光纖通信新技術(shù)-1講述

1、7.1 光纖放大器光纖放大器7.2 光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)7.3 光交換技術(shù)光交換技術(shù)7.4 光孤子通信光孤子通信7.5 相干光通信技術(shù)相干光通信技術(shù)7.6 光時分復(fù)用技術(shù)光時分復(fù)用技術(shù)7.7 波長變換技術(shù)波長變換技術(shù)第第 7 章章 光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù)返回主目錄 第第 7 章章 光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù) 光纖通信發(fā)展的目標是提高通信能力和通信質(zhì)量，降低價格，滿足社會需要。進入20世紀90年代以后，光纖通信成為一個發(fā)展迅速、 技術(shù)更新快、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的領(lǐng)域。 本章主要介紹一些已經(jīng)實用化或者有重要應(yīng)用前景的新技術(shù)，如光放大技術(shù)，光波分復(fù)用技術(shù)，光交換技術(shù)，光孤子通光放大技術(shù)，

2、光波分復(fù)用技術(shù)，光交換技術(shù)，光孤子通信，相干光通信，光時分復(fù)用技術(shù)和波長變換技術(shù)信，相干光通信，光時分復(fù)用技術(shù)和波長變換技術(shù)等。 7.1 光光 纖纖 放放 大大 器器 光放大器有半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器和光纖放大器光纖放大器兩種類型。 半導(dǎo)體光放大器的優(yōu)點是：半導(dǎo)體光放大器的優(yōu)點是： 小型化，容易與其他半導(dǎo)體器件集成 半導(dǎo)體光放大器的缺點是：半導(dǎo)體光放大器的缺點是： 性能與光偏振方向有關(guān)，器件與光纖的耦合損耗大。 光纖放大器的性能與光偏振方向無關(guān)，器件與光纖的耦合損耗很小， 因而得到廣泛應(yīng)用。 光纖放大光纖放大器的實質(zhì)是：的實質(zhì)是： 把工作物質(zhì)制作成光纖形狀的固體激光器，所以也稱為光光纖激

3、光器。纖激光器。 20世紀80年代末期，波長為1.55 m的摻鉺摻鉺(Er)光纖放大器光纖放大器(EDFA： ErbiumDoped Fiber Amplifier)研制成功并投入實用，把光纖通信技術(shù)水平推向一個新高度，成為光纖通信發(fā)展史上一個重要的里程碑。 7.1.1 摻鉺光纖放大器工作原理摻鉺光纖放大器工作原理 圖7.1示出摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)的工作原理，說明了光信號放大的原因。 從圖7.1(a)可以看到，在摻鉺光纖摻鉺光纖(EDF)中，鉺離子(Er3+)有三個能級： 能級1代表基態(tài)基態(tài)， 能量最低 能級2是亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級 能級3代表激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)， 能量最高

4、 當泵浦泵浦(Pump, 抽運)光的光子能量等于能級3和能級1的能量差時，鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)(13)。 但是激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3+很快返回到能級2。 如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級2的Er3+將躍遷到基態(tài)基態(tài)(21)，產(chǎn)生受激輻射光受激輻射光，因而信號光得到放大。 但是激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3+很快返回到能級2。 如果輸入的信號光的光子能量等于能級2和能級1的能量差，則處于能級2的Er3+將躍遷到基態(tài)(21)，產(chǎn)生受激輻射光受激輻射光，因而信號光得到放大。 由此可見，這種放大是由于泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號光的結(jié)這種放大是由于

5、泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號光的結(jié)果。果。 圖圖 7.1摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的工作原理 (a) 硅光纖中鉺離子的能級圖；硅光纖中鉺離子的能級圖； (b) EDFA的吸收和增益頻譜的吸收和增益頻譜 4F9 / 24I9 / 24I11 / 24I13 / 24I15 / 21.48 m泵 浦0.65 m0.80 m0.98 m1.53 m123光 信 號1.481.501.521.541.5602460246810吸 收增 益波 長 / m損 耗 或 增 益 /( dBm 1)(b)(a)截 面 / (10 25m2) 為提高放大器增益， 應(yīng)提高對泵浦光的吸收，使基態(tài)基態(tài)Er3+盡可

