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[信息與通信]光通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)-文庫(kù)吧資料

2025-01-23 20:31本頁(yè)面
  

【正文】 81 波長(zhǎng)可調(diào)諧耦合腔半導(dǎo)體激光器 多段 DBR激光器 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 82 多縱模激光器發(fā)展到單縱模激光器的演化過(guò)程 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 83 量子阱( QW)激光器 ? 基本 結(jié)構(gòu) 與普通的雙異質(zhì)結(jié)激光器結(jié)構(gòu)類(lèi)似,只是 有源區(qū)的厚度很薄 ,通常的 DH激光器為:1000~ 2022? (1197。注入到相位控制段的電流導(dǎo)致折射率變化,改變從DBR反饋的相位。它由三段組成,分別為有源段,相位控制段和布拉格段。但調(diào)諧并不連續(xù)。m )分開(kāi)。缺點(diǎn)是不能單片集成在一起。一部分反射光反饋回激光光腔,因?yàn)樵谕夤馇话l(fā)生相移,從外光腔的反饋不一定與激光器光腔內(nèi)得的光場(chǎng)同相,僅當(dāng)那些波長(zhǎng)幾乎與一個(gè)外光腔縱模的波長(zhǎng)一致的激光模式才能發(fā)生同相反饋。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 74 N型 P型 光柵 有源層 DFB激光器 DBR DBR激光器 DBR 泵浦區(qū) N型 P型 DFB激光器中反饋發(fā)生在整個(gè)光腔有源區(qū)長(zhǎng)度上,但 DBR激光器中的反饋并不發(fā)生在有源區(qū)內(nèi)。 ? DFB機(jī)制產(chǎn)生模式選擇的條件為布拉格條件,只有當(dāng)波長(zhǎng)滿(mǎn)足下式,耦合才發(fā)生。這些鄰模攜帶的功率在總的輻射功率中一般只占很小一部分 (1%)。具有最低光腔損耗電縱模最先達(dá)到閾值并成為支配模式。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 66 二、光通信用的激光光源 ? 半導(dǎo)體發(fā)光二極管 — LED ? 正面發(fā)光型 :驅(qū)動(dòng)電流小,輸出功率大; ? 側(cè)面發(fā)光型 :驅(qū)動(dòng)電流大,輸出光功率小,但光束輻射角較小,與光纖耦合效率高,其入纖光功率比正面發(fā)光型 LED大。 ? 單色性和方向性好 ,以減少光纖的材料色散,提高光纜和光纖的耦合效率。 ? 有 足夠高的穩(wěn)定的輸出光功率 ,以滿(mǎn)足系統(tǒng)的光中繼段距離的要求。通信容量大,成本低 孤子系統(tǒng) 利用光纖非線(xiàn)性效應(yīng)平衡色散,增加中繼,可使光纖帶寬增加 10~ 100倍 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 64 167。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 60 信號(hào)的數(shù)字化 ? 信號(hào)的數(shù)字化: 將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào) ,一般需要完成采樣、量化和編碼三個(gè)步驟 ? 采樣 是指用每隔一定時(shí)間間隔的信號(hào)樣本值序列代替原來(lái)在時(shí)間上連續(xù)的信號(hào),也就是在時(shí)間上將模擬信號(hào)離散化 ? 量化 是用有限個(gè)幅度值近似原來(lái)連續(xù)變化的幅度值,把模擬信號(hào)的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量、有一定間隔的離散值。 輔助系統(tǒng): 包括監(jiān)控管理系統(tǒng)、告警處理系統(tǒng)、電源供給系統(tǒng)、公務(wù)通信系統(tǒng)、區(qū)間通信系統(tǒng)、自動(dòng)倒換系統(tǒng),即輔助信號(hào)的傳輸方式的考慮等。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 59 組成光纖通信系統(tǒng)各部分的主要作用 光接收機(jī) : O/E, 將光纖傳送來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào),送入電接收機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理。 