現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件

1、1現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 2現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 章內(nèi)容章內(nèi)容 3現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.1 光器件概述光器件概述 光器件的分類 體塊型 不能直接與光纖線路連接，而是要通過耦合元件（最重要 的耦合元件是自聚焦棒透鏡組），因而損耗較大。 全光纖型 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、抗電磁干擾。特別是能夠做 成“在線元件”，直接接入光纖線路，因而附加損耗很低。 光波導(dǎo)型 體積小、重量輕、熱和機械穩(wěn)定性好、功耗低、抗電磁干 擾性強、適合批量生產(chǎn)。 4現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光器件概述光器件概述 發(fā)展趨勢 n尺寸小型化、微型化。尺寸小型化、微型化。 無論是在系統(tǒng)傳輸設(shè)備中，還是在終端用戶上，光器件在提

2、供高性能功能的同時，應(yīng)占據(jù)盡可能小的空間。 n低成本。低成本。 降低器件成本的有效途徑包括提高成品率，提高器件制作自 動化程度，以及規(guī)范各種光器件的標(biāo)準，如達成多邊協(xié)議以 提高光器件間的兼容性等。 n多功能的集成。多功能的集成。 系統(tǒng)的發(fā)展對光器件功能要求也愈來愈多，要求單個器件能 提供更多功能，或是將更多功能的光學(xué)元件集成在一個器件 中。無論是器件尺寸的集成，還是功能上的集成，都可以降 低器件成本，提高器件競爭力。 5現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.2 光連接器與光衰減器光連接器與光衰減器 6現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光纖連接器（光纖連接器（optical connectoroptical con

3、nector），俗稱活接頭，），俗稱活接頭， ITUITU將其定義為將其定義為“用以穩(wěn)定地但并不是永久地連接用以穩(wěn)定地但并不是永久地連接 兩根或多根光纖的無源組件兩根或多根光纖的無源組件”。 主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備間、設(shè)備與儀表間、設(shè)備主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備間、設(shè)備與儀表間、設(shè)備 與光纖間以及光纖與光纖間的非永久性固定連接，與光纖間以及光纖與光纖間的非永久性固定連接， 是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的無源器件。是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的無源器件。 對光纖連接器要求主要是插入損耗小、回波損耗大、對光纖連接器要求主要是插入損耗小、回波損耗大、 重復(fù)插拔的壽命長和互換性好。重復(fù)插拔的壽命長和互換性好。 光

4、連接器定義光連接器定義 7現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光連接器光連接器 (dB)10 0 1 P P lgI L (dB)10 0 P P lgR r L n互換性和重復(fù)性 n 回波損耗：反射損耗，光纖連接處，后向反射光功率 Pr相對輸入光功率P0的比率的分貝數(shù)。 n 插入損耗：光信號通過連接器之后，其輸出光功率P1 相對輸入光功率P0的比率的分貝數(shù)。 一般要求應(yīng)不大于一般要求應(yīng)不大于0.2 dB0.2 dB 典型值應(yīng)不小于典型值應(yīng)不小于45 dB45 dB。 8現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光纖光纖連接損耗及其影響因素連接損耗及其影響因素 光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)失配引起的損耗 (f) 兩光纖相對位置偏離設(shè)計要求

5、引起的損耗(b)(c)(e) 端面形狀與間隙引起的損耗(d)(e)(a) 2 n 1 n 0 n（a） （c） q （b） d （d） z （e） 1 a 2 a a 1 x 2 x x 1 2a 2 2a 纖芯直徑 1 D 2 D 1 g 2 g 數(shù)值孔徑 折射率分布 （f） 光 纖 參 數(shù) 端 面 反 射 橫 向 錯 位 角 向 傾 斜 端 面 間 隙 端 面 狀 態(tài) 9現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 10現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光纖連接器的結(jié)構(gòu)光纖連接器的結(jié)構(gòu) FCFC型：外部加強方式型：外部加強方式 是采用金屬套，緊固方是采用金屬套，緊固方 式為螺絲扣式為螺絲扣 SCSC型：外殼采用工程塑型：