6、能躍遷到激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)，圖7.1(b)示出EDFA增益增益和吸收頻譜吸收頻譜。 圖7.2(a)示出和的關(guān)系， 泵浦光功率轉(zhuǎn)換為信號光功率的效率很高，達到92.6%。當泵浦光功率為60 mW時，吸收效率(信號輸入光功率-信號輸出光功率)/泵浦光功率為88%。 圖7.2(b)是小信號條件下增益和泵浦光功率的關(guān)系，當泵浦光功率小于6mW時，增益系數(shù)為6.3dB/mW。 圖圖7.2摻鉺光纖放大器的特性摻鉺光纖放大器的特性(a) 輸出信號光功率與泵浦光功率的關(guān)系；輸出信號光功率與泵浦光功率的關(guān)系； (b) 小信號增益與泵浦光功率的關(guān)系小信號增益與泵浦光功率的關(guān)系002040608020406080轉(zhuǎn) 換

7、效 率92.6輸 入 泵 浦 光 功 率 / mW輸 出 信 號 光 功 率 / mW02001030405101520增 益 系 數(shù)6.3 dB / mW輸 入 泵 浦 光 功 率 / mW增 益 / dB(a)(b) 7.1.2 摻鉺光纖放大器的構(gòu)成和特性摻鉺光纖放大器的構(gòu)成和特性 圖7.3(a)為光纖放大器構(gòu)成原理圖，圖7.3(b)為實用光纖放大器構(gòu)成方框圖。 和是關(guān)鍵器件，把泵浦光與信號光耦合在一起的波分復(fù)用器和置于兩端防止光反射的光隔離器也是不可缺少的。 設(shè)計高增益摻鉺光纖設(shè)計高增益摻鉺光纖(EDF)是實現(xiàn)光纖放大器的技術(shù)關(guān)鍵，是實現(xiàn)光纖放大器的技術(shù)關(guān)鍵， EDF的增益取決于Er3+

8、的濃度、光纖長度和直徑以及泵浦光功率等多種因素，通常由實驗獲得最佳增益。 對泵浦光源的基本要求是大功率和長壽命。對泵浦光源的基本要求是大功率和長壽命。波長為1480 m的InGaAsP多量子阱(MQW)激光器， 輸出光功率高達100 mW, 泵浦光轉(zhuǎn)換為信號光效率在6 dB/mW以上。 圖圖7.3(a) 光纖放大器構(gòu)成原理圖光纖放大器構(gòu)成原理圖輸入信號輸入信號光隔離器光隔離器波分復(fù)用器波分復(fù)用器泵浦泵浦摻鉺光纖摻鉺光纖光隔離器輸出信號輸出信號圖圖7.3(a)監(jiān)視和監(jiān)視和告警電路告警電路泵浦監(jiān)視泵浦監(jiān)視和控制電路和控制電路泵浦泵浦LDPD探測器探測器泵浦泵浦LD輸入隔離器輸入隔離器輸入輸入 WD

9、M輸出耦合器輸出耦合器輸出隔離器輸出隔離器輸出輸出WDM摻鉺摻鉺光纖光纖熱熱 沉沉光輸入光輸入5 V0 V5 V電源電源監(jiān)視監(jiān)視激光器驅(qū)動輸入激光器驅(qū)動輸入光輸出光輸出圖圖7.3(b)圖圖7.3(b) 實用光纖放大器外形圖及其構(gòu)成方框圖實用光纖放大器外形圖及其構(gòu)成方框圖 波長為980 nm的泵浦光轉(zhuǎn)換效率更高，達10 dB/mW， 而且噪聲較低，是未來發(fā)展的方向。 對波分復(fù)用器的基本要求是：對波分復(fù)用器的基本要求是： 插入損耗小，熔拉雙錐光纖耦合器型和干涉濾波型波分復(fù)用器最適用。 光隔離器的作用是光隔離器的作用是: 防止光反射，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作和減小噪聲 對光隔離器的的基本要求是：對光隔離器的

10、的基本要求是： 插入損耗小，反射損耗大。 圖7.4是EDFA商品的特性曲線，圖中顯示出增益、 噪聲指數(shù)和輸出信號光功率與輸入信號光功率的關(guān)系。 在泵浦光功率一定的條件下，當輸入信號光功率較小時，放在泵浦光功率一定的條件下，當輸入信號光功率較小時，放大器增益不隨輸入信號光功率而變化，基本上保持不變大器增益不隨輸入信號光功率而變化，基本上保持不變。 當信號光功率增加到一定值(一般為-20 dBm)后，增益開始隨信號光功率的增加而下降， 因此出現(xiàn)輸出信號光功率達到飽和的現(xiàn)。 圖圖7.4 摻鉺光纖放大器增益、摻鉺光纖放大器增益、 噪聲指數(shù)和輸出光功率與輸入光功率的關(guān)系曲線噪聲指數(shù)和輸出光功率與輸入光功