光發(fā)射機(jī): E/O, 將電發(fā)射機(jī)送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào),并用耦合技術(shù)把光信號(hào)最大限度地注入光纖線(xiàn)路。 光纖通信系統(tǒng)的組成及分類(lèi) 一、組成 信息源 電發(fā)射機(jī) 電接收機(jī) 光接收機(jī) 光發(fā)射機(jī) 信息宿 基本光纖傳輸系統(tǒng) 電信號(hào)輸入 光信號(hào)輸出 光信號(hào)輸入 電信號(hào)輸出 光纖線(xiàn)路 光中繼器 光纖通信系統(tǒng)的基本組成(單向傳輸 ) 備用系統(tǒng) 輔助系統(tǒng) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 58 組成光纖通信系統(tǒng)各部分的主要作用 電發(fā)射機(jī): A/D, 合并多個(gè)用戶(hù)信號(hào),進(jìn)行復(fù)用。 綜合業(yè)務(wù) 光纖接入網(wǎng) ,分為有源接入網(wǎng)和無(wú)源接入網(wǎng),可實(shí)現(xiàn)電話(huà)、數(shù)據(jù)、視頻 (會(huì)議電視、可視電話(huà)等 )多媒體業(yè)務(wù)綜合接入核心網(wǎng),提供各種各樣的社區(qū)服務(wù)。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 56 光纖通信的應(yīng)用- 2 構(gòu)成因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī) 局域網(wǎng)和廣域網(wǎng) ,如光纖以太網(wǎng)、路由器之間的光纖高速鏈路。 光纖通信的特點(diǎn) ? 一、傳輸頻帶寬、通信容量大; ? 二、傳輸損耗低,無(wú)中繼距離長(zhǎng),且誤碼??; ? 三、抗電磁干擾能力強(qiáng),抗化學(xué)腐蝕 ? 四、光纖通信串話(huà)小,保密性強(qiáng),使用安全; ? 五、重量輕,體積小,便于運(yùn)輸與敷設(shè); ? 六、節(jié)約有色金屬和能源,原材料資源豐富; 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 50 光纖通信與其它通信的比較 通信手段 最大通信容量 (話(huà)路數(shù) ) 中繼距離 (km) 1000km內(nèi)中繼器個(gè)數(shù) 小同軸電纜 960 4 250 中同軸電纜 1800 6 166 大同軸電纜 10800 666 微波中繼通信 3600 50 20 光纖通信 140Mb/s 1920 40 25 445Mb/s 6000 134 7 565Mb/s 7680 60 16 1 Gb/s 14000 84 11 注:最大通路數(shù)指兩管(根)構(gòu)成雙向回路的話(huà)路數(shù) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 51 系統(tǒng) /話(huà)路公里相對(duì)造價(jià) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 52 項(xiàng)目 8芯 18芯 光纜 電纜 光纜 電纜 重量 /() 重量比 1 15 1 11 26 直徑 /mm 截面積比 21 1 47 5 21 1 65 光纜和電纜的重量和截面積比較 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 53 光纖通信的缺點(diǎn) ? 光纖彎曲半徑不宜過(guò)小 ? 光纖的切斷和連接操作技術(shù)要求十分嫻熟 ? 分路、耦合操作繁瑣 但這些缺點(diǎn),都已不同程度上得以克服,它們不影響光纖通信的實(shí)用。 ? 至此,云南省會(huì)議電視已覆蓋全省所有縣市。 全網(wǎng)由 2個(gè)環(huán)組成 。如重慶 514廠光纖,美國(guó) ATamp。到 1999年光纜通信線(xiàn)路 。 ? 最早的長(zhǎng)途是 1991年建成的昆明 —— 玉溪。這時(shí),水下機(jī)器人又要“上陣”了:對(duì)修復(fù)的海底光纜進(jìn)行“沖埋”,即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝,將修復(fù)的海底光纜“安放”進(jìn)去。像這樣的“接頭工”,上海電信方面目前只有三四名。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 43 海底光纜的具體修復(fù)過(guò)程如下: 接下來(lái)靠人工將備用海底光纜接上中美海底光纜的兩個(gè)斷點(diǎn)。