6、外殼采用工程塑 料，矩形結(jié)構(gòu)，便于密集料，矩形結(jié)構(gòu)，便于密集 安裝，不用螺紋連接，可安裝，不用螺紋連接，可 以直接插拔。以直接插拔。 STST型：采用帶鍵的卡口型：采用帶鍵的卡口 式鎖緊機構(gòu)，確保連接時式鎖緊機構(gòu)，確保連接時 準確對中。準確對中。 11現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光纖連接器的結(jié)構(gòu)光纖連接器的結(jié)構(gòu) 12現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光衰減器定義光衰減器定義 光衰減器（光衰減器（optical attenuatoroptical attenuator）是對光功率進）是對光功率進 行預(yù)定量衰減的器件，它可分為可變光衰減器和固行預(yù)定量衰減的器件，它可分為可變光衰減器和固 定光衰減器。前者主要用于

7、調(diào)節(jié)光功率電平，后者定光衰減器。前者主要用于調(diào)節(jié)光功率電平，后者 主要用于電平過高的光纖通信線路。主要用于電平過高的光纖通信線路。 對光衰減器主要要求是：插入損耗低、回波損耗高、對光衰減器主要要求是：插入損耗低、回波損耗高、 分辨率線性度和重復(fù)性好、衰減量可調(diào)范圍大、衰減分辨率線性度和重復(fù)性好、衰減量可調(diào)范圍大、衰減 精度高、器件體積小，環(huán)境性能好。精度高、器件體積小，環(huán)境性能好。 13現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光衰減器光衰減器 14現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光功率衰減功能新技術(shù)光功率衰減功能新技術(shù) 熱光技術(shù) 電光技術(shù) 微機械技術(shù)（MEMS） 插入損耗大，偏振相關(guān)損耗大 插損、偏振相關(guān)損耗、熱漂移

8、較大，動態(tài)范圍有限 體積很小，響應(yīng)速度較快，功耗小，易于批量生產(chǎn)， 但插損較大，成本高昂，是目前發(fā)展較快的技術(shù)。 15現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 衰減片通常是表面蒸鍍了金屬吸收膜的 玻璃基片，衰減片與光軸可以傾斜放置 衰減片在不同位置的金屬膜厚度不同， 可用來獲得不同的衰減 在光纖端面按要求鍍上一層有一定厚度 的金屬膜或在光的通路上設(shè)置一個幾微 米的氣隙，從而獲得固定衰耗。 常用光衰減器的工作原理常用光衰減器的工作原理 16現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.3 耦合器與分束器耦合器與分束器 光耦合器（光耦合器（couplercoupler）/ /分束器（分束器（splittersplitter）的功）的

9、功 能是實現(xiàn)光信號的合路能是實現(xiàn)光信號的合路/ /分路，就是把多個輸入的分路，就是把多個輸入的 光信號組合成一個輸出或者把一個輸入的光信號光信號組合成一個輸出或者把一個輸入的光信號 分配給多個輸出。分配給多個輸出。 一般是對同一波長的光功率進行合路或分路。光一般是對同一波長的光功率進行合路或分路。光 耦合器耦合器/ /分束器的使用將會對光路帶來一定的附加分束器的使用將會對光路帶來一定的附加 插入損耗以及一定的串?dāng)_和反射。插入損耗以及一定的串?dāng)_和反射。 17現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 插入損耗：是指一個指定輸入端口的輸插入損耗：是指一個指定輸入端口的輸 入光功率入光功率Pi和一個指定的輸出端口的輸出

