【正文】 2 5 . 03 0 . 03 5 . 0－ 35 － 30 － 25 － 20 － 15 － 10 － 5 0IIIII I I噪聲指數(shù) / d B輸 出 光 功率 / d B m增益 / d B輸 入 光 功率 / d B m增益 / dB表 EDFA商品的技術參數(shù) 。 EDFA (1)工作波長正好落在光纖通信最佳波段 (1500～ 1600 nm)； 其主體是一段光纖 (EDF)， 與傳輸光纖的耦合損耗很小 ， 可達 dB。 飽和輸出光功率大 ， 約為10～ 15 dBm。 (3) 噪聲指數(shù)小 ， 一般為 4～ 7 dB。 (4) 頻帶寬 ， 在 1550 nm窗口 ， 頻帶寬度為 20～ 40 nm， 可進行多信道傳輸 ， 有利于增加傳輸容量 。 所以 “ 波分復用 +光纖放大器 ” 被認為是充分利用光纖帶寬增加傳輸容量最有效的方法 。副載波 CATV系統(tǒng)， WDM或 OFDM系統(tǒng)，相干光系統(tǒng)以及光孤子通信系統(tǒng)，都應用了 EDFA，并大幅度增加了傳輸距離。 （ 1）中繼放大器（ LA）。 （ 3）后置放大器（ BA）。它的基本結(jié)構、原理和特性與半導體激光器非常相似。 半導體光放大器的優(yōu)點是尺寸小、頻帶寬、增益高；但缺點是與光纖的耦合損耗太大、易受環(huán)境溫度的影響、工作穩(wěn)定性較差。 通常光半導體放大器分為兩大類：一種是將普通半導體激光器用作光放大器，稱為法布里 —— 泊羅（ FP）半導體激光放大器（ FPA），另一種是在 FP激光器的兩個端面上涂上抗反射膜，以獲得寬頻、低噪的高輸出特性。 光纖拉曼放大器 光纖拉曼放大器是建立在拉曼放大工作原理之上。因此只要選擇合適的泵浦源就可以獲得任意波長的拉曼放大。但是隨著現(xiàn)代光網(wǎng)絡進一步發(fā)展： （ 1）一方面 EDFA已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)對超大容量的要求 （ 2）另一方面 EDFA也會帶來光信號信噪比的不斷惡化而不能滿足超長距離傳輸?shù)囊蟆９饫w拉曼放大器（ FRA）由于其自身固有的全波段可放大、噪聲指數(shù)小等特性，成為了新一代放大器的首選。 但這種混合放大系統(tǒng)也有對所需泵浦功率較大、對光偏振敏感的缺點。因此拉曼放大器特別適合與 EDFA相結(jié)合作為超長距離 WDM系統(tǒng)的功率放大器。 隨著人類社會信息時代的到來 ， 對通信的需求呈現(xiàn)加速增長的趨勢 。 為了適應通信網(wǎng)傳輸容量的不斷增長和滿足網(wǎng)絡交互性 、 靈活性的要求 ， 產(chǎn)生了各種復用技術 。 本節(jié)主要講述 WDM技術 。 其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來 (復用 )， 并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸 ， 在接收端又將組合波長的光信號分開 (解復用 )， 并作進一步處理 ， 恢復出原信號后送入不同的終端 ， 因此將此項技術稱為光波長分割復用 ， 簡稱光波分復用技術 。km－1 )…兩個窗口合在一起，總帶寬超過30 THz。 光纖的帶寬很寬。 由于目前一些光器件與技術還不十分成熟 ， 因此要實現(xiàn)光信道十分密集的光頻分復用 (OFDM)還較為困難 。 一般波長間隔小于 。 以往技術人員習慣采用 WDM 和DWDM來區(qū)分是 1310/1550 nm 簡單復用還是在 1550 nm波長區(qū)段內(nèi)密集復用 。 如果一個區(qū)域內(nèi)所有的光纖傳輸鏈路都升級為 WDM傳輸， 我們就可以在這些 WDM鏈路的交叉 (結(jié)點 )處設置以波長為單位對光信號進行交叉連接的光交叉連接設備 (OXC)，或進行光上下路的光分插復用器 (OADM)，則在原來由光纖鏈路組成的物理層上面就會形成一個新的光層。 2. WDM 光波分復用器和解復用器是 WDM技術中的關鍵部件 ， 將不同波長的信號結(jié)合在一起經(jīng)一根光纖輸出的器件稱為復用器 (也叫合波器 )。 從原理上講 ， 這種器件是互易的 (雙向可逆 )， 即只要將解復用器的輸出端和輸入端反過來使用 ， 就是復用器 。 WDM (1) 雙纖單向傳輸 。 如圖 ， 在發(fā)送端將載有各種信息的 、 具有不同波長的已調(diào)光信號 λ 1,λ 2,…,λ n通過光復用器組合在一起 ， 并在一根光纖中單向傳輸 。 雙向 WDM傳輸是指光通路在一根光纖上同時向兩個不同的方向傳輸。 所以雙向 WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應用相對說來要求較高 ， 但與單向 WDM系統(tǒng)相比 ， 雙向 WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量 。 3. 對波分復用器的基本要求是： 插入損耗小 ， 隔離度大 ， 帶內(nèi)平坦 ， 帶外插入損耗變化陡峭 ， 溫度穩(wěn)定性好 ， 復用通路數(shù)多 ，尺寸小等 。 