之后,收回較長(zhǎng)一部分有阻斷部位的海底光纜,剪下。 用相同辦法將另一段光纜也拉出海面。船上放下繩子,由機(jī)器人系在光纜一頭,然后將其拉出海面。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 40 ? 中美海底光纜示意圖 ? 臺(tái)灣地震 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 41 ? 中美光纜系統(tǒng)路由結(jié)構(gòu)示意圖 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 42 海底光纜的具體修復(fù)過(guò)程如下: 機(jī)器人潛下水后,通過(guò)掃描檢測(cè),找到破損海底光纜的精確位置。與中國(guó)電信相關(guān)的海纜中斷情況如下: ? 中美海纜于 12月 26日 20:25 距離臺(tái)灣枋山登陸站 ; ? 亞歐三號(hào)海纜于 12月 26日 20:25 距離臺(tái)灣枋山登陸站 ; 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 39 臺(tái)灣地震影響海底光纖 ? 亞太二號(hào)海纜 S7于 12月 27日 00:06 距離臺(tái)灣淡水登陸站 904公里左右發(fā)生中斷; ? 亞太二號(hào)海纜 S3于 12月 27日 02:00 距離崇明登陸站 2100公里左右(靠近臺(tái)灣處)發(fā)生中斷; ? Flag光纜亞太系統(tǒng)于 12月 26日 20:43 在韓國(guó)到香港段中斷; ? Flag光纜亞歐段于 12月 27日 04:56 在香港到上海段中斷。中國(guó)電信通達(dá)世界的國(guó)際光纜網(wǎng)絡(luò)將為其在 21世紀(jì)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)造一個(gè)廣闊的舞臺(tái)。 ? 中國(guó)電信自 1989年開(kāi)始參與國(guó)際光纜建設(shè),先后建成了中日光纜、中韓光纜等國(guó)際光纜,并在全球十幾條海底光纜中參與投資建設(shè),購(gòu)買(mǎi)容量。 ? 現(xiàn)在, 一個(gè)覆蓋全國(guó)以光纜為主、衛(wèi)星和數(shù)字微波為輔,集數(shù)字化傳輸、程控化交換為一體的通信網(wǎng)絡(luò)已基本建成。“九五”干線(xiàn)光纜計(jì)劃提前 2年完成。到 1998年,基礎(chǔ)網(wǎng)建設(shè)取得重大成果。 IP over SDH 的建議被ITUT確認(rèn)。 ? 1999 年, 8 。 ? 1998年, ??冢齺?郵電部鑒定驗(yàn)收,該工程全長(zhǎng) 322km,僅在萬(wàn)寧設(shè)一個(gè)中繼站,??冢f(wàn)寧的中繼距離為 172km,僅在發(fā)送機(jī)中使用一個(gè) EDFA就實(shí)現(xiàn)了這一超長(zhǎng)中繼。研制出應(yīng)變多量子阱 DFB激光器, STM STM4 收 /發(fā)模塊和 STM16接收模塊。 ? 1996年,研制出 STM16 SDH設(shè)備。該工程的建成,在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了重大影響。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 28 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展- 4 ? 1993年,在摻鉺光纖放大器的研究上取得突破性進(jìn)展,小信號(hào)增益達(dá) 25dB。 ? 1992年,研制出摻鉺光纖 EDF 。研制出 565Mbit/s 光傳輸設(shè)備。 ? 1991年,研制出 色散位移光纖。到 1992年降至 。 ? 1989年,漢陽(yáng)-漢南 140Mbit/s 單模光傳輸系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。 ? 1987年底,建成了第一個(gè)國(guó)產(chǎn)的長(zhǎng)途光通信系統(tǒng),由武漢至荊州,全長(zhǎng)約 250km, 傳輸 34Mb/s信號(hào) ? 1988年,全長(zhǎng) 245km的武漢-荊州-沙市 34Mbit/s 多模光纜通信系統(tǒng)工程通過(guò)郵電部鑒定驗(yàn)收。 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 26 我國(guó)光纖通信事業(yè)的發(fā)展- 2 ? 