光纖通信新技術(2)(參考版)
2025-05-17 15:18本頁面
【正文】 ⑤全光網(wǎng)的光網(wǎng)絡層有許多光器件，可靠性高，維護費用低?？赏瑫r擴展用戶、容量和種類。 ② 全光網(wǎng)不僅可以與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡兼容，而且還可以支持未來的寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)以及網(wǎng)絡的升級。 ③ 協(xié)調(diào)處理好不同系統(tǒng)、不同傳輸層之間關系的問題。 第三節(jié) 全光通信網(wǎng) 2021/6/15 39 全光網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 2021/6/15 40 3．全光網(wǎng)絡中的關鍵技術 （ 1）光交叉連接設備（ OXC） （ 2）光分插復用器（ OADM） （ 3）摻鉺光纖放大器（ EDFA） （ 4）全光網(wǎng)的管理、控制和運作 ① 網(wǎng)絡層與傳輸層一致的問題。 光網(wǎng)絡層的拓撲結(jié)構(gòu)可以是環(huán)形、星形和網(wǎng)孔形等，交換方式各采用空分、時分或波分光交換。 2021/6/15 38 1． 全光網(wǎng)的概念 全光網(wǎng)是指用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程都在光域內(nèi)進行，而其在各網(wǎng)絡節(jié)點的交換則使用高可靠、大容量和高度靈活的光交叉連接設備（ OXC）。 循環(huán)光纖間接實驗結(jié)果表明 ， 零色散波長常規(guī)系統(tǒng)的傳輸速率為 Gb/s時 ， 傳輸距離可達 21 000 km， 而為 5 Gb/s時可達 14 300 km。 對循環(huán)光纖間接實驗系統(tǒng) ， 傳輸速率為 Gb/s， 傳輸距離達12 000 km；改進實驗系統(tǒng) ， 傳輸速率為 10 Gb/s， 傳輸距離達106 km。 目前 ， 光孤子通信系統(tǒng)已經(jīng)有許多實驗結(jié)果 。 要求光孤子源提供的脈沖寬度為 ps數(shù)量級 ， 并有規(guī)定的形狀和峰值 。 在接收端 ， 通過光檢測器和解調(diào)裝置 ， 恢復光孤子所承載的信息 。 被調(diào)制的光孤子流經(jīng)摻鉺光纖放大器和光隔離器后 ，進入光纖進行傳輸 。 由此可見 ， 適當選擇相關參數(shù) ， 可以使光脈沖寬度保持不變 。 在傳播過程中 ， “ 紫 ” 尾逐漸接近 “ 紅 ” 頭 ， 因而脈沖被壓縮 。 因此 ， 具有正啁啾的光脈沖通過反常色散光纖時 ， 脈沖前部 (頭 )頻率低 ， 傳播得慢 ， 而后部 (尾 )頻率高 ， 傳播得快 。 對反常色散光纖 ， 群速度與光載波頻率成正比 ， 在脈沖中載頻高的部分傳播得快 ， 而載頻低的部分則傳播得慢 。這種情況稱 脈沖已被線性調(diào)頻 ，或稱 啁啾 (Chirp)。 2021/6/15 30 光強感應的折射率變化引起的相位變化使脈沖不同部位產(chǎn)生不同相移的特性， 稱為 自相位調(diào)制 (SPM)。 然而 ， 在高功率條件下 ， 折射率 n隨光強而變化 ， 這種特性稱為 非線性效應 。 2021/6/15 29 1 . 光孤子的形成 在討論光纖傳輸理論時 ， 假設了光纖折射率 n和入射光強 (光功率 )無關 ， 始終保持不變 。 光纖非線性效應和色散單獨起作用時 ， 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 。 但是多個光纖放大器產(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 。 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 )。 第二節(jié) 光孤子光纖通信 Soliton 2021/6/15 27 光孤子現(xiàn)象 ：用較大功率的長波激光（其波長大于零色散波長）在光纖中傳播，產(chǎn)生 非線性效應 形成負色散，以抵消光纖本身的色散所引起的脈沖展寬現(xiàn)象。 1834年英國海軍工程師 Scott Russel觀察到河面上船過后隆起的水波可以保形傳輸，從此揭開了孤子理論的研究序幕。 2021/6/15 25 2021/6/15 26 隨著光纖損耗不斷下降，光信號幅度的衰減越來越不成為限制通信系統(tǒng)中繼距離的主要制約因素。 2021/6/15 24 5. 高度的組網(wǎng)靈活性 、 經(jīng)濟性和可靠性 WDM技術有很多應用形式 ， 如長途干線網(wǎng) 、廣播分配網(wǎng) 、 多路多址局域網(wǎng) 。 另外 ， 對已建成的光纖通信系統(tǒng)擴容方便 ， 只要原系統(tǒng)的功率余量較大 ， 就可進一步增容而不必對原系統(tǒng)作大的改動 。 2. 同時傳輸多種不同類型的信號 由于 WDM技術使用的各波長的信道相互獨立 ， 因而可以傳輸特性和速率完全不同的信號 ， 完成各種電信業(yè)務信號的綜合傳輸 ， 如 PDH信號和 SDH信號 ， 數(shù)字信號和模擬信號 ， 多種業(yè)務 (音頻 、 視頻 、 數(shù)據(jù)等 )的混合傳輸?shù)?。 OFC2021(Optical Fiber Communication Conference)提供的情況有： Bell Labs: 82路 40 Gb/s= Tb/s在 3 100 km=300 km的True Wave(商標 )光纖 (即 )上 ， 利用 C和 L兩個波帶聯(lián)合傳輸； 日本 NEC: 160 20 Gb/s= Tb/s， 利用歸零信號沿色散平坦光纖 ， 經(jīng)過增益寬度為 64 nm的光纖放大器 ， 傳輸距離達 1500 km。 2021/6/15 21 目前國際上已商用的系統(tǒng)有
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