10、和一個指定的輸出端口的輸出 功率功率Po的比值的比值 附加損耗：全部輸入端口的輸入光功率附加損耗：全部輸入端口的輸入光功率 總和與全部輸出端口的輸出光功率總和的總和與全部輸出端口的輸出光功率總和的 比值比值 分光比或耦合比：某一個輸出端口的輸分光比或耦合比：某一個輸出端口的輸 出光功率與全部輸出端口的輸出光功率總出光功率與全部輸出端口的輸出光功率總 和的比值和的比值 串?dāng)_：一個輸入端口的輸入光功率串?dāng)_：一個輸入端口的輸入光功率Pi與由與由 耦合器泄漏到其他輸入端口的光功率耦合器泄漏到其他輸入端口的光功率Pr的的 比值比值 dB 10 i in e P P lgL 光耦合器光耦合器技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指

11、標(biāo) dB 10 i o i P P lgL % P P CR i i 100 P1P3 P4 dB 10 i r c P P lgL P2 18現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光耦合器分類光耦合器分類 v從端口形式 X型、Y型、星型以及樹型 v從工作帶寬的角度 單工作窗口的窄帶 單工作窗口的寬帶 雙工作窗口的寬帶 v從傳導(dǎo)光模式 多模與單模 v從器件工藝實現(xiàn)方式 分立光學(xué)元件組合型 光纖型光耦合器 集成波導(dǎo)型 19現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 20現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 幾種常見光耦合器結(jié)構(gòu)示意圖幾種常見光耦合器結(jié)構(gòu)示意圖 21現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.4 復(fù)用器復(fù)用器 一種用來合成不同波長的光信號或者分

12、離不同波長的光信號的無源一種用來合成不同波長的光信號或者分離不同波長的光信號的無源 器件。（復(fù)用器器件。（復(fù)用器/ /解復(fù)用器）解復(fù)用器） 用于波長選擇、光放大器的噪聲濾除、光復(fù)用用于波長選擇、光放大器的噪聲濾除、光復(fù)用/ /解復(fù)用解復(fù)用 對器件的要求主要是插入損耗低、隔離度大、帶內(nèi)平坦、帶外插入對器件的要求主要是插入損耗低、隔離度大、帶內(nèi)平坦、帶外插入 損耗變化陡峭、中心波長穩(wěn)定性高等。損耗變化陡峭、中心波長穩(wěn)定性高等。 22現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 采用漸變折采用漸變折 射率透鏡，射率透鏡， 簡化了裝置簡化了裝置 的校準。的校準。 采用普通透采用普通透 鏡的鏡的WDMWDM 23現(xiàn)代光纖通信

13、技術(shù)光器件 24現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 25現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 多層介質(zhì)膜復(fù)用器特點多層介質(zhì)膜復(fù)用器特點 26現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 可通過改變?nèi)廴诶F條件，增強耦合系數(shù)對波可通過改變?nèi)廴诶F條件，增強耦合系數(shù)對波 長的敏感性，從而制成熔融拉錐型長的敏感性，從而制成熔融拉錐型WDMWDM器件器件 特點：插損低、結(jié)構(gòu)簡單、溫度穩(wěn)定性高、無特點：插損低、結(jié)構(gòu)簡單、溫度穩(wěn)定性高、無 需波長選擇器件；復(fù)用波長數(shù)少、隔離度差需波長選擇器件；復(fù)用波長數(shù)少、隔離度差 應(yīng)用：常用于應(yīng)用：常用于1300nm/1550nm1300nm/1550nm、980nm/1550nm980nm/1550nm、 1480

14、nm/1550nm1480nm/1550nm波長的分離波長的分離 熔錐光纖濾波器熔錐光纖濾波器 27現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 陣列波導(dǎo)光柵陣列波導(dǎo)光柵AWG Array-Waveguide- Grating 規(guī)則排列的波導(dǎo)，相規(guī)則排列的波導(dǎo)，相 鄰波導(dǎo)的長度相差固鄰波導(dǎo)的長度相差固 定值定值D DL L，因而產(chǎn)生的，因而產(chǎn)生的 相位差隨波長而變。相位差隨波長而變。 28現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 AWG的工作原理的工作原理 設(shè)設(shè)AWGAWG的輸入端口數(shù)和輸出端口數(shù)均為的輸入端口數(shù)和輸出端口數(shù)均為n n，輸入耦合器為，輸入耦合器為 n nm m形式，輸出耦合器為形式，輸出耦合器為m mn n形式，輸入