11、率的關(guān)系曲線10.0405.00.05.010.015.020.025.030.035.035302520151050IIIIIII噪聲指數(shù)噪聲指數(shù) / dB輸出光功率輸出光功率 / dBm增益增益 / dB輸入光功率輸入光功率 / dBm增益增益 / dB下表列出國外幾家公司EDFA商品的技術(shù)參數(shù)。 7.1.3 摻鉺光纖放大器的優(yōu)點和應(yīng)用摻鉺光纖放大器的優(yōu)點和應(yīng)用 EDFA的主要優(yōu)點有：的主要優(yōu)點有： 工作波長正好落在光纖通信最佳波段工作波長正好落在光纖通信最佳波段(15001600 nm)； 其主體是一段光纖(EDF)，與傳輸光纖的耦合損耗很小， 可達0.1 dB。 增益高增益高，約為30

12、40 dB; 飽和輸出光功率大， 約為1015 dBm； 增益特性與光偏振狀態(tài)無關(guān)。 噪聲指數(shù)小噪聲指數(shù)小， 一般為47 dB； 用于多信道傳輸時， 隔離度大，無串擾，適用于波分復(fù)用系統(tǒng)。 頻帶寬頻帶寬，在1550 nm窗口，頻帶寬度為2040 nm， 可進行多信道傳輸，有利于增加傳輸容量。 如果加上1310 nm摻鐠光纖放大器摻鐠光纖放大器(PDFA)，頻帶可以增加一倍。 所以“波分復(fù)用波分復(fù)用+光纖放大器光纖放大器”被認為是充分利用光纖帶寬被認為是充分利用光纖帶寬增加傳輸容量最有效的方法。增加傳輸容量最有效的方法。 1550 nm EDFA在各種光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好效果

13、。 已經(jīng)介紹過的副載波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(yīng)用了EDFA，并大幅度增加了傳輸距離。 圖圖7.5 (a) 光纖放大器的應(yīng)用形式光纖放大器的應(yīng)用形式LDPD中繼放大器中繼放大器EDFA的應(yīng)用， 歸納起來可以分為三種形式， 如圖7.5所示。 （LA：Line Amplifier）在光纖線路上每隔一定的距離設(shè)置一個光纖放大器，以延長干線網(wǎng)的傳輸距離） （PA：Preamplifier) 置于光接收機的前面，放大非常微弱的光信號，以改善接收靈敏度。作為前置放大器，對噪聲要求非?？量獭?（BA： Booster Amplifier) 置于光接收機的后面，以提

14、高發(fā)射機功率。對后置放大器噪聲要求不高，而飽和輸出光功率是主要參數(shù)。圖圖7.5 (b) 光纖放大器的應(yīng)用形式光纖放大器的應(yīng)用形式和和 LDPD后置放大器后置放大器前置放大器前置放大器光纖光纖7.2 光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù) 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。 發(fā)展迅速的各種新型業(yè)務(wù)(特別是高速數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù))對通信網(wǎng)的帶寬(或容量)提出了更高的要求。 為了適應(yīng)通信網(wǎng)傳輸容量的不斷增長和滿足網(wǎng)絡(luò)交互性、靈活性的要求，產(chǎn)生了各種復(fù)用技術(shù)。 在光纖通信系統(tǒng)中除了大家熟知的時分復(fù)用時分復(fù)用(TDM)技術(shù)外， 還出現(xiàn)了其他的復(fù)用技術(shù)，例如光時分復(fù)用光時分復(fù)用(OTDM)、光

15、波分復(fù)光波分復(fù)用用(WDM)、 光頻分復(fù)用光頻分復(fù)用(OFDM)以及副載波復(fù)用副載波復(fù)用(SCM)技術(shù)。 7.2.1 光波分復(fù)用原理光波分復(fù)用原理 1. WDM的概念的概念 光波分復(fù)用光波分復(fù)用(WDM： Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術(shù)。 光波分復(fù)用（光波分復(fù)用（WDM）的基本原理是：的基本原理是：在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來(復(fù)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(fù)用)，并作進一步處理，恢復(fù)出原信號后送入不同的終端，因此將此項技術(shù)稱為光波長分割復(fù)用光波長

