清華大學光纖通信技術

課程總結光纖通信技術王建萍jpwang@信息光電子研究所清華大學電子工程系清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!光源調制器驅動電路放大器光電二極管判決器光纖光纖中繼器清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!一、光發(fā)射機激光器是一種閾值器件。激光器的瞬態(tài)特性影響著調制信號的質量。調制碼型：NRZ、RZ、CRZ、CSRZ前向糾錯（FEC）是數(shù)字通信系統(tǒng)中應用的基本差錯控制方式之一，其原理是發(fā)端在信息比特后附加冗余的校驗比特，即進行編碼，接收端譯碼的同時，在糾錯能力范圍內，自動糾正傳輸中的錯誤，而無需信息的重發(fā)。其編碼增益能給系統(tǒng)提供幾個dB的富裕度。PMD清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!二、光纖光纖的損耗；光纖的色散；光纖的非線性清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!<D

正常色散區(qū)2>0,D<0紅快蘭慢光脈沖的較高的頻率分量（蘭移）比較低的頻率分量（紅移）傳輸?shù)寐?gt;D

反常色散區(qū)2<0,D>0蘭快紅慢光脈沖的較高的頻率分量（蘭移）比較低的頻率分量（紅移）傳輸?shù)每炝闵⒉ㄩL清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!啁啾高斯脈沖展寬因子T1/T0隨傳輸距離的變化異號時2C<0，在傳輸初始階段脈沖寬度變窄，而后迅速展寬無啁啾脈沖，不論色散正負，脈寬隨[1+(z/LD)2]1/2成比例展寬同號時2C>0，啁啾高斯脈沖單調展寬的速度比無啁啾脈沖的快清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!色散與非線性自相位調制共同作用光脈沖具有一定的譜寬展寬正常色散反常色散非線性自相位調制上啁啾壓窄反常色散★LD<LNL色散占優(yōu)勢展寬★LD=LNL色散與非線性效應平衡無畸變一階光孤子傳輸★LD>LNL非線性效應占優(yōu)勢高階光孤子傳輸脈沖呈壓窄、展寬、分裂、復原周期性變化清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!無損光纖中的光脈沖傳輸清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!圖10圖11無損光纖中的光孤子傳輸清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!多種非線性效應共同作用清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!提升容量方法：單信道比特率提高

OTDM原理超短脈沖光源時鐘源MODMODMODMOD延時EDFA耦合器時分解復用器時鐘提取接收機MOD清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!L波段放大器，（L波段EDFA+拉曼放大器）L波段的各種光子器件：LD，WDM，隔離器……DCF!?提升對L波段的器件要求面臨的問題清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!幾種技術方案拉曼分布放大FRA前向糾錯技術FEC傳輸光纖信號調制格式新型可調諧器件如何應對PMD？補償？好光纖？3R再生清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!三、光器件激光器（可調諧）放大器（增益均衡）調制器探測器（波長選擇）光隔離器環(huán)行器光開關波長變換器上下話路器分束/合束器波分復用/解復用器濾波器受激輻射非線性效應半導體光電效應基于晶體的電光、磁光、聲光效應基于波導的電光、磁光、聲光效應基于光纖的電光、磁光、聲光效應微機械干涉波導或光纖中的模式耦合清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!下一代WDM網(wǎng)絡中的光通信器件S波段和L波段應用的光通信器件基于技術組合的用于超密集波分復用的光通信器件(如：WDM和光開關可組合成一個全光的波長路由器）用于城域網(wǎng)的WDM器件：低價、可擴展和分插復用用于40Gb/s系統(tǒng)的光通信器件：低色散，寬帶寬的波分復用器件、動態(tài)增益均衡、動態(tài)色散控制用于全光網(wǎng)的光通信器件：動態(tài)波長的提供清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!系統(tǒng)與網(wǎng)絡系統(tǒng)與網(wǎng)絡的研究中，目前關注的熱點有：如何擴大系統(tǒng)的容量－速率、帶寬、波長密集度；如何延長中繼的跨距－采用什么光纖和放大器；光限幅器和3R的全光再生（放大、整形和定時）；如何組建WDM網(wǎng)－如何上下路，如何保護；WDM的實用化－現(xiàn)在什么系統(tǒng)將可商用；IPoverWDM的進展；光傳送網(wǎng)（OTN)和全光網(wǎng)的進展；清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!色散展寬是提高通信速率的主要障礙圖1圖2清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!色散誘導啁啾清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!

非線性克爾效應自相位調制

正啁啾(t↑→ω↑)壓窄反常色散光纖中的非線性自相位調制折射率：附加相移：附加頻移：清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!色散與非線性自相位調制共同作用清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!無損光纖中的光孤子傳輸圖8圖9清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!光孤子：利用非線性平衡色散效應缺點：維持色散與非線性間的平衡條件過于精細，利用非線性帶來其它副作用清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!色散限制WDM孤子色散位移光纖普通單模光纖非線性限制非零色散位移光纖L波段WDMOTDM新型光纖PMD限制WDM/ETDM+OTDMPMD補償技術光纖的其它限制及解決方案L+，S，S+改善PMD特性的光纖色散補償清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!提升容量方法：多波段光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機光發(fā)射機N123光接收機光接收機光接收機光接收機N123復用器解復用器EDFA波長穩(wěn)定、窄線寬高速、小啁啾調制窄帶、小串話、穩(wěn)定濾波增益平坦、寬帶、較高輸出功率高靈敏度寬動態(tài)范圍WDM(波分復用)清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!多波段帶來的問題：非線性開辟新窗口(L-Band…)物理效應:寬頻帶導致的SRS...光纖非線性增加信道密度物理效應:FWM,XPM…光纖非線性非線性不可完全補償，它將惡化OSNR，成為WDM系統(tǒng)容量提高的主要限制，它源于面臨的問題清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!光電子器件的新進展光通信器件是光通信系統(tǒng)的基礎，沒有器件就沒有系統(tǒng)，往往一個新器件的出現(xiàn)可以引起整個系統(tǒng)的重大革新。目前器件的發(fā)展和升值方向為：

波長可選擇、可調諧：多波長激光源、可調諧光探測器、波分復用/解復用器、波長轉換器、增益平坦光放大器、光開關矩陣、可調色散補償器、可調諧光濾波器……

集成化:多功能集成、有源和無源集成

小型化、智能化：能靈活地動態(tài)控制

全光纖化（基于光纖光柵）和半導體功能器件集成化

高可靠：通信設備要求連續(xù)使用壽命25年

產品走向：市場、技術難度、成本(backbone-metro-access)清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!四、光接收機光接收機的靈敏度靈敏度惡化——功率代價誤碼率曲線眼圖Transponder清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!

2.5Gb/sOpticalTx1:16Multiplexer2.5GHzPLLClockSyn1:16DeMultiplexer2.5Gb/sOpticalRx+3.3VDCTODCConventerLaserDisableaLaserBissMon2.5GData2.5GHZ2.5Gb/sOpticalOutput2.5Gb/sOpticalOutputDOIN2.5GData2.5GClockLOS/LOFD15IN155Mb/sRefClockLOOPBack(2)DOOutD15Out155MClockOutFramePulseLineLoopBackLocalLoopBack+5v-5.2v+3.3清華大學光纖通信技術共34頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3