光纖通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告-波長轉(zhuǎn)換

第第#頁共9頁得分：光纖通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)(4)全光波長轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊獠ㄩL轉(zhuǎn)換器(All-opticalwavelengthconverter,AOWC)在實(shí)際光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的作用；熟悉全光波長轉(zhuǎn)換器的工作原理和分類；掌握增益鉗制型波長轉(zhuǎn)換器(Gain-clampedWavelengthConverter)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性測(cè)試與分析；掌握誤碼儀、光譜儀、光示波器等常見測(cè)試儀表的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理與背景知識(shí)全光波長轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用全光波長轉(zhuǎn)換器是全光網(wǎng)絡(luò)(AON)的核心技術(shù)之一，它能夠緩解光交叉連接(OXC)中的波長阻塞，實(shí)現(xiàn)不同光網(wǎng)絡(luò)見的波長匹配，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)管理的靈活性和可靠性。WDM光網(wǎng)絡(luò)采用波長路由，波長路由網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一是波長決定了光信號(hào)傳輸?shù)穆窂剑虼艘粋€(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)出多路不同的波長信號(hào)，每路信號(hào)到達(dá)不同的目的地，目的地的數(shù)量與這個(gè)節(jié)點(diǎn)所能產(chǎn)生的波長數(shù)相同；二是每路信號(hào)被限制在特定通道中，因此只要這些通道不在同一條光纖中，在網(wǎng)絡(luò)的其他部分就可以同時(shí)使用這些信號(hào)的波長，即實(shí)現(xiàn)波長重用。因此，波長是WDM光網(wǎng)絡(luò)中非常重要的資源，如何有效的提高光網(wǎng)絡(luò)中的波長利用率是WDM光網(wǎng)絡(luò)中的重要問題。在不帶波長轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立一個(gè)連接，在其通路上經(jīng)過的所有鏈路段必須使用同一波長，如果有另外的連接需要使用其中某個(gè)鏈路段的這一波長，則會(huì)發(fā)生波長阻塞現(xiàn)象。通過波長轉(zhuǎn)換則可將信號(hào)轉(zhuǎn)換到其它空閑的波長上，避免發(fā)生波長阻塞，提高波長利用率。通信網(wǎng)絡(luò)中采用波長轉(zhuǎn)換器，能使參與波分復(fù)用的波長數(shù)目減少，大大降低網(wǎng)絡(luò)中的波長阻塞率，使網(wǎng)絡(luò)組建、子網(wǎng)管理更具靈活性與兼容性。OLT:光毀路目tfKOLT:光毀路目tfK局吻設(shè)軒〕OOH：光曲配網(wǎng)培光分丈黑OWU:光用培疑站￡用戶4*設(shè)備）光接收機(jī)增益鉗制型全光波長轉(zhuǎn)換器如圖1所示，增益鉗制波長轉(zhuǎn)換器（GCWC）由三部分組成：輸入端采用寬反射帶寬的光纖布拉格光柵FBG1；輸出端采用窄反射帶寬的光纖布拉格光柵FBG2;增益介質(zhì)為斜腔結(jié)構(gòu)且端面鍍有增透膜的SOA芯片。在增益鉗制波長轉(zhuǎn)換器（GC-WC）中，兩個(gè)光纖光柵的反射譜的中心波長非常接近，SOA芯片與兩端的光纖光柵通過光柵端部的光纖微透鏡耦合。顯然，GC-WC實(shí)質(zhì)上是兩端采用FBG作為增益鉗制光對(duì)應(yīng)選頻元件的增益鉗制半導(dǎo)體放大器（GC-SOA）。SOA芯片與兩端的光纖光柵構(gòu)成了增益鉗制光產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。為保證增益鉗制光輸出呈單縱模工作特性，輸出端FBG2的-3dB帶寬應(yīng)在0.3nm以下。GC-WC在偏置電流的作用下，有源區(qū)增益被鉗制光（即轉(zhuǎn)換光c）穩(wěn)定在與損耗相等的水平上。當(dāng)輸入信號(hào)光s功率較小時(shí)（對(duì)應(yīng)比特“0”，有源區(qū)載流子濃度基本不變，此時(shí)轉(zhuǎn)換光c輸出功率較大（對(duì)應(yīng)比特“1”）；當(dāng)輸入信號(hào)光功率較大時(shí)（對(duì)應(yīng)比特“1”），有源區(qū)載流子被信號(hào)光大量消耗，增益迅速變小，轉(zhuǎn)換光輸出功率下降，直到熄滅（對(duì)應(yīng)比特“0”）。顯然，利用GC-WC將轉(zhuǎn)換光濾出后能夠?qū)崿F(xiàn)反相的波長轉(zhuǎn)換。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備誤碼儀、光示波器、光衰減器、光功率計(jì)、光譜儀、摻鉺光纖放大器、光濾波器、光隔離器、增益鉗制波長轉(zhuǎn)換器。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1.GCWC的閾值電流與輸出光譜測(cè)試(1)搭建如圖3所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；⑵調(diào)整GCWC的驅(qū)動(dòng)電流(調(diào)整范圍：0?150mA),測(cè)量其輸出功率Pout,得到GCWC的P-I特性曲線；⑶用光譜儀(CSA)觀察GCWC驅(qū)動(dòng)電流分別為80mA、100mA、150mA時(shí)的光譜。2.GCWC信號(hào)光功率vs轉(zhuǎn)換光功率曲線測(cè)試(1)搭建如圖4所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；⑵調(diào)整輸入到GCWC的信號(hào)光的光功率(-40?+5dBm)，用光功率計(jì)測(cè)量GCWC輸出的轉(zhuǎn)換光的光功率，得到GCWC的Pinvs卩葉曲線。信號(hào)光和轉(zhuǎn)換光的波形與眼圖