15、和輸出耦合器之間由形式，輸入和輸出耦合器之間由 m m個波導(dǎo)連接，每相鄰波導(dǎo)的長度差均為個波導(dǎo)連接，每相鄰波導(dǎo)的長度差均為LL。輸入耦合器將某。輸入耦合器將某 個輸入端口的輸入信號分成個輸入端口的輸入信號分成m m部分，它們之間的相位差部分，它們之間的相位差由由 從輸入波導(dǎo)到陣列波導(dǎo)在輸入耦合器中傳輸?shù)木嚯x來決定。在從輸入波導(dǎo)到陣列波導(dǎo)在輸入耦合器中傳輸?shù)木嚯x來決定。在 輸入波導(dǎo)輸入波導(dǎo)i i的光信號的波長中，滿足的光信號的波長中，滿足2k2k的整數(shù)倍的波的整數(shù)倍的波 長將在輸出波導(dǎo)輸出。長將在輸出波導(dǎo)輸出。 通過適當(dāng)設(shè)計，可以做成通過適當(dāng)設(shè)計，可以做成1 1n n波分解復(fù)用器和波分解復(fù)用器和

16、n n1 1波分復(fù)波分復(fù) 用器。用器。 29現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 AWG AWG特點：特點： 信道間隔（信道間隔（1.6 0.8 0.4nm1.6 0.8 0.4nm） 端口（端口（1 1 8 8 1 1 16 16 1 1 32 32 1 1 64)64) 需要溫控（需要溫控（0.01nm/C0.01nm/C0 0) ) 插損不隨通道數(shù)增加插損不隨通道數(shù)增加(67dB)(67dB) 高斯型通帶（采用特殊技術(shù)可實現(xiàn)平頂，但增大插損）高斯型通帶（采用特殊技術(shù)可實現(xiàn)平頂，但增大插損） 隔離度隔離度22dB22dB PDL1dBPDL1dB 應(yīng)用：應(yīng)用： 復(fù)用復(fù)用/ /解復(fù)用（解復(fù)用（1616通道

17、以上通道以上WDMWDM系統(tǒng)中最具競爭力的器件）系統(tǒng)中最具競爭力的器件） AWG的特點及應(yīng)用的特點及應(yīng)用 30現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.5 光隔離器與環(huán)形器光隔離器與環(huán)形器 31現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 用途用途 只允許光波往一個方向傳播，阻止光波往其 他方向特別是反方向傳輸?shù)摹?主要用在激光器或光放大器的后面，以消除 反射光的影響，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 主要參數(shù)要求主要參數(shù)要求 插入損耗小（典型值約為0.5 dB） 隔離度大（典型值約在4050dB之間） PDL?。?.2 dB） 組成原理組成原理 一般由起偏器、檢偏器和旋光器組成。 光隔離器概述光隔離器概述 32現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 起偏器使

18、入射光德垂直偏振分量通過，調(diào)整法拉第旋轉(zhuǎn)器（起偏器使入射光德垂直偏振分量通過，調(diào)整法拉第旋轉(zhuǎn)器（YIG） 的磁場強度，使偏振面旋轉(zhuǎn)的磁場強度，使偏振面旋轉(zhuǎn)45，然后通過檢偏器。反射光返回時，然后通過檢偏器。反射光返回時， 通過法拉第旋轉(zhuǎn)器又一次旋轉(zhuǎn)通過法拉第旋轉(zhuǎn)器又一次旋轉(zhuǎn)45，正好與入射光偏振面正交，因，正好與入射光偏振面正交，因 此受到隔離。此受到隔離。 光隔離器工作原理光隔離器工作原理 33現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光環(huán)形器光環(huán)形器 基本原理：與光隔離器相似基本原理：與光隔離器相似 光傳送順序：光傳送順序：1 12 2 3 3 4 4 主要指標(biāo)：插入損耗、隔離度、主要指標(biāo)：插入損耗、隔離度

