资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课程总结,光纤通信技术,王建萍,信息光电子研究所,清华大学电子工程系,光源,调制器,驱动电路,放大器,光电二极管,判决器,光纤,光纤,中继器,一、光发射机,激光器是一种阈值器件。,激光器的瞬态特性影响着调制信号的质量。,调制码型：NRZ、RZ、,CRZ,、CSRZ,前向纠错（FEC）,是数字通信系统中应用的基本差错控制方式之一，其原理是发端在信息比特后附加冗余的校验比特，即进行编码，接收端译码的同时，在纠错能力范围内，自动纠正传输中的错误，而无需信息的重发。其编码增益能给系统提供几个dB的富裕度。,PMD,二、光 纤,光纤的损耗；,光纤的色散；,光纤的非线性,色散展宽是提高通信速率的主要障碍,图 1,图 2,0,D,D,反常色散区,2,0,兰快红慢,光脉冲的较高的频率分量（兰移）比较低的频率分量（红移）传输得快,零色散波长,色散诱导啁啾,啁啾高斯脉冲展宽因子T,1,/T,0,随传输距离的变化,异号时,2,C0,，啁啾高斯脉冲单调展宽的速度比无啁啾脉冲的快,非线性,克尔效应,自相位调制,正啁啾(t),压窄,反常色散,光纤中的非线性自相位调制,折射率：,附加相移,：,附加频移,：,色散与非线性自相位调制共同作用,光脉冲具有一定的谱宽 展宽,正常色散,反常色散,非线性自相位调制 上啁啾 压窄,反常色散,L,D,L,NL,非线性效应 占优势,高阶光孤子传输,脉冲呈压窄、展宽、分裂、复原周期性变化,色散与非线性自相位调制共同作用,无损光纤中的光脉冲传输,无损光纤中的光孤子传输,图 8,图 9,图 10,图 11,无损光纤中的光孤子传输,光孤子：利用非线性平衡色散效应,缺点：维持色散与非线性间的平衡条件过于精细，利用非线性带来其它副作用,多种非线性效应共同作用,色散限制,WDM,孤子,色散位移光纤,普通单模光纤,非线性限制,非零色散位移光纤,L波段WDM,OTDM,新型光纤,PMD限制,WDM/ETDM+OTDM,PMD补偿技术,光纤的其它限制及解决方案,L+，S，S+,改善PMD特性的光纤,色散补偿,提升容量方法：单信道比特率提高,OTDM 原理,超短脉冲光源,时钟源,MOD,MOD,MOD,MOD,延时,EDFA,耦合器,时分解复用器,时钟提取,接收机,MOD,提升容量方法：多波段,光发射机,光发射机,光发射机,光发射机,N,1,2,3,光接收机,光接收机,光接收机,光接收机,N,1,2,3,复用器,解复用器,EDFA,波长稳定,、窄线宽,高速、小啁啾调制,窄带、小串话、稳定滤波,增益平坦、宽带、较高输出功率,高灵敏度,宽动态范围,WDM(,波分复用),L,波段放大器，（,L,波段,EDFA+,拉曼放大器）,L,波段的各种光子器件：,LD，,WDM，,隔离器,DCF!?,提升对L波段的器件要求,面临的问题,多波段带来的问题：非线性,开辟新窗口(L-Band),物理效应:宽频带导致的SRS.,光纤非线性,增加信道密度,物理效应:FWM,XPM,光纤非线性,非线性不可完全补偿，它将恶化OSNR，成为WDM系统容量提高的主要限制，它源于,面临的问题,几种技术方案,拉曼分布放大FRA,前向纠错技术FEC,传输光纤,信号调制格式,新型可调谐器件,如何应对PMD？补偿？好光纤？,3R再生,三、光器件,激光器（可调谐）,放大器（增益均衡）,调制器,探测器（波长选择）,光隔离器,环行器,光开关,波长变换器,上下话路器,分束/合束器,波分复用/解复用器,滤波器,受激辐射,非线性效应,半导体光电效应,基于晶体的电光、磁光、声光效应,基于波导的电光、磁光、声光效应,基于光纤的电光、磁光、声光效应,微机械,干涉,波导或光纤中的模式耦合,光电子器件的新进展,光通信器件是光通信系统的基础，没有器件就没有系统，往往一个新器件的出现可以引起整个系统的重大革新。目前器件的,发展和升值,方向为：,波长可选择、可调谐,：多波长激光源、可调谐光探测器、波分复用/解复用器、波长转换器、增益平坦光放大器、光开关矩阵、可调色散补偿器、可调谐光滤波器,集成化,:,多功能集成,、有源和无源集成,小型化、智能化,：能灵活地动态控制,全光纤化（基于光纤光栅）和半导体功能器件集成化,高可靠,：通信设备要求连续使用寿命25年,产品走向,：市场、技术难度、成本(,backbone-metro-access),下一代WDM网络中的光通信器件,S,波段和,L,波段应用的光通信器件,基于技术组合的用于超密集波分复用的光通信器件(如：,WDM,和光开关可组合成一个全光的波长路由器）,用于城域网的,WDM,器件：低价、可扩展和分插复用,用于40,Gb,/s,系统的光通信器件：低色散，宽带宽的波分复用器件、动态增益均衡、动态色散控制,用于全光网的光通信器件：动态波长的提供,四、光接收机,光接收机的灵敏度,灵敏度恶化功率代价,误码率曲线,眼图,Transponder,2.5Gb/s,Optical Tx,1:16,Multiplexer,2.5GHz,PLL,Clock Syn,1:16,DeMultiplexer,2.5Gb/s,Optical Rx,+3.3V DC TO DC,Conventer,Laser Disablea,Laser Biss Mon,2.5 G Data,2.5GHZ,2.5Gb/s,Optical Output,2.5Gb/s,Optical Output,DO IN,2.5 G Data,2.5 G Clock,LOS/LOF,D15 IN,155 Mb/s,Ref Clock,LOOP Back(2),DO Out,D15 Out,155 M Clock Out,Frame Pulse,Line,Loop Back,Local,Loop Back,+5v,-5.2v,+3.3,五、WDM系统的发展趋势,单路超高速,40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s,超密信道间距,10GHz,信道数攀升1022 Channel,展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band,超长无中继450km with remote Amp,超长传输距离,网络化,系统与网络,系统与网络的研究中，目前关注的,热点,有：,如何扩大系统的容量速率、带宽、波长密集度；,如何延长中继的跨距采用什么光纤和放大器；,光限幅器和3,R,的全光再生（放大、整形和定时）；,如何组建,WDM,网如何上下路，如何保护；,WDM,的实用化现在什么系统将可商用；,IP over WDM,的进展；,光传送网（,OTN),和全光网的进展；,
展开阅读全文