BERT:BitErrorRateTesterATT:AttenLiatcrCSAEDFA:E由ium-DopedFiberAmplrfierCSAGCWC:Gain-ClampedWavelengthConversionOBF:OpticalBandpassFilterCSA:CommunicationSignalAnalyzerOSA:OpticalSpectrumAnalyzerEDFAf^5.信號(hào)光和轉(zhuǎn)換光的波形與眼圖實(shí)驗(yàn)框圖EDFA(1)搭建如圖5所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；(2)將誤碼儀(BERT)輸出設(shè)為十六字長的編碼(Wordl6):1110110010001111,用光示波器(CSA)分別觀察并對(duì)比GCWC的輸入信號(hào)和輸出的轉(zhuǎn)換信號(hào)的波形；⑶將誤碼儀輸出設(shè)為偽隨機(jī)序列(PRBS22歹1),用光示波器分別觀察GCWC的輸入信號(hào)和輸出的轉(zhuǎn)換信號(hào)的眼圖，根據(jù)眼圖測(cè)量信號(hào)的平均光功率、消光比、周期等參數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.GCWC的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)的波形^kippedAcjq$01Jan0202:31:21ReNpQsrlionO.MiuW.OpWuIWl30-QjiWr1.25n5/￡Trtf20.0GS/&rr2.5^1B3IH1$3&叩WFiteEdt!VerlicalHcriz/AcqTrigDisplayCursorsMeasureMasksMalhAppUtllili^s：HelpButtonsGCWC的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)的波形AnAI'iATekSlopped01Jan0202:28:07畫10-DpWiiFilsEditVerticalHcrlz/AcqTrigDuplayCursorsMeasureMasksMathAppUtilitiesHelpBullensl.25ns/div20.0GS/SIT05阻fpt陽畫ziS.SpiWFileEditVerticalHortz/AcqTrigDisplayCursorsMeasureMasksMathAppUtilitiesHelpButtons|畫13.4MW□62.5ps/div800GS/SET125ps/ptHM1Comm19.6pW輸入為26.5dbm時(shí)FileEditVerticalHoriz/AcqTngDisplayCursorsMeasureMasksMathAppUtilitiesHelpButtonsIMASK:!OC46/STM16(k486SGb/s)FitterOnRef：Ftec：Active'21114Acqs01Jan0202:35:30Ref1PositionO.OdivReflScale10.0pW■■Ml13.4|1Wn62.5ps/div800GS/SET125ps/ptMRMComm15.5pW3.衰減系數(shù)與誤碼率記錄表a衰減系數(shù)/db3735.535.335.83636.537.337.6383538.438.839.239.640.040.240.5誤碼率6.6E-61.6E-92.6E-101.2E-184.2E-86.2E-71.6E-154.7E-51.8E-405.2E-41.7E-36.2E-31.6E-23.3E-24.0E-22.9E-2六、討論與分析由前兩幅圖可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過轉(zhuǎn)換的碼型和輸入的碼型很相似，但也存在較多的起伏，這必然會(huì)造成誤碼率的下降。如果轉(zhuǎn)換后的誤碼率仍然可以達(dá)到系統(tǒng)誤碼率的要求，則該組波長間的轉(zhuǎn)換就能利用到實(shí)際工程中。而從不同的輸入功率得到的輸出眼圖可以發(fā)現(xiàn)，較大發(fā)送功率得到的眼圖明顯較好，“眼睛”睜得較開，與中間方形藍(lán)色區(qū)域重疊較少，表示此時(shí)的誤碼率較小，比較適合于傳輸型號(hào)。由此可以得出結(jié)論，較大的發(fā)送功率有利于降低誤碼率，提高系統(tǒng)的色散損耗容限。對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到如下折線圖：可見，隨著損耗的增加，誤碼率在一定范圍內(nèi)逐漸增大，到大于某一值后，有隨之減小。在小于35db時(shí)候，可以認(rèn)為零誤碼。七、思考題查閱文獻(xiàn)，列舉全光波長轉(zhuǎn)換(AOWC)的實(shí)現(xiàn)方案?；赟OA的AOWCA）基于交叉增益調(diào)制（XGM）的半導(dǎo)體光放大器（SOA）的AOWC.B）基于交叉相位調(diào)制（XPM）的半導(dǎo)體光放大器（SOA）的AOWC.C）基于四波混頻（FWM）的半導(dǎo)體光放大器（SOA）的AOWC.基于光纖的AOWC：A）基于光纖的四波混頻（FWM）的AOWCB）基于非線性光纖環(huán)路徑的AOWC（NOLM-AOWC）基于激光器的AOWC：A）基于激光器的交叉增益調(diào)制（XGM）的AOWC.B）基于激光器的四波混頻（FWM）的AOWC.此外，還有基于差頻（DFG）的AOWC，基于光的交叉吸收調(diào)制效應(yīng)的XAM-AOWC，以及飽和吸收雙穩(wěn)態(tài)激光器和光調(diào)制DBR激光器AOWC.與光電光（OEO）