19、、PDLPDL、回波損耗、方、回波損耗、方 向性等（與光隔離器基本相同）向性等（與光隔離器基本相同） 34現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光環(huán)形器工作原理光環(huán)形器工作原理 起偏器、檢偏器、旋光器 35現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 光環(huán)形器應(yīng)用光環(huán)形器應(yīng)用 基于基于FBGFBG和多口光環(huán)形器的和多口光環(huán)形器的BOADMBOADM結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 36現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.6 光開光與光交叉連接器光開光與光交叉連接器 應(yīng)用開關(guān)時間需求 光路的交換及管理 (OADM、OXC) 110ms 保護開關(guān) 光包交換1ns 外調(diào)制10ps 110ms 37現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 機械式光開關(guān)機械式光開關(guān) 工作原理：工作原理：

20、通過移動光纖將光直接耦合到輸出端或采用棱鏡、反通過移動光纖將光直接耦合到輸出端或采用棱鏡、反 射鏡切換光路射鏡切換光路 特點：特點：偏振無關(guān)，插入損耗低、串?dāng)_小、光學(xué)性能好，體積較大、偏振無關(guān)，插入損耗低、串?dāng)_小、光學(xué)性能好，體積較大、 開關(guān)速度慢開關(guān)速度慢 38現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 工作原理：工作原理：通過磁、靜電效應(yīng)移動或旋轉(zhuǎn)微反射鏡，利用這通過磁、靜電效應(yīng)移動或旋轉(zhuǎn)微反射鏡，利用這 些微鏡片的二維或三維空間運動，將光直接反射到不同的輸出端些微鏡片的二維或三維空間運動，將光直接反射到不同的輸出端 特點：特點：低損耗、低串?dāng)_、低偏振敏感性、高消光比、體積小、低損耗、低串?dāng)_、低偏振敏感性、高

21、消光比、體積小、 集成度高、開關(guān)速度快集成度高、開關(guān)速度快 MEMS光開關(guān)光開關(guān) 39現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 噴墨氣泡熱光開關(guān)噴墨氣泡熱光開關(guān) 40現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 (a)定向耦合器型光開關(guān) (b) M-Z干涉儀型光開關(guān) 波導(dǎo)光開關(guān)波導(dǎo)光開關(guān) 41現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 熱光開關(guān)熱光開關(guān) 42現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 工作原理：工作原理：利用聲光效應(yīng)，即聲波在某些介質(zhì)中傳播時，該利用聲光效應(yīng)，即聲波在某些介質(zhì)中傳播時，該 介質(zhì)會產(chǎn)生與聲波信號相應(yīng)的、隨時間和空間周期變化的彈性形介質(zhì)會產(chǎn)生與聲波信號相應(yīng)的、隨時間和空間周期變化的彈性形 變，從而導(dǎo)致介質(zhì)折射率的周期性變化，形成等效的位相光柵，

22、變，從而導(dǎo)致介質(zhì)折射率的周期性變化，形成等效的位相光柵， 其光柵常數(shù)等于聲波波長，因而能提供一種方便地控制光的強度、其光柵常數(shù)等于聲波波長，因而能提供一種方便地控制光的強度、 頻率和傳播方向的手段頻率和傳播方向的手段 聲光開關(guān)聲光開關(guān) 43現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 13 42 SOA SOA 光纖環(huán) 控制脈沖 耦合器 （a）全光M-Z型開關(guān)（b）NOLM全光開關(guān) 工作原理：工作原理： 利用輸入的控制光信號與信號光進行光交叉相位調(diào)制，來利用輸入的控制光信號與信號光進行光交叉相位調(diào)制，來 調(diào)節(jié)輸出信號光的相對相位關(guān)系以實現(xiàn)開關(guān)通斷。調(diào)節(jié)輸出信號光的相對相位關(guān)系以實現(xiàn)開關(guān)通斷。 通過外部輸入控制光調(diào)制

