ， 實現(xiàn)波長的上下路(Add/Drop)和路由分配 ， 合理插入或分出信號 。 2. WDM系統(tǒng)的基本形式 將不同波長的信號結(jié)合在一起經(jīng)一根光纖輸出的器件稱復用器 (也叫合波器 )。km－1)…在光纖兩個低損耗傳輸窗口：波長為 (～)的窗口 ， 相應的帶寬 為中心波長和相應的波段寬度 ， c 為真空中光速 ) 為17700GHz；波長為 (～ )的窗口 ，相應帶寬為 12500GHz。 用于多信道傳輸時， 隔離度大，無串擾，適用于波分復用系統(tǒng)。 隔離器作用是防止光反射 ， 保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作和減小噪聲 ， 要求插入損耗小 ， 反射損耗大 。m－1 )( b )( a )截面 / (10－25m2)4. 激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定， Er3+很快返回到能級 2。 光放大器有半導體光放大器和光纖放大器兩種類型。 1. 摻鉺光纖 (EDF)中 ， 鉺離子 (Er3+)有三個能級： 能級 1代表基態(tài) ， 能量最低；能級 2是亞穩(wěn)態(tài) ， 處于中間能級；能級 3代表激發(fā)態(tài) ， 能量最高 。 5. 為提高放大器增益， 應提高對泵浦光的吸收，使基態(tài) Er3+盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)。 圖 4 摻鉺光纖放大器增益 、 噪聲指數(shù)和輸出光功率與輸 入光功率的關系曲線 － 1 0 . 0－ 40－ 5 . 00 . 05 . 01 0 . 01 5 . 02 0 . 02 5 . 03 0 . 03 5 . 0－ 35 － 30 － 25 － 20 － 15 － 10 － 5 0IIIII I I噪聲指數(shù) / d B輸出光功率 / d B m增益 / d B輸入光功率 / d B m增益 / dB摻鉺光纖放大器的優(yōu)點和應用 1. 工作波長落在光纖通信最佳波段 (1500～ 1600 nm)；主體是一段光纖 (EDF)， 與傳輸光纖的耦合損耗很小 ， 可達 。 “ 波分復用 +光纖放大器 ” 可充分利用光纖帶寬增加傳輸容量 。 該系統(tǒng)是在 1550 nm波長區(qū)段內(nèi) ， 同時用 8， 16或更多個波長在一對光纖上構(gòu)成光通信系統(tǒng) ， 其中各個波長間的間隔為 、 。 WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成： 1. 雙纖單向傳輸：在發(fā)送端將載有信息的 、 不同波長已調(diào)光信號 λ1,λ2,…,λn通過光復用器組合 ， 在一根光纖中單向傳輸 。 010 l g ( ) ( 1 )iP dBP? ?1. 插入損耗：由于增加光波分復用器 /解復用器產(chǎn)生的附加損耗 ， 定義為該無源器件的輸入和輸出端口之間的光功率之比 ， 即 3. 光波分復用器的性能參數(shù) 波分復用器的基本要求：插入損耗小 ， 隔離度大 ， 帶內(nèi)平坦 ， 帶外插入損耗變化陡峭 ， 溫度穩(wěn)定性好 ， 復用通路數(shù)多 ， 尺寸小等 。 OTU輸出端滿足 ， 即標準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)放大輸出多路光信號 。 1. 發(fā)送端 ， 插入本結(jié)點產(chǎn)生的波長為 λs(1510nm)的光監(jiān)控信號 ， 與主信道的光信號合波輸出； 2. 