1985年,研制出 1300nm 單模光纖,衰減達(dá)。研制出 140Mbit/s 光傳輸設(shè)備。 ? 1982年,研制成功長(zhǎng)波長(zhǎng)用的激光器組件和探測(cè)器組件( PINFET)。多模光纖活動(dòng)連接器進(jìn)入實(shí)用。研制出短波長(zhǎng)用的 GaAlAsLD 。建成 km , 8 Mbit/s 光通信系統(tǒng) 試驗(yàn)段。研制出 GaAsLD 。 ? 1978年,階躍光纖的衰減降至 5 dB/km 。如今回顧起來(lái),所經(jīng)歷的“里程碑”依然歷歷在目 。T公司發(fā)明了半導(dǎo)體激光器( GaAlAs), 體積小,可在室溫下連續(xù)工作,正好適應(yīng)了這一要求 ? 1970年被稱(chēng)為 光纖通信的元年 ,高琨被稱(chēng)為 光纖之父 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 18 光纖通信發(fā)展可粗略分三個(gè)階段 ? 1966~ 1976年,從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)時(shí)期 ? 1976~ 1986年,以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時(shí)期 ? 1986~ 1996以超大容量超長(zhǎng)距離為目標(biāo),全面深入開(kāi)展新技術(shù)研究的時(shí)期 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 19 三個(gè)階段的系統(tǒng)比較 階段 一階段 二階段 三階段 工作波長(zhǎng) (μm) 傳輸速率 34Mb/s 45Mb/s 140~565 Mb/s ~ 10 Gb/s 無(wú)中繼距離(km) 10 50~100 100~150 系統(tǒng) 多模 單模 色散移位單模 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 20 二、先進(jìn)國(guó)家光纖通信的發(fā)展 ? 世界上已形成北美、西歐和遠(yuǎn)東三個(gè)光纖通信發(fā)達(dá)地區(qū),代表國(guó)家為:美國(guó)、英國(guó)和日本 ? 美國(guó) 78年建成第一條市話(huà)光纖, 82年建成第一條長(zhǎng)途,到 1993年止,已建成通信系統(tǒng) 200多個(gè),光纖總長(zhǎng)達(dá) 27萬(wàn) km以上 ? 美國(guó)有五大光纖工程:東部走廊,東部和西部干線(xiàn),大西洋和太平洋洲際海底干線(xiàn) 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 21 先進(jìn)國(guó)家光纖通信的發(fā)展- 1 ? 全長(zhǎng)達(dá) 3400km橫貫日本南北的大干線(xiàn) ? 法國(guó)比亞里茨的“光纖城”等 ? 世界主要電信產(chǎn)品供應(yīng)商,如: Lucent, Nortol, Alcatel, NEC, Siemens, Macosi, Fujitsu等都把光纖通信放在相當(dāng)重要位置,投入大量人力、資金進(jìn)行研究開(kāi)發(fā),并分別取得重大進(jìn)展,創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)新的世界記錄,許多原以家電產(chǎn)品為主聞名的廠商如: Toshiba, Sony或計(jì)算機(jī)廠商 Cisco, Canon, 3M也紛紛加入光纖通信的行列,成果斐然 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 22 先進(jìn)國(guó)家光纖通信的發(fā)展- 2 ? 世界先進(jìn)國(guó)家提出 FTTx戰(zhàn)略,即:光纖到路邊(FTTC)、 大樓 (FTTB)、 辦公室 (FTTO)、 小區(qū)(FTTZ)、 用戶(hù) (FTTH)等 ? 世界上最大的三個(gè)長(zhǎng)途電信公司 —— 美國(guó)的ATamp。 光纖,激光空間傳播 光通信 光與現(xiàn)代科技 2022/2/12 13 ? 紅外光:波長(zhǎng) λ ? 紫外光:波長(zhǎng) λ ? 可見(jiàn)光: λ ,其波長(zhǎng)范圍能被人眼感覺(jué)到 ? 目前光纖通信使用的波長(zhǎng)范圍是在 近紅外區(qū) 內(nèi), 即波長(zhǎng) λ 為 :
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