23、半導(dǎo)體光放大器通過外部輸入控制光調(diào)制半導(dǎo)體光放大器(SOA)(SOA)的折射率的折射率 來調(diào)節(jié)輸出信號光的相對相位關(guān)系以實現(xiàn)開關(guān)通斷。來調(diào)節(jié)輸出信號光的相對相位關(guān)系以實現(xiàn)開關(guān)通斷。 光調(diào)制光開關(guān)光調(diào)制光開關(guān) 44現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 功能定義功能定義：用于光纖網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的裝置，通過對光信號進行交叉連用于光纖網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的裝置，通過對光信號進行交叉連 接，能靈活有效地管理光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，是實現(xiàn)可靠的網(wǎng)絡(luò)保護接，能靈活有效地管理光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，是實現(xiàn)可靠的網(wǎng)絡(luò)保護/ /恢復(fù)恢復(fù) 以及自動配線和監(jiān)控的重要技術(shù)以及自動配線和監(jiān)控的重要技術(shù) 結(jié)構(gòu)核心：結(jié)構(gòu)核心：光交叉連接矩陣（一般是通過光開關(guān)矩陣來實現(xiàn)）光交叉

24、連接矩陣（一般是通過光開關(guān)矩陣來實現(xiàn)） 技術(shù)要求：技術(shù)要求：無阻塞、低串?dāng)_、低延遲、無偏振依賴性、寬帶和高無阻塞、低串?dāng)_、低延遲、無偏振依賴性、寬帶和高 的可靠性，并具有單向、雙向和廣播形式的功能的可靠性，并具有單向、雙向和廣播形式的功能 光交叉連接器光交叉連接器 管理、控制操作系統(tǒng) 輸 入 端 輸 出 端 11 MN MN光交換矩陣 OXC功能結(jié)構(gòu)示意圖功能結(jié)構(gòu)示意圖 45現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 波分復(fù)用波分復(fù)用/ /解復(fù)用器解復(fù)用器 光交叉連接矩陣光交叉連接矩陣 波長轉(zhuǎn)換模塊波長轉(zhuǎn)換模塊 OXC基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 46現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.7 光波長轉(zhuǎn)換器光波長轉(zhuǎn)換器 47現(xiàn)代光纖通信

25、技術(shù)光器件 驅(qū)動輸入 s 光探測器緩存器可調(diào)激光器 地址譯碼器 c 功能定義功能定義： 首先利用光探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，再將此信號存儲于電首先利用光探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，再將此信號存儲于電 存儲器中，然后用此電信號驅(qū)動可調(diào)諧激光器，變成另一波長的光存儲器中，然后用此電信號驅(qū)動可調(diào)諧激光器，變成另一波長的光 信號。信號。 特點特點 信噪比高、偏振無關(guān)、轉(zhuǎn)換速率可達信噪比高、偏振無關(guān)、轉(zhuǎn)換速率可達10Gbit/s10Gbit/s、可實現(xiàn)消光比、可實現(xiàn)消光比 增強及信號再生、技術(shù)成熟增強及信號再生、技術(shù)成熟 透明性受影響、透明性受影響、光電轉(zhuǎn)換線路復(fù)雜，終究要受電子瓶頸的限制光電轉(zhuǎn)換線路