接收端，將接收到的光信號分離，輸出 λs(1510 nm)波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務信道光信號。 路由器交換波長 λ1和 λ4 ：在輸入端口 1上的波長中 ， 若λ12和 λ13由輸出端口 1輸出 ， λ11和 λ14由輸出端口 2輸出；在輸入端口 2上的波長中 ， 若 λ22和 λ23由輸出端口 2輸出 ，則 λ21和 λ24由輸出端口 1輸出 。 圖 11 由波分復用器構(gòu)成靜態(tài)路由器 ?1?2?3?4?1, ?2, ?3, ?41 1 1 1?1, ?2, ?3, ?42 2 2 2?1, ?2, ?3, ?42 1 1 2?1, ?2, ?3, ?41 2 2 1解復用器 復用器 圖 12 光濾波器的 1 dB帶寬 － 400 . 9 9 6 0 . 9 9 8 1 1 . 0 0 2 1 . 0 0 4－ 30－ 20－ 100通帶邊緣20 dB帶寬串擾能量3 dB帶寬1 dB帶寬相鄰信道1 d B3 d B?0 / ?濾波器的幅度傳輸特性 / dBa：用于將光分離為不同波長的單色光 。 圖 15 布喇格光柵的反射譜 (a) 均勻折射率情形； (b) 變跡折射率情形 0 2 4－ 2－ 4－ 40－ 30－ 20－ 100( a )( b )△ ? / △△ ? / △0 2 4－ 2－ 4－ 40－ 30－ 20－ 100反射功率譜 / dB反射功率譜 / dB如圖：具有幾個波長的光同時傳輸?shù)焦饫w布喇格光柵上 ， 只有波長等于布喇格波長的光才反射 ， 其它的光全部透射 。 光纖光柵分短周期光纖光柵和長周期光纖光柵 3. 光纖布喇格光柵特點是損耗低，波長準確度高 (可達 177。 設纖芯中模的傳輸常數(shù) (單模光纖 )為 β， p階包層模的傳輸常數(shù)為 ， 相位匹配條件為 pc?已知傳輸光波長和纖芯 、 包層模的有效折射率 ， 可設計合適 Λ值的長周期光柵滿足需要 。 改變腔長有機械移鏡和用壓電材料 (PZT)兩種辦法 。 級聯(lián)幾個 MZI后 ， 由于波長隨溫度和時間變化漂移 ，串擾性能不如理想情況 ， 級聯(lián)后的窄帶 MZI的通帶不平坦 。 LL ????? ???? 22?? kL ?? ??? n2?)(2cos2sin)()(221211???????????????????LLfTfT??其中 f為光頻率。 2. MZI是 AWG在 n=m=2情形的特例 。 聲波傳播引起媒質(zhì)的密度周期性變化 ，其變化周期等于聲波波長 ， 相當于形成布喇格光柵 。 )/(20 nl ??? ??AOTF的功率傳遞函數(shù)為 22si n [ 1 ( 2 / )2( ) ( 18 )1 2 /T? ??? ????? ??圖 29 AOTF的功率傳遞函數(shù) － 4 － 2 0 2 4－ 40－ 30－ 20－ 100△ ? / ?功率傳遞函數(shù) / dB與偏振無關的 AOTF可用作 2 2波長路由器 ， 滿足布喇格條件的波長被交換 ， 若同時發(fā)射幾個聲波 ， 有幾個光波長同時滿足布喇格條件 ， 在單個器件上可同時完成幾個波長的交換 。 由 4個 1 2光開關器件組成 2 2光交換模塊 ， 1 2 光開關器件是 Ti: LiNbO3定向耦合器型光開關 ，只是少用一個輸入端 。 每條光纖承載 W個波長的光信號 。 光纖傳輸理論：假設光纖折射率 n和入射光強 (光功率 )無關 ， 保持不變 。光纖中電102206222210)/(10,)/(10???????EnnnnmVVmn( ) 2( ) [ ( ) ] ( 21 )tLt n ttt????? ? ?? ? ? ? ? ???使脈沖不同部位產(chǎn)生不同相移的特性， 稱自相位調(diào)制 (SPM)。