光纤通信第7章_光纤通信新技术200606

2020/1/201第7章光纤通信新技术半导体激光器高速调制技术光纤多信道复用技术相干光通信技术光放大技术光孤子通信光交换技术光纤接入网2020/1/2021半导体激光器高速调制技术1.1机理分析速率方程；微波等效电路；1.2高速调制的实现1.3波导调制器调制带宽；调制深度；最高调制频率；驱动功率和电压；插入损耗；偏振相关度等。图7.1半导体激光器的微波等效电路2020/1/203波导电极WGVRLGWttoxdTSSiO2电极GLiNbO3图7.2波导调制器2020/1/2042光纤多信道复用技术2.1OTDM光时分复用原理；特点2.2WDM波分复用•分类：WDM/OFDM/DWDM/CWDM•应用；2.3WDM关键器件•滤波器；•耦合器；光纤熔锥型波分复用器；•干涉滤波WDM器件；•M-Z干涉仪WDM器件；•衍射WDM器件；•光纤光栅；•平面阵列波导光栅AWG－WDM；2020/1/205图5.3光纤的波长资源图5.5WDM系统的组成图5.4WDM分类2020/1/206图5.6WDM点对点系统图5.7WDM点对点长距离系统图5.8WDM—无源光网络图5.9WDM星形系统2020/1/207图5.12M-Z干涉仪WDM器件图5.13衍射WDM器件图5.10熔锥光纤WDM器件图5.11干涉滤波WDM器件2020/1/208图5.14AWG波导衍射WDM器件2020/1/2093相干光通信技术3.1基本原理和构成原理；零差和外差检测3.2相干检测的SNR3.3相干检测的方式的比较3.4相干光通信的特点2020/1/2010图5.15相干光通信原理图5.16相干光零差检测图5.17相干光外差检测2020/1/2011图5.18相干光外差同步解调图5.19相干光外差包络解调2020/1/2012图5.20相干光调制解调方式的比较2020/1/20134光放大技术4.1光放大器的基本原理增益带宽；增益饱和；噪声系数；4.2EDFA掺饵光纤放大器原理；结构；特点；4.3FRA拉曼光纤放大器原理；结构；特点；4.4SLA半导体光放大器原理；结构；特点；4.5光放大器的应用前置放大器；功率放大器；线路放大器2020/1/2014光子光子PumpEmitting图5.22光放大的增益带宽图5.23光放大增益饱和图5.21光放大的基本原理2020/1/2015图5.24EDFA的原理图5.25EDFA的构成2020/1/2016图5.26FRA原理和构成图5.27FRA增益曲线2020/1/2017图5.28SLA原理和构成图5.29SLA增益曲线图5.30SLA组成方法2020/1/2018图5.31光放大器的应用2020/1/20195光孤子通信（Soliton）5.1光纤中孤子的基本概念•光孤子：群速度色散（GVD）和自相位调制（SPM）相互作用产生。特点：具有保形稳幅的传输特征。•非线性薛定谔方程（NSE）5.2光纤孤子的传输•光纤损耗引起孤子展宽•光放大对孤子的作用5.3光纤孤子通信的系统考虑2020/1/2020图5.32孤子的传输图5.33孤子的传输2020/1/20216光交换技术PhotonicSwitching6.1光交换的基本原理必要性和基本原理6.2光交换的方式•空分光交换•时分光交换•波分光交换6.3光交换的关键技术•光开关•光纤延迟线FDL•波长变换•协议：MPLS（多协议标签交换）；MPLMS（多协议波长标签交换）；GMPLS（广义多协议波长标签交换）•发展：OS（光波长交换）toOBS（光突发交换）toOPS（光分组交换）2020/1/2022图5.36波分光交换和波长变换图5.35时分光交换图5.34空分光交换2020/1/2023边缘节点1核心节点边缘节点2边缘节点4DWDM12个COUPLER4个9FIBERS1FIBERS传输单模光纤10km42边缘节点32020/1/2024EDFAEDFA图5.37基于波分、空分和时分的光交换0~80~8FDL0~80~80~80~80~80~84404444000信号处理控制000012134432128………………..FDLFDLFDLFDLFDLFDLFDLFDLFDLFDLFDL2020/1/202522*222222控制表一：各种光开关性能比较性能开关插入损耗串扰在1.55μm的透明性开关速度功率消耗光学机械小（0.5～1dB）低(－50dB)很好一般(5～15ms)小聚合物一般(1～2dB)一般(－25dB)好快(＜1ms）相当小电光大(2～4dB)一般好非常快(纳秒)相当小SOA小低还可以纳秒相当大液晶一般一般好一般(＜10ms)小MEMS一般低好一般(1ms）小图5.38光纤延迟线FDL2020/1/2026表二、光交换几种形式比较交换类型性能波长路由OS光分组交换OPS光突发交换OBS交换粒度持续的线路需求（大粒度）单个分组（小粒度）若干分组构成的数据突发（中等粒度）持续时间长短中等带宽利用率低高较高（与突发长度的定义有关）全光缓存不需要必需不必要对分组业务的适应程度低高较高实现复杂度低高适中2020/1/20277光纤接入网(Access)7.1接入网（光纤）宽带网络接入用户（网）的最后1km（mile）,称为接入网（Access）。7.2接入网的分类和目标•有线：双绞线（PSTN、ADSL、HDSL、VDSL）光纤（SDH，HFC，APON,EPON,BPON,FTTC，FTTB，FTTH）•无线：卫星通信；GSM；CDMA；GPRS；WLOA（无线光接入网）•混合=无线+有线：光纤+无线（HFW）；个人通信系统：（PCS）•目标：3WVs3A(Whoever,Whenever,Wherever)To(Anyone,Anywhere,Anyvolume)2020/1/2028图5.39光纤接入网2020/1/2029思考题六1.光放大器的原理和类型，以及各自的技术特点？2.论述WDM光纤传输系统的组成和应用优势，并阐明其关键技术？3.光放大器的原理和类型，以及各自的技术特点？4.论述相干光通信的基本原理，及其优势和缺点？5.论述光孤子通信的基本原理。6.了解光网络发展的新进展。