插入損耗是指由于增加光波分復用器 /解復用器而產(chǎn)生的附加損耗 ， 定義為該無源器件的輸入和輸出端口之間的光功率之比 ， 即 α=10 lg 01PP其中 P0為發(fā)送進輸入端口的光功率； P0為從輸出端口接收到的光功率。 串擾是指其他信道的信號耦合進某一信道 ， 并使該信道傳輸質(zhì)量下降的影響程度 ， 有時也可用隔離度來表示這一程度 。 (3) 回波損耗 。 )(lg dBppiij(4) 反射系數(shù) 。 工作波長范圍是指 WDM器件能夠按照規(guī)定的性能要求工作的波長范圍 (λ min到 λ max)。 信道寬度是指各光源之間為避免串擾應具有的波長間隔 。 偏振相關損耗 (PDL: Polarizationdependent Loss)是指由于偏振態(tài)的變化所造成的插入損耗的最大變化值 。 （ 2）利用合波器合成多路光信號； 通過光功率放大器 (BA： Booster Amplifier)放大輸出多路光信號。此時， EDFA用作 “ 線放 (LA： Line Amplifier)” 。 接收機不但要滿足一般接收機對光信號靈敏度 、 過載功率等參數(shù)的要求 ， 還要能承受有一定光噪聲的信號 ， 要有足夠的電帶寬 。 1. 充分利用光纖的巨大帶寬資源 光纖具有巨大的帶寬資源 (低損耗波段 )， WDM技術使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍甚至幾百倍 ， 從而增加光纖的傳輸容量 ， 降低成本 ， 具有很大的應用價值和經(jīng)濟價值 。 3. 采用 WDM技術可使 N個波長復用起來在單根光纖中傳輸 ，也可實現(xiàn)單根光纖雙向傳輸 ， 在長途大容量傳輸時可以節(jié)約大量光纖 。 4. 隨著傳輸速率的不斷提高 ， 許多光電器件的響應速度已明顯不足 ， 使用 WDM技術可降低對一些器件在性能上的極高要求 ， 同時又可實現(xiàn)大容量傳輸 。 可以利用 WDM技術選擇路由 ， 實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和故障恢復 ， 從而實現(xiàn)未來的透明 、 靈活 、 經(jīng)濟且具有高度生存性的光網(wǎng)絡 。 光濾波器在 WDM系統(tǒng)中是一種重要元器件 ， 與波分復用有著密切關系 ， 常常用來構成各種各樣的波分復用器和解復用器 。 波分復用器和解復用器主要用在 WDM終端 和 波長路由器 以及 波長分插復用器 (Wavelength Add/Drop Multiplexer, WADM)中。 如果一個波長路由器的路由方式不隨時間變化 ， 就稱為 靜態(tài)路由器 ；路由方式隨時間變化 ， 則稱之為 動態(tài)路由器 。 波長分插復用器可以看成是波長路由器的簡化形式 ， 它只有一個輸入端口和一個輸出端口 ， 再加上一個用于分插波長的本地端口 。 在大多數(shù)系統(tǒng)中 ， 光的偏振態(tài)隨機變化 ， 如果濾波器的插入損耗與光的偏振有關 (PDL: Polarization dependent Loss), 則輸出光功率將極其不穩(wěn)定 。 溫度系數(shù)是指溫度每變化 1℃ 的波長漂移 。 (3) 在一個 WDM系統(tǒng)中 ， 隨著級聯(lián)的濾波器越來越多 ， 系統(tǒng)的通帶就變得越來越窄 。 單個濾波器的通帶的平直程度常用 1 dB帶寬來衡量 ， 如圖 。 1. 光柵 (Grating)廣泛地用來將光分離為不同波長的單色光 。圖 ， 圖 (a)是透射光柵 ， 圖 (b)是反射光柵 。 2. 布喇格光柵 (Bragg Grating)廣泛用于光纖通信之中 。 應用： （ 1） 半導體激光器使用布喇格光波導作分布反饋可以獲得單頻輸出 (如 DFB激光器 )； （ 2） 在光纖中 ， 寫入布喇格光柵后可以用于光濾波器 、 光分插復用器和色散補償器 。 在反射型濾波器中 ， 我們假設傳播常數(shù)為 β 0的光波從左向右傳播 ， 如果滿足條件： ????????? 22)(000則這個光波的能量可以耦合到沿它的反方向傳播的具有相同波長的反射光中去。 也就是說 ， 如果 λ 0=2neffΛ ， 光波將發(fā)生反射 ， 這個波長 λ 0就稱作布喇格波長 。 如果具有幾個波長的光同時傳輸?shù)焦饫w布喇格光柵上 ， 則只有波長等于布喇格波長的光才反射 ， 而其它的光全部透射 。注意變跡光柵旁瓣的減少是以主瓣加寬為代價的。 對于全光纖器件 ， 其主要優(yōu)點有： 插入損耗低 ， 易于與光纖耦合 ， 對偏振不敏感 ， 溫度系數(shù)低 ， 封裝簡單 ， 成本也較低 。 干涉法 ：若用兩束相干的紫外光照射摻雜后的光纖纖芯 ， 則照射光束的強度將沿著光纖長度方向周期性地變化 ， 強度高的地方纖芯折射率增加 ， 強度低的地方纖芯折射率幾乎無任何變化 ，這樣就在光纖中寫入了光柵 。 位相版是一種光衍射元件 ， 當用光束照射它時 ， 它將光束分離成各個不同的衍射級 ， 這些衍射級相互干涉就可將光柵寫入光纖 。 （ 2） 長周期 (long period)光纖光柵 。 短周期光柵： 光纖布喇格光