比例于一階色散，描述線的運動速度。圖 35 單模光纖的色散特性 － 20－ 10010201 . 1 1 . 2 1 . 4 1 . 5 1 . 6 1 . 7－ 20－ 1001020色散位移光纖普通光纖?0 / (ps2 具有負啁啾的光脈沖通過反常色散光纖時，前部 (頭 )傳播得快，后部 (尾 )傳播得慢， “ 紫 ” 頭和 “ 紅 ” 尾逐漸分離， 脈沖被展寬。 圖 371 光孤子通信系統(tǒng)構(gòu)成方框圖； 孤子源 調(diào)制脈沖源E D F A隔離器探測光纖傳輸系統(tǒng)E D F A E D F A E D F A( a )E D F A光纖E D F A光纖E D F A光纖→光隔離器調(diào)制器→鎖模激光器E D F A光隔離器1 d B耦合器微波頻譜分析儀( b )2 5 k m 2 5 k m 2 5 k m孤子源 調(diào)制脈沖源E D F A隔離器探測光纖傳輸系統(tǒng)E D F A E D F A E D F A( a )E D F A光纖E D F A光纖E D F A光纖→光隔離器調(diào)制器→鎖模激光器E D F A光隔離器1 d B耦合器微波頻譜分析儀( b )2 5 k m 2 5 k m 2 5 k m圖 372 循環(huán)光纖間接光孤子實驗系統(tǒng)圖 光孤子源提供脈沖寬度為 ps數(shù)量級 ， 有規(guī)定的形狀和峰值 。 相干檢測原理 相干檢測原理：光接收機接收的信號光和本地振蕩器產(chǎn)生的本振光經(jīng)混頻器作用后 ， 光場發(fā)生干涉 。 中頻信號功率分量帶有信號光的幅度 、 頻率或相位信息 ， 在發(fā)射端 ， 無論采取什么調(diào)制方式 ， 都可從中頻功率分量反映出來 。選擇 fIF(=ωIF/2π)在微波范圍 。 圖 40 ASK、 PSK和 FSK調(diào)制方式比較 1 0 01 10( a )( b )( c )( d )電二進制信號A S KPSKFSK? ASK相干通信系統(tǒng)用外調(diào)制器實現(xiàn) ， 輸出光信號幅度隨基帶信號變化 ， 相位保持不變 。 ， 稱差分相移鍵控 (DPSK)。 相干檢測的解調(diào)方式有兩種： 同步解調(diào)和異步解調(diào) 。 2Ti2ni系統(tǒng)總平均噪聲功率 (均方噪聲電流 )為 2 2222 ( 38 )2 ( )ac sLn L d TI ppSNRI e p I B I??????外差檢測的信噪比 光檢測器的響應度 ρ=ηe/hf, η為光檢測器量子效率 ， e和hf為電子電荷和光子能量；等效噪聲帶寬 B=fb/2， fb為傳輸速率 ， 平均信號光功率 〈 PS〉 用每比特時間內(nèi)光子數(shù) NP表示為 ( 40 )S P bP N hff?相干光接收機噪聲由本振光功率 PL引入的散粒噪聲支配 ，與信號光功率大小無關 ， 式 (38)中 Id和 〈 i2T〉 項可略去 ，得 SP 39SNReB?? （）把上述關系代入式 (39)得到 2 ( 41 )pSN R N??零差檢測的平均信號光功率是外差檢測的 2倍 ， 其信噪比 4 ( 42)PSNR N??2. 誤碼率： 由信噪比 (SNR)確定 。如果使用損耗為 dB/km光纖 ， 無中繼傳輸距離達250 km。 1. 系統(tǒng)光源是超短光脈沖光源 ， 由光分路器分成 N束 ，各支路電信號被調(diào)制到各束超短光脈沖上 ， 通過光延遲線陣列 ， 使各支路光脈沖精確地按預定要求在時間上錯開 。 3. 若不同網(wǎng)絡由不同的組織管理 ， 可在網(wǎng)絡間使用波長變換器 ， 協(xié)調(diào)波長分