16、分割復(fù)用， 簡稱光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)。 圖圖7.6 中心波長在中心波長在1.3 m和和1.55 m的硅光纖低損耗傳輸窗口的硅光纖低損耗傳輸窗口 (插圖表示插圖表示1.55 m傳輸窗口的多信道復(fù)用傳輸窗口的多信道復(fù)用)80001.02.03.04.010001200140016001800載波頻率信道間隔110 GHz波長 / nm衰減 / (dBkm1) 光纖的帶寬有多寬？光纖的帶寬有多寬？ 如圖7.6所示，在光纖的兩個低損耗傳輸窗口： 波長為1.31 m(1.251.35m)的窗口，相應(yīng)的帶寬(, 和分別為中心波長和相應(yīng)的波段寬度， c為真空中光速)為17700 GHz； 波長為1.

17、55 m(1.501.60 m)的窗口， 相應(yīng)的帶寬為12500 GHz。 兩個窗口合在一起，總帶寬超過30THz。如果信道頻率間隔為10 GHz， 在理想情況下， 一根光纖可以容納3000個信道。 由于目前一些光器件與技術(shù)還不十分成熟，因此要實現(xiàn)光信道十分密集的光頻分復(fù)用光頻分復(fù)用(OFDM)還較為困難。在這種情況下，人們把在同一窗口中信道間隔較小的波分復(fù)用稱為密集波分復(fù)用密集波分復(fù)用(DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing)。 目前該系統(tǒng)是在1550 nm波長區(qū)段內(nèi)，同時用8，16或更多個波長在一對光纖上(也可采用單光纖)構(gòu)成的光通信系統(tǒng)，其

18、中各個波長之間的間隔為1.6 nm、 0.8 nm或更低，約對應(yīng)于200 GHz, 100 GHz或更窄的帶寬。 WDM、 DWDM和和OFDM在本質(zhì)上沒有多大區(qū)別在本質(zhì)上沒有多大區(qū)別 以往技術(shù)人員習(xí)慣采用WDM 和DWDM來區(qū)分是1310/1550 nm 簡單復(fù)用還是在1550 nm波長區(qū)段內(nèi)密集復(fù)用，但目前在電信目前在電信界應(yīng)用時，都采用界應(yīng)用時，都采用DWDM技術(shù)。技術(shù)。 由于1310/1550 nm的復(fù)用超出了EDFA的增益范圍，只在一些專門場合應(yīng)用，所以經(jīng)常用經(jīng)常用WDM這個更廣義的名稱來代替這個更廣義的名稱來代替DWDM。 WDM技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)升級、發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)(如CATV， HDTV

19、 和IP over WDM等)、充分挖掘光纖帶寬潛力、實現(xiàn)超高速光纖通信等具有十分重要意義，尤其是WDM加上EDFA更是對現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)具有強大的吸引力。 目前，“摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)+密集波分復(fù)用密集波分復(fù)用(WDM)+非非零色散光纖零色散光纖(NZDSF，即，即G.655光纖光纖)+光子集成光子集成(PIC)”正成為國際正成為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。 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(shè)置以波長為單位對光信號進行交叉連接的光交叉連接設(shè)備光交叉連接設(shè)備(OX

20、C)，或進行光上下路的光分插復(fù)用器光分插復(fù)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。 在這個光層中，相鄰光纖鏈路中的波長通道可以連接起來，形成一個跨越多個OXC和OADM的光通路，完成端到端的信息傳送，并且這種光通路可以根據(jù)需要靈活、動態(tài)地建立和釋放，這就是目前引人注目的、 新一代的WDM全光網(wǎng)絡(luò)。 2. WDM系統(tǒng)的基本形式系統(tǒng)的基本形式 光波分復(fù)用器和解復(fù)用器是WDM技術(shù)中的關(guān)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(fù)用器復(fù)用器(也也叫合波器叫合波器)。 反之，經(jīng)同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為各個波長分別輸出的器件稱為解復(fù)用器解復(fù)用器(

21、也叫分波器也叫分波器)。 從原理上講， 這種器件是互易的(雙向可逆)，即只要將解復(fù)用器的輸出端和輸入端反過來使用， 就是復(fù)用器。 因此復(fù)用器和解復(fù)用器是相同的因此復(fù)用器和解復(fù)用器是相同的(除非有特殊的要求除非有特殊的要求)。 WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有以下兩種形式：系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有以下兩種形式：雙纖單向傳輸雙纖單向傳輸和單纖雙向傳輸。單纖雙向傳輸。 (1) 雙纖單向傳輸。雙纖單向傳輸。 單向WDM傳輸是指所有光通路同時在一根光纖上沿同一方向傳送。 如圖7.7所示，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1,2,n通過光復(fù)用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸。 由于各信號是通過不

