【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 飽和光控制技術(shù) 光功率 檢測(cè)控制 輸入光功率檢測(cè) 輸出光功率檢測(cè) Pin Pout 泵浦激光器 EDF 第 7章 光纖通信新技術(shù) 1510 nmW D M W D M W D M W D M W D M W D MW D M泵浦源 泵浦源 泵浦源均 衡 D CF控 制 電 路1510 nm性 能 監(jiān) 測(cè) 告 警微 處 理 器 P I N P I N摻 鉺 光 纖 摻 鉺 光 纖一種實(shí)用 EDFA的組成方案 色散補(bǔ)償光纖 第 7章 光纖通信新技術(shù) 光線放 (OLA) 增益 G=20~25dB Pout=+17dBm 增益 G=20~25dB Pin=28dBm ATT 增益 G=20~25dB Pout=+17dBm 增益 G=30~35dB Pout=+17dBm 光功放 (OBA) 光預(yù)放 (OPA) OBA OPA OBA OLA OPA EDFA的應(yīng)用 第 7章 光纖通信新技術(shù) 拉曼光纖放大器 背景 原理 優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用 涉及問(wèn)題 所作工作 第 7章 光纖通信新技術(shù) 拉曼光纖放大器 背景 傳統(tǒng) cband的 EDFA可用增益帶寬為 ，因特網(wǎng)的迅速發(fā)展要求光纖的傳輸容量大概每?jī)赡昃鸵环F(xiàn)在 c波段 5年就會(huì)用光。解決的辦法由三種： 1。增加單個(gè)信道速率。（色散影響） 2。減少信道間距。（四波混頻影響） 3。開(kāi)拓新的頻段。（ FRA的優(yōu)勢(shì)） 第 7章 光纖通信新技術(shù) 拉曼光纖放大器 原理 在許多非線性光學(xué)介質(zhì)中，高能量（波長(zhǎng)較短）的泵浦光散射，將一小部分入射功率轉(zhuǎn)移到另一頻率下移的光束，頻率下移量由介質(zhì)的振動(dòng)模式?jīng)Q定，此過(guò)程稱為拉曼效應(yīng)。量子力學(xué)描述為入射光波的一個(gè)光子被一個(gè)分子散射成為另一個(gè)低頻光子，同時(shí)分子完成振動(dòng)態(tài)之間的躍遷，入射光作為泵浦光產(chǎn)生稱為斯托克斯波的頻移光。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。如果一個(gè)弱信號(hào)與一強(qiáng)泵浦光波同時(shí)在光纖中傳輸，并使弱信號(hào)波長(zhǎng)置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，弱信號(hào)光即可得到放大，這種基于受激拉曼散射機(jī)制的光放大器即稱為光纖拉曼放大器。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 典型的拉曼增益曲線 第 7章 光纖通信新技術(shù) 拉曼散射的特點(diǎn)： 1）在玻璃介質(zhì)中參與拉曼散射的是 光學(xué)聲子 （ optical phonons） 2) 在 所有類型的光纖中 都會(huì)發(fā)生，但拉曼增益稀疏的形狀和峰值由摻雜物質(zhì)的密度決定，純 GeO2光纖的峰值是熔融硅光纖的 8倍。 3）響應(yīng)時(shí)間很短，為瞬態(tài)反應(yīng)（ fs） 4）增益具有 偏振依賴性 ，當(dāng)泵浦光與信號(hào)光偏振方向平行時(shí)增益最大，垂直時(shí)增益最小為零。但實(shí)際上在非保偏光纖中由于模式混擾的原因表現(xiàn)為增益偏振無(wú)關(guān)。 5）增益譜很寬但并不平坦，泵浦波長(zhǎng)為 1550nm時(shí)在 Silica中最大增益頻移為（約 100nm）并且可以擴(kuò)展到 30THz。 第 7章 光纖通信新技術(shù) FRA的類型 分立式 按照光纖長(zhǎng)度 分布式 前向 根據(jù)泵浦入纖的方向 雙向 背向 第 7章 光纖通信新技術(shù) 20 10 0 10 功率（dBm） 單元前端 單元末端 泵浦光 信號(hào)光 第 7章 光纖通信新技術(shù) 與 EDFA比較拉曼光纖放大器 優(yōu)點(diǎn) R am an E D F A 激發(fā)能級(jí) 虛能級(jí) 實(shí)能級(jí) 發(fā)光時(shí)間 fs ms 偏振影響 是 否 放大波段 由泵浦決定 又摻雜物質(zhì)決定 溫度影響 否， 是 增益系數(shù) 較低 較高 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分布 / 分立 分立 噪聲特性 低 較低 第 7章 光纖通信新技術(shù) 采用多泵浦設(shè)計(jì)， FRA能獲得平坦度較好的增益 第 7章 光纖通信新技術(shù) 應(yīng)用： FRA+EDFA 1。串聯(lián) pump 2。