世界全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告(編輯修改稿)
2024-10-09 12:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 WDM光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵光器件主要有波長可調(diào)光源、波長可調(diào)濾波器、波長轉(zhuǎn)換器件和波長選路和交換器件等幾種。 波長可調(diào)光源可任意控制信道波長，方便準(zhǔn)確地控制頻道間隔，其特性要求包括快速調(diào)諧速率，寬的調(diào)諧范圍，低功率消耗和低成本等，主要有以下多種實(shí)現(xiàn)方式 : 機(jī)械調(diào)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(diào)諧方式為空腔內(nèi)機(jī)械式調(diào)諧，調(diào)諧范圍幾乎是全部的有源半導(dǎo)體激光器范圍，調(diào)諧時(shí)間較長，達(dá)毫秒級(jí)。只適用于電路交換 WDM網(wǎng)絡(luò)。 聲光和電光調(diào)諧激光器：其原理是利用聲光或電光效應(yīng)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(diào)諧激光器的調(diào)諧時(shí)間是數(shù)十微秒，調(diào)諧范圍受激光器產(chǎn)生頻率的范圍和濾波器可選波長范圍所限。電光調(diào)諧激光器的調(diào)諧時(shí)間接近十億分之一秒，可用于分組交換網(wǎng)絡(luò)。 注入電流調(diào)諧激光器：其原理是在發(fā)射激光區(qū)域放置一個(gè)衍射光柵，通過電流注入使光柵折射率發(fā)生改變，進(jìn)行波長調(diào)諧。調(diào)諧時(shí)間少于10ns，交換時(shí)間 ，調(diào)諧范圍 4nm。 光子集成多量子阱快速交換光源：它采用兩個(gè)可調(diào)諧激光器和高速開關(guān)裝置（其速率決定整個(gè)交換速率）的雙工發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)，可克服交換時(shí)間和可調(diào)諧性之間的沖突。 陣列光 源：也稱為多頻激光器，由一個(gè) 1N光復(fù)用器結(jié)合在一起的 N個(gè)半導(dǎo)體光放大器組成，該結(jié)構(gòu)在兩端設(shè)有鏡面，形成了一個(gè)空腔，其本質(zhì)上是 N獨(dú)立的激光器，波長被精密地鎖在一起。有采用波導(dǎo)光柵路由器（ WGR）和采用 DFB激光器兩種實(shí)現(xiàn)方式。 波長可調(diào)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(jié)構(gòu)，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(nèi)產(chǎn)生峰值和零值。 FP濾波器由兩個(gè)高反射面之間形成的諧振腔構(gòu) 成。 基于模式耦合的可調(diào)濾波器：這種濾波器可基于聲光、電光或磁光效應(yīng)等各種模式耦合。入射光首先經(jīng)一個(gè)單模式處理，如橫電（ TE）模式。通過周期擾動(dòng)，將其轉(zhuǎn)換成另一模式，如橫磁（ TM）模式。利用聲、電或磁場可以產(chǎn)生取決于相關(guān)效應(yīng)的周期擾動(dòng)。在這些擾動(dòng)下，只能滿足波型耦合條件的極窄波長范圍之內(nèi)的光波能夠通過，從而導(dǎo)致了高選擇性的波長輸出。 基于半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的可調(diào)濾波器：半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)提供了光譜濾波功能，它決定著結(jié)構(gòu)內(nèi)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(diào)諧 結(jié)構(gòu)的速率很慢。 液晶可調(diào)濾波器：這種濾波器具有成本低、調(diào)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(jī)械伸展方式進(jìn)行輕度和慢速的調(diào)諧。 除此以外，上述 AWG與 MFL激光器一起也可組成一個(gè)濾波器，而且如果與熱光開關(guān)（ thermooptic switch）一起應(yīng)用還可當(dāng)作一個(gè)解復(fù)用器使用。級(jí)聯(lián)馬赫 曾德爾干涉計(jì)也可用作可調(diào)諧濾波器，其調(diào)諧范圍達(dá)十億分之一米級(jí)，調(diào)諧時(shí)間是數(shù)個(gè)十億分之一秒。 波長轉(zhuǎn)換將成為光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)基本功能，可進(jìn)行透明的互操作、解決波長爭用、波長路由選定，以及在動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)模式下較好地利用網(wǎng)絡(luò)資源。尤其是對(duì)大容量、多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀網(wǎng)，采用波長變換器能大大降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率。波長變換技術(shù)應(yīng)具備的基本特點(diǎn)： 對(duì)光信號(hào)透明； 對(duì)輸入光信號(hào)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?yàn)榱悖? 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(shí)現(xiàn)簡單、工作穩(wěn)定，波長變換器價(jià)格合理。 波長變換有光 /電 /光波長轉(zhuǎn)換和全光波長轉(zhuǎn)換兩大類型。 /電 /光波長轉(zhuǎn)換；光 /電 /光波長轉(zhuǎn)換在普通的 WDM光傳輸系統(tǒng)中經(jīng)常用到，當(dāng)光發(fā)射機(jī)的輸出波長不能滿足密集波分復(fù)用 (DWDM)傳輸?shù)男枰獣r(shí)，需采用光轉(zhuǎn)發(fā)器 (OTU)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。光 /電 /光（ O/E/O）波長變換器相當(dāng)于光傳輸線路中的 1R或 3R中繼器。在光網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)需要對(duì)某一波長的光信號(hào)進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換時(shí)，先用光電檢測器接收該光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光 /電 (O/E)轉(zhuǎn)換；然后將信號(hào)調(diào)制到所需波長的激光器發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)電 /光 (E/O)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)波長變換。這種類型的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)原理簡單、輸入光功率
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