光通信技術(shù)第六章ppt課件-資料下載頁
2025-05-06 04:32本頁面
【正文】 … ? W ? 1 , ? 2 … ? W ? 1 , ? 2 … ? W ? 1 , ? 2 … ? W ? 1 ? 2 ? W NW NW 空分交換 ? 1 ? 2 ? W ? 1 ? 2 ? W ? 1 ? 2 ? W ? 1 ? 2 ? W ? 1 ? 2 ? W ? 1 ? 2 ? W ? 1 ? 2 ? W 1 2 … N 1 2 … N WDMX WMUX 波長變換器 (b) 圖 (b)波分交換的原理框圖：波長變換法交換 設(shè)波分交換機(jī)的輸入和輸出都與 N條光纖相連接 ， 這 N條光纖可能組成一根光纜 。 每條光纖承載 W個(gè)波長的光信號 。 從每條光纖輸入的光信號首先通過分波器 (解復(fù)用器 )WDMX分為 W個(gè)波長不同的信號 。 所有 N路輸入的波長為 λi(i=1,2,…,W)的信號都送到 λi空分交換器 ， 在那里進(jìn)行同一波長 N路 (空分 )信號的交叉連接 ， 到底如何交叉連接 ， 將由控制器決定 。 然后 ， 以 W個(gè)空分交換器輸出的不同波長的信號再通過 合波器 (復(fù)用器 )WMUX復(fù)接到輸出光纖上 。 這種交換機(jī)當(dāng)前已經(jīng)成熟 ， 可應(yīng)用于采用波長選路的全光網(wǎng)絡(luò)中 。 但由于每個(gè)空分交換器可能提供的連接數(shù)為 N N, 故整個(gè)交換機(jī)可能提供的連接數(shù)為 N2W， 比下面介紹的波長變換法少 。 波長變換法與波長選擇法的主要區(qū)別是用同一個(gè)NW NW空分交換器處理 NW路信號的交叉連接 ， 在空分交換器的輸出必須加上波長變換器 ， 然后進(jìn)行波分復(fù)接 。 這樣 ， 可能提供的連接數(shù)為 N2W2， 即內(nèi)部阻塞概率較小 。 波長變換器將在 。 光 孤 子 通 光孤子 (Soliton)是經(jīng)光纖長距離傳輸后 ， 其幅度和寬度都不變的超短光脈沖 (ps數(shù)量級 )。 光孤子的形成是光纖的群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡的結(jié)果 。 利用光孤子作為載體的通信方式稱為 光孤子通信 。 光孤子通信的傳輸距離可達(dá)上萬公里 ， 甚至幾萬公里 ， 目前還處于試驗(yàn)階段 。 我們知道 ， 光纖通信的 傳輸距離 和 傳輸速率 受到 光纖損耗和 色散 的限制 。 光纖放大器投入應(yīng)用后 ， 克服了損耗的限制 ， 增加了傳輸距離 。 此時(shí) ， 光纖傳輸系統(tǒng) ， 尤其是傳輸速率在Gb/s以上的系統(tǒng) ， 光纖色散 引起的脈沖展寬 ， 對傳輸速率的限制 ， 成為提高系統(tǒng)性能的主要障礙 。 為了增加傳輸距離 ， 在光纖線路上 ， 每隔一定的距離 ， 可設(shè)置一個(gè)光纖放大器 ， 以周期地補(bǔ)充光功率的損耗 。 但是多個(gè)光纖放大器產(chǎn)生的噪聲累積又妨礙了傳輸距離的增加 ， 因而要求提高傳輸信號的光功率 ， 這樣便產(chǎn)生 非線性效應(yīng) 。 非線性效應(yīng)對光纖通信有害也有利 ， 事實(shí)表明 ， 克服其害還不如利用其利 。 光纖非線性效應(yīng)和色散單獨(dú)起作用時(shí) ， 在光纖中傳輸?shù)墓庑盘柖家a(chǎn)生脈沖展寬 ， 對傳輸速率的提高是有害的 。 但是如果適當(dāng)選擇相關(guān)參數(shù) ， 使兩種效應(yīng)相互平衡 ， 就可以保持脈沖寬度不變 ， 因而形成光孤子 。 