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(wèn)題 1。數(shù)學(xué)模型（區(qū)別于考慮因素的多少及計(jì)算方法） 2。噪聲（主要有四種） 3。光纖類型（決定增益及其他如 DS、 DC) 4。泵浦偏振 4。泵浦入纖方向 5。應(yīng)用研究 (與 EDFA的結(jié)合問(wèn)題） 第 7章 光纖通信新技術(shù) ??????????????????????????????????????????????????????1])(e x p [11)(1])(e x p [11)(2)(kThAgPhPPAgPkThPPAghPPAgPPPadzdPVVVVvV??????????? ???????? ???????? ??????? ??????第 7章 光纖通信新技術(shù) 分布式 FRA 噪聲 1。 RS尤其是 DRS（雙向瑞里散射） 在光纖內(nèi)部，瑞里散射主要有兩種形式：?jiǎn)蜗蚝碗p向散射，單向散射主要散射 ASE, 而 DRS主要散射信號(hào)光，造成信號(hào)間串?dāng)_。與光纖長(zhǎng)度和增益成正比，因此會(huì)限制最大增益（ 1015dB)。采取的辦法是逐級(jí)放大并用隔離器分開(kāi)。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 分布式 FRA 噪聲 來(lái)源于 raman 放大的瞬態(tài)效應(yīng)（即處在高能態(tài)的時(shí)間： fs）這會(huì)很容易將泵浦的功率擾動(dòng)耦合進(jìn)入信號(hào)光，使信號(hào)光的相對(duì)強(qiáng)度噪聲（ RIN)加大。 改善辦法： 1。提高泵浦質(zhì)量 2。采用反向泵浦，將高能態(tài)馳豫時(shí)間轉(zhuǎn)化為較長(zhǎng)的傳輸時(shí)間。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 分布式 FRA 噪聲 3。熱噪聲，來(lái)源于玻璃的特性。當(dāng)溫度高與室溫時(shí)，光纖中的光子在泵浦作用下會(huì)產(chǎn)生自發(fā)放大，尤其是泵浦波長(zhǎng)接近信號(hào)波長(zhǎng)時(shí)更加明顯，因此在寬帶放大器設(shè)計(jì)中不可忽視 . 噪聲 第 7章 光纖通信新技術(shù) 主要工作 1。研究了 FRA 的機(jī)理和特性，對(duì)數(shù)學(xué)模型及其算法進(jìn)行了分析。 2。仿真研究了 C波段的多泵浦 FRA的泵浦配置規(guī)律。 3。正在進(jìn)行工作： ?設(shè)計(jì)優(yōu)化泵浦配置模型 ?合理簡(jiǎn)化模型 。 準(zhǔn)備： 研究與 EDFA的結(jié)合問(wèn)題。 第 7章 光纖通信新技術(shù) 設(shè)計(jì)優(yōu)化泵浦配置模型 在模型中去掉噪聲，并合理簡(jiǎn)化， 根據(jù)仿真結(jié)果，合理選擇出泵浦，不必要全部運(yùn)算。 合理 選擇 不符合 符合 信號(hào)波長(zhǎng)，新到個(gè)數(shù) n 泵浦波長(zhǎng)范圍 m 個(gè)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(jiǎn)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(fù)用技術(shù) 一、 WDM系統(tǒng)的概況 二、 WDM復(fù)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(kuò)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(fù)用頻帶 1） WDM， DWDM和 FDM 2） DWDM的復(fù)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(zhǎng) 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(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 3) 波分復(fù)用系統(tǒng)構(gòu)成原理 ?1 ?2 ?N 波分復(fù)用器 ?1 ?2 ?N 波分解復(fù)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(zhǎng) 波長(zhǎng) 單信道 WDM信號(hào) 第 7章 光纖通信新技術(shù) 開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)、滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠础? 開(kāi)放系統(tǒng)就是在波分復(fù)用器前加入 OTU（波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器），將