26、復(fù)雜，終究要受電子瓶頸的限制 光光-電電-光式光波長轉(zhuǎn)換器光式光波長轉(zhuǎn)換器 48現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 全光波長轉(zhuǎn)換器（全光波長轉(zhuǎn)換器（WC） 49現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 基于基于SOA-XGM的的WC 工作原理工作原理：隨著輸入光功率的增加，由于受激輻射，SOA中載流子的消 耗相應(yīng)增加，載流子濃度下降，導(dǎo)致SOA增益減少，即發(fā)生增益飽和現(xiàn) 象。此時，如果把一束波長為S S（與目標(biāo)波長相同）的連續(xù)探測光注入 SOA，當(dāng)信號光處于高功率（邏輯1）時，由于SOA的增益飽和效應(yīng)，探 測光不能得到放大（邏輯0）；相反，當(dāng)信號光處于邏輯0時，探測光被 放大（邏輯1）。此即為交叉增益調(diào)制效應(yīng)（XGM）。于

27、是，強度調(diào)制信 息就從信號光C C加載到了探測光S S上，實現(xiàn)了波長變換，只是輸出信 號在邏輯上與原信號相反。 C S Filter S SOACW 50現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 優(yōu)點：優(yōu)點： 可以達到較高的轉(zhuǎn)換速率，可到可以達到較高的轉(zhuǎn)換速率，可到10Gb/s10Gb/s； 輸出光與原信號光反相；輸出光與原信號光反相； 轉(zhuǎn)換效率高；轉(zhuǎn)換效率高； 偏振無關(guān)（要求使用的偏振無關(guān)（要求使用的SOASOA偏振無關(guān)）；偏振無關(guān)）； 結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)簡單。 缺點：缺點： 比特流倒置比特流倒置 信號的消光比惡化信號的消光比惡化 51現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 n工作原理工作原理：在半導(dǎo)體光放大器中由于載流子耗盡達

28、到增益飽和，同時在半導(dǎo)體光放大器中由于載流子耗盡達到增益飽和，同時 使使SOASOA的有源區(qū)的折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致通過其中的探測光產(chǎn)生相位的有源區(qū)的折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致通過其中的探測光產(chǎn)生相位 調(diào)制，對調(diào)相的輸出光進行鑒相，變?yōu)檎{(diào)幅信號，即可實現(xiàn)光波長的轉(zhuǎn)調(diào)制，對調(diào)相的輸出光進行鑒相，變?yōu)檎{(diào)幅信號，即可實現(xiàn)光波長的轉(zhuǎn) 換。換。 基于基于SOA-XPM的的WC 52現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 基于基于SOA-FWM的的WC 特點：與信號格式無關(guān)、信號比特率可達特點：與信號格式無關(guān)、信號比特率可達40Gbit/s.40Gbit/s. 缺點：轉(zhuǎn)換效率低、偏振相關(guān)缺點：轉(zhuǎn)換效率低、偏振相關(guān)、輸入信號動態(tài)范

29、圍小、輸入信號動態(tài)范圍小、 轉(zhuǎn)換效率與波長有關(guān)（即當(dāng)輸入信號波長與轉(zhuǎn)換波長間轉(zhuǎn)換效率與波長有關(guān)（即當(dāng)輸入信號波長與轉(zhuǎn)換波長間 隔增大時，轉(zhuǎn)換效率隨之降低）。隔增大時，轉(zhuǎn)換效率隨之降低）。 SOA Signal S Pump P Filter c S P c c=2 p- s 53現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 5.8 光器件測試光器件測試 54現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 插入損耗的測量插入損耗的測量 光纖寬帶光源BLS (Broadband laser source) 可調(diào)激光器TLS (Tunable laser source) 偏振控制器PC (Polarization controller) 光功率計PM (Power meter) 光譜分析儀OSA (Optical spectrum analyzer) 55現(xiàn)代光纖通信技術(shù)光器件 PM TLS CA CB 臨時接點 TJ PM TLS CA CB 臨時接點 TJ L 1 P 截斷點J 插入損耗的測量插入損耗的測量-截斷法截斷法 截斷法測量步驟： (1) 測量并記錄P1； (2) 截斷臨時節(jié)點處光纖，L30 cm測量并記錄P0 ； (3) 計算插入損耗I.L.=10lg(P1/P0) PM TLS CA 臨時接點