目前已經(jīng)投入使用的光纖通信系統(tǒng) ， 都是采用 光強(qiáng)調(diào)制 直接檢測 (IMDD)方式 。 這種方式的 優(yōu)點(diǎn)是： 調(diào)制和解調(diào)簡單 ， 容易實(shí)現(xiàn) ， 因而成本較低 。 但是 這種方式?jīng)]有利用光載波的頻率和相位信息 ， 限制了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高 。 相干光通信 ， 像傳統(tǒng)的無線電和微波通信一樣 ， 在發(fā)射端對光載波進(jìn)行幅度 、 頻率或相位調(diào)制；在接收端 ， 則采用零差檢測或外差檢測 ， 這種檢測技術(shù)稱為 相干檢測 。 和 IMDD方式相比 ， 相干檢測可以把接收靈敏度提高 20 dB， 相當(dāng)于在相同發(fā)射功率下 ， 若光纖損耗為 dB/km， 則傳輸距離增加 100 km。 同時(shí) ， 采用相干檢測 ， 可以更充分利用光纖帶寬 。 我們已經(jīng)看到 ， 在 光頻分復(fù)用 (OFDM)中 ， 信道頻率間隔可以達(dá)到 10 GHz以下 ， 因而大幅度增加了傳輸容量 。 所謂 相干光 ， 就是兩個(gè)激光器產(chǎn)生的光場具有空間疊加 、 相互干涉性質(zhì)的激光 。 實(shí)現(xiàn)相干光通信 ， 關(guān)鍵是要有頻率穩(wěn)定 、 相位和偏振方向可以控制的窄線譜激光器 。 圖 相干檢測原理方框圖 光檢測器 電信號 處理 基帶信號 本地光 振蕩器 混頻器 w L 信號光 w S ? 靈敏度提高了 10～ 20 dB， 線路功率損耗可以增加到 50 dB。如果使用損耗為 dB/km光纖 ， 無中繼傳輸距離可達(dá) 250 km。 由于相干光系統(tǒng)通常受光纖損耗限制 ， 周期地使用光纖放大器 ， 可以增加傳輸距離 。 實(shí)驗(yàn)表明 ， 當(dāng)每隔 80 km加入一個(gè)摻鉺光纖放大器 ， 25 個(gè) EDFA可以使 Gb/s系統(tǒng)的傳輸距離增加到 2200 km以上 ， 非常適合干線網(wǎng)使用 。 ? 由于相干光系統(tǒng)出色的信道選擇性和靈敏度 ， 和光頻分復(fù)用相結(jié)合 ， 可以實(shí)現(xiàn)大容量傳輸 ， 非常適合于 CATV分配網(wǎng)使用 。 相干光系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是： ? 必須使用 頻率穩(wěn)定度 和 頻譜純度 都很高的激光器作為 信號光源 和 本振光源 。 在相干光系統(tǒng)中 ， 中頻一般選擇為 2 108～ 2 10 9 Hz， 1550 nm的光載頻約為 2 1014Hz， 中頻是光載頻的 106～ 105倍 ， 因此要求光源頻率穩(wěn)定度優(yōu)于 108。 一般激光器達(dá)不到要求 ， 必須研究穩(wěn)頻技術(shù) ， 如以分子標(biāo)準(zhǔn)頻率作基準(zhǔn) ， 穩(wěn)定度可達(dá) 1012。 信號光源和本振光源頻譜純度必須很高 ， 例如中頻選擇100 MHz， 頻譜純度應(yīng)為幾 kHz， 一般激光器滿足不了這個(gè)要求 。必須采用頻譜壓縮措施 ， 提高頻譜純度 ， 目前優(yōu)質(zhì) DFB LD頻譜寬度可達(dá)幾 kHz。 ? 匹配技術(shù) 。 相干光系統(tǒng)要求信號光和本振光混頻時(shí)滿足嚴(yán)格的匹配條件 ， 才能獲得高混頻效率 ， 這種匹配包括空間匹配 、波前匹配和偏振方向匹配 。
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