22、同光波長攜帶的，因而彼此之間不會混淆。 在接收端通過光解復(fù)用器將不同波長的信號分開， 完成多路光信號傳輸?shù)娜蝿?wù)。 反方向通過另一根光纖傳輸?shù)脑砼c此相同。 圖圖7.7 雙纖單向雙纖單向WDM傳輸傳輸光發(fā)射機光發(fā)射機復(fù)用器光纖放大器解復(fù)用器光接收機光接收機1n1n1n1n光接收機光接收機解復(fù)用器光纖放大器復(fù)用器光發(fā)射機光發(fā)射機1n1n1n1n (2) 單纖雙向傳輸。單纖雙向傳輸。 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。如圖7.8所示，所用波長相互分開， 以實現(xiàn)雙向全雙工的通信。 光發(fā)射機光發(fā)射機光接收機光接收機1n1n1n1n光接收機光接收機復(fù)用/解復(fù)用器光纖放大器光發(fā)射

23、機光發(fā)射機1nn 12n1n復(fù)用/解復(fù)用器n 12n圖圖7.8 單纖雙向單纖雙向WDM傳輸傳輸 雙向雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計和應(yīng)用時必須要考慮幾個關(guān)鍵的系系統(tǒng)在設(shè)計和應(yīng)用時必須要考慮幾個關(guān)鍵的系統(tǒng)因素：統(tǒng)因素： 如為了抑制多通道干擾多通道干擾(MPI)，必須注意到光反射的影響、 雙向通路之間的隔離、串擾的類型和數(shù)值、兩個方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴性、光監(jiān)控信道光監(jiān)控信道(OSC)傳輸和自動功率關(guān)斷等問題，同時要使用雙向光纖放大器。 所以雙向WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)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。 另外，通過在中間設(shè)置光分插復(fù)用器光分

24、插復(fù)用器(OADM)或光交叉連光交叉連接器接器(OXC)，可使各波長光信號進行合流與分流，實現(xiàn)波長的上下路上下路(Add/Drop)和路由分配路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信線路和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理地安排插入或分出信號。 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(fù)用通路數(shù)多 尺寸小等3. 光波分復(fù)用器的性能參數(shù)光波分復(fù)用器的性能參數(shù) 光波分復(fù)用器是波分復(fù)用系統(tǒng)的重要組成部分，為了確保波分復(fù)用系統(tǒng)的性能，對波分復(fù)用器的基本要求是：對波分復(fù)用器的基本要求是： (1) 插入損耗插入損耗 插入損耗是指由于增加光波分復(fù)用器/解復(fù)用器而產(chǎn)生的附加損耗，定義為該無源器件的

25、輸入和輸出端口之間的光功率之比，即 其中Pi為發(fā)送進輸入端口的光功率；Po為從輸出端口接收到的光功率。 oiPPlg10(dB) (7.1) (2) 串擾抑制度串擾抑制度 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。 對于解復(fù)用器 其中Pi是波長為i的光信號的輸入光功率，Pij是波長為i的光信號串入到波長為j信道的光功率。)(lg10dBppCiijij(7.2)(7.3)(lg10dBppRLjr其中Pj為發(fā)送進輸入端口的光功率，Pr為從同一個輸入端口接收到的返回光功率。 (3) 回波損耗回波損耗 回波損耗是指從無源器件的輸入端口返

26、回的光功率與輸入光功率的比，即 (4) 反射系數(shù)反射系數(shù) 反射系數(shù)是指在WDM器件的給定端口的反射光功率Pr與入射光功率Pj之比，即jrppRlg10(7.4) (5) 工作波長范圍工作波長范圍 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(min到max)。 (6) 信道寬度信道寬度 信道寬度是指各光源之間為避免串擾應(yīng)具有的波長間隔。 (7) 偏振相關(guān)損耗偏振相關(guān)損耗 偏振相關(guān)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。 7.2.2 WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 實際的實際的WDM系統(tǒng)主要由五

