世界全光網(wǎng)絡發(fā)展趨勢分析報告(編輯修改稿)
2025-10-09 12:18 本頁面
【文章內容簡介】 WDM光網(wǎng)絡中的關鍵光器件主要有波長可調光源、波長可調濾波器、波長轉換器件和波長選路和交換器件等幾種。 波長可調光源可任意控制信道波長，方便準確地控制頻道間隔，其特性要求包括快速調諧速率，寬的調諧范圍，低功率消耗和低成本等，主要有以下多種實現(xiàn)方式 : 機械調諧激光器：是最早的解決方案之一，一般采用法布里 珀羅（ FabryPerot）空腔，調諧方式為空腔內機械式調諧，調諧范圍幾乎是全部的有源半導體激光器范圍，調諧時間較長，達毫秒級。只適用于電路交換 WDM網(wǎng)絡。 聲光和電光調諧激光器：其原理是利用聲光或電光效應改變外腔折射率，折射率的變化可擇性地通過特定波長的光 。聲光可調諧激光器的調諧時間是數(shù)十微秒，調諧范圍受激光器產生頻率的范圍和濾波器可選波長范圍所限。電光調諧激光器的調諧時間接近十億分之一秒，可用于分組交換網(wǎng)絡。 注入電流調諧激光器：其原理是在發(fā)射激光區(qū)域放置一個衍射光柵，通過電流注入使光柵折射率發(fā)生改變，進行波長調諧。調諧時間少于10ns，交換時間 ，調諧范圍 4nm。 光子集成多量子阱快速交換光源：它采用兩個可調諧激光器和高速開關裝置（其速率決定整個交換速率）的雙工發(fā)射機結構，可克服交換時間和可調諧性之間的沖突。 陣列光 源：也稱為多頻激光器，由一個 1N光復用器結合在一起的 N個半導體光放大器組成，該結構在兩端設有鏡面，形成了一個空腔，其本質上是 N獨立的激光器，波長被精密地鎖在一起。有采用波導光柵路由器（ WGR）和采用 DFB激光器兩種實現(xiàn)方式。 波長可調濾波器是插入和分出波長的重要器件，主要有以下幾種：法布里 珀羅（ FabryPerot）濾波器：這是一種非常好的濾波器結構，其工作原理是局部光束干涉。光束先分路，再自相干涉，從而在頻域內產生峰值和零值。 FP濾波器由兩個高反射面之間形成的諧振腔構 成。 基于模式耦合的可調濾波器：這種濾波器可基于聲光、電光或磁光效應等各種模式耦合。入射光首先經一個單模式處理，如橫電（ TE）模式。通過周期擾動，將其轉換成另一模式，如橫磁（ TM）模式。利用聲、電或磁場可以產生取決于相關效應的周期擾動。在這些擾動下，只能滿足波型耦合條件的極窄波長范圍之內的光波能夠通過，從而導致了高選擇性的波長輸出。 基于半導體激光器結構的可調濾波器：半導體激光器結構提供了光譜濾波功能，它決定著結構內的縱向波型選擇性。諧振頻率受電流注入或溫度變化的影響而發(fā)生改變，溫度調諧 結構的速率很慢。 液晶可調濾波器：這種濾波器具有成本低、調諧范圍大（ 40nm）、功耗低（ 1mW）但速率卻不夠快。 光纖布拉格光柵（ FBGs）：大多數(shù)都是固定濾波器，但也可以用溫度或機械伸展方式進行輕度和慢速的調諧。 除此以外，上述 AWG與 MFL激光器一起也可組成一個濾波器，而且如果與熱光開關（ thermooptic switch）一起應用還可當作一個解復用器使用。級聯(lián)馬赫 曾德爾干涉計也可用作可調諧濾波器，其調諧范圍達十億分之一米級，調諧時間是數(shù)個十億分之一秒。 波長轉換將成為光網(wǎng)絡節(jié)點中的一個基本功能，可進行透明的互操作、解決波長爭用、波長路由選定，以及在動態(tài)業(yè)務模式下較好地利用網(wǎng)絡資源。尤其是對大容量、多節(jié)點的網(wǎng)狀網(wǎng)，采用波長變換器能大大降低網(wǎng)絡的阻塞率。波長變換技術應具備的基本特點： 對光信號透明； 對輸入光信號功率要求不苛刻，并且偏振敏感度低； 變換速率高 (10Gb/s或者更高 )； 光信噪比和消光比的惡化程度較低或為零； 波長變換的范圍寬，既可以向長波長變換，也可以向 短波長變換； 波長變換系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、工作穩(wěn)定，波長變換器價格合理。 波長變換有光 /電 /光波長轉換和全光波長轉換兩大類型。 /電 /光波長轉換；光 /電 /光波長轉換在普通的 WDM光傳輸系統(tǒng)中經常用到，當光發(fā)射機的輸出波長不能滿足密集波分復用 (DWDM)傳輸?shù)男枰獣r，需采用光轉發(fā)器 (OTU)進行轉換。光 /電 /光（ O/E/O）波長變換器相當于光傳輸線路中的 1R或 3R中繼器。在光網(wǎng)絡中，當需要對某一波長的光信號進行波長轉換時，先用光電檢測器接收該光信號，實現(xiàn)光 /電 (O/E)轉換；然后將信號調制到所需波長的激光器發(fā)射出去，實現(xiàn)電 /光 (E/O)轉換，從而實現(xiàn)波長變換。這種類型的主要優(yōu)點是系統(tǒng)原理簡單、輸入光功率
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