27、部分組成：系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機、光中繼放光發(fā)射機、光中繼放大、光接收機、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)大、光接收機、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如下圖所示。光轉(zhuǎn)發(fā)器 1光合波器光轉(zhuǎn)發(fā)器 nBA1n1n光纖光監(jiān)控信道接收/發(fā)送LA光纖接收 1光分波器接收 nPA1n1n光監(jiān)控信道發(fā)送器ssss光監(jiān)控信道接收器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)光中繼放大光接收機光發(fā)射機 位于WDM系統(tǒng)的發(fā)送端。 在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備(如SDH端機)輸出的光信號，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器光轉(zhuǎn)發(fā)器(OTU)把符合ITU-T G.957建議的非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換成符合ITU-T G.692建議的具有穩(wěn)定的特定波長的光信號。 對輸入端的信號波長

28、沒有特殊要求，可以兼容任意廠家的SDH信號，其輸出端滿足G.692的光接口，即標準的光波長和滿足長距離傳輸要求的光源；利用合波器合成多路光信號； 通過光功率放大器光功率放大器(BA： Booster Amplifier)放大輸出多路光信號。 用摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)對光信號進行中繼放大中繼放大。 在應(yīng)用時可根據(jù)具體情況， 將EDFA用作“線放線放(LA： Line Amplifier)”, “功放功放(BA)”和“前放前放(PA： Preamplifier)”。 在WDM系統(tǒng)中，對EDFA必須采用增益平坦技術(shù)增益平坦技術(shù)，使得EDFA對不同波長的光信號具有接近相同的放大增益。

29、與此同時，還要考慮到不同數(shù)量的光信道同時工作的各種情況，保證光信道的增益競爭不影響傳輸性能。 在接收端，光前置放大器光前置放大器(PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號，分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信號。 接收機不但要滿足一般接收機對光信號靈敏度、過載功率靈敏度、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。 光監(jiān)控信道光監(jiān)控信道(OSC： Optical Supervisory Channel)的主要功能是：的主要功能是： 監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端，插入本結(jié)點產(chǎn)生的波長為s(1510 nm)的光監(jiān)控信號，與主信道的光信號合波輸出；在接收端，將接收到

30、的光信號分離，輸出s(1510 nm)波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務(wù)信道光信號。 幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光等都是通過光監(jiān)控信道來傳送的。監(jiān)控信道來傳送的。 通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他結(jié)點或接收來自其他結(jié)點的開銷字節(jié)對WDM系統(tǒng)進行管理， 實現(xiàn)配配置管理、故障管理、性能管理和安全管理置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)(如TMN)相連。 目前國際上已商用的系統(tǒng)有：目前國際上已商用的系統(tǒng)有：42.5 Gb/s(10 Gb/s), 82.5 Gb/s(20 Gb/s), 162.5 Gb/s(40 Gb/s

31、), 402.5 Gb/s(100 Gb/s), 3210 Gb/s(320 Gb/s), 4010 Gb/s(400 Gb/s)。 實驗室已實現(xiàn)了8240 Gb/s(3.28 Tb/s)的速率，傳輸距離達3100 km=300 km。OFC2000(Optical Fiber Communication Conference)提供的情況有：提供的情況有： Bell Labs: 82路40 Gb/s=3.28 Tb/s在3100 km=300 km的True Wave(商標)光纖(即G.655光纖)上，利用C和L兩個波帶聯(lián)合傳輸； 日本日本NEC: 16020 Gb/s=3.2 Tb/s， 利

32、用歸零信號沿色散平坦光纖，經(jīng)過增益寬度為64 nm的光纖放大器，傳輸距離達1500 km; 日本富士通日本富士通(Fujitsu): 128路10.66 Gb/s， 經(jīng)過C和L波帶注：C波帶為15251565 nm，L波帶為15701620 nm。， 用分布喇曼放大(DRA: Distributed Raman Amplification), 傳輸距離達6140 km=840 km; 日本日本NTT： 30路42.7 Gb/s， 利用歸零信號， 經(jīng)過增益寬度為50 nm的光纖放大器，傳輸距離達3125 km376 km; 美國美國Lucent Tech: 100路10 Gb/s=1 Tb/s，各路波長的間隔縮小到25 GHz, 利用L波帶，沿NZDF光纖(G.655光纖)傳輸400 km; 美國美國Mciworldcom和加拿大和加拿大Nortel: 100路10 Gb/s=1 Tb/s， 沿NZDF光纖在C和L波帶傳輸4段， 約200 km; 美國美國Qtera 和和Qwest: 兩個波帶4路10 Gb/s和2路10 Gb/s沿NZDF光纖傳輸23105 km=2415