第4章 線(xiàn)路器件與技術(shù)

1、第4章 線(xiàn)路器件與技術(shù)提綱n4.1線(xiàn)路器件4.1.1光隔離器4.1.2光環(huán)行器4.1.3光纖連接器4.1.4光耦合器4.1.6光纖光柵4.1.7光衰減器4.1.8光開(kāi)關(guān)4.1.9光調(diào)制器n4.2線(xiàn)路技術(shù)4.2.1光復(fù)用技術(shù)4.2.2光放大技術(shù)4.2.3色散補(bǔ)償技術(shù)n光信號(hào)在光纖傳輸線(xiàn)路上傳送時(shí)，要解決由光纖損耗、色散及非線(xiàn)性引起的信號(hào)衰減和畸變等問(wèn)題光信號(hào)的調(diào)制、信號(hào)的選路、線(xiàn)路的連接、光信號(hào)的分配與控制、雜散光噪聲的隔離等一系列工程實(shí)踐問(wèn)題n需要通過(guò)具有特定功能的器件及技術(shù)來(lái)完成n具體包括：光隔離器、光環(huán)行器、光耦合器、光衰減器、光纖連接器、光開(kāi)關(guān)、光調(diào)制器等線(xiàn)路器件光復(fù)用、光放大和色散補(bǔ)償

2、等線(xiàn)路技術(shù)4.1線(xiàn)路器件n分類(lèi)：n無(wú)源器件：本身不發(fā)生光電或不進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換的傳輸器件，如光隔離器、光耦合器、光環(huán)行器等。n有源器件：本身會(huì)發(fā)生光電或電光轉(zhuǎn)換的器件，如激光器、光電檢測(cè)器、光放大器等。4.1.1光隔離器n有一個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端的非互易光器件，只允許光信號(hào)單向傳輸端口1輸入，端口2可以獲得低損耗的傳輸信號(hào)端口2輸入，器件產(chǎn)生高損耗，光路被阻斷n通常放置在線(xiàn)路中激光器、光放大器等之后，用以防止光路中的后向傳輸光對(duì)光源、光放大器以及光路系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響端口1端口2n光隔離器的實(shí)現(xiàn)需要利用破壞光路可逆的一些特性，如磁光晶體的法拉第磁致旋光效應(yīng)。n法拉第1845年觀(guān)察到不具有旋光性的材料

3、在磁場(chǎng)作用下會(huì)使通過(guò)該物質(zhì)的光的偏振發(fā)生旋轉(zhuǎn)n常用的磁光材料有釔鐵石榴石（YIG）、鉍鐵石榴石（SIC）等旋光材料B光方向光方向2n分類(lèi)：偏振相關(guān)型：特性與輸入光信號(hào)的偏振態(tài)有關(guān)偏振無(wú)關(guān)型：特性與輸入光信號(hào)的偏振態(tài)無(wú)關(guān)n主要技術(shù)指標(biāo)：插入損耗（IL）回波損耗（RL）隔離度偏振相關(guān)損耗（PDL）偏振模色散（PMD）n插入損耗：器件引入光路后正常使用情況下傳輸?shù)墓庑盘?hào)，由于構(gòu)成器件的材料各部分對(duì)光的吸收、散射等造成的對(duì)輸入信號(hào)的附加損耗希望其值越小越好n回波損耗：構(gòu)成器件的各元件、光纖以及空氣折射率失配引起的反射光造成的對(duì)入射光信號(hào)的衰減希望返回的光功率值盡可能的小，回波損耗的值越大越好n隔離度：

4、指在逆光隔離器通光方向上傳輸?shù)墓庑盘?hào)由于引入光隔離器而產(chǎn)生的損耗隔離度的值越大越好n偏振相關(guān)損耗（PDL）：指輸入光偏振態(tài)發(fā)生變化而其它參數(shù)不變時(shí)，器件插入損耗的最大變化量，是衡量器件插入損耗受偏振態(tài)影響程度的指標(biāo)。n偏振模色散（PMD）：指通過(guò)器件的信號(hào)光不同偏振態(tài)之間的相位延遲。4.1.2光環(huán)行器n一種有多個(gè)端口的只允許光信號(hào)單向傳輸?shù)姆腔ヒ坠馄骷光由端口1輸入時(shí)，光幾乎毫無(wú)損失地由端口2輸出，其它端口處幾乎沒(méi)有光輸出；n光由端口2輸入時(shí)，光幾乎毫無(wú)損失地由端口3輸出，其它端口處幾乎沒(méi)有光輸出；n以此類(lèi)推端口1端口2端口3端口4n雙向通信中的重要器件，可以完成正反向傳輸光的分離，在光通信

5、中單纖雙向通信、上/下話(huà)路、合波/分波及色散補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。n光環(huán)行器用于單纖雙向通信123光纖213發(fā)送發(fā)送接收接收n指標(biāo)包括插入損耗、隔離度、串音、偏振相關(guān)損耗、偏振模色散及回波損耗等n光環(huán)行器的插入損耗、隔離度、偏振相關(guān)損耗、偏振模色散的定義與光隔離器的基本相同，只不過(guò)對(duì)環(huán)行器而言，均指具體的兩個(gè)相鄰端口之間的指標(biāo)。n串音指多端口的光環(huán)行器，兩個(gè)不相鄰端口之間理論上不能接收到光信號(hào)但實(shí)際中由于種種原因而接收到的功率以dB表示的相對(duì)值，如端口1輸入信號(hào)時(shí)在端口3接收到的功率相對(duì)于輸入功率的dB值。4.1.3光纖連接器n光纖的連接：將兩根光纖端面結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的持續(xù)傳輸?；顒?dòng)

6、連接：活動(dòng)連接器是活動(dòng)連接的主要方法固定連接：熔接法是固定連接的主要方法n應(yīng)用：活動(dòng)連接：可以重復(fù)裝拆的活接頭。它常被用于光源到光纖、光纖到光纖以及光纖與深測(cè)器之間的連接固定連接：光纖之間形成永久性的連接，用于不需要拆卸或重復(fù)使用的場(chǎng)合，是光纖通信干線(xiàn)中光纖連接的主要方法n光纖活動(dòng)連接器可以重復(fù)裝拆的活接頭可分為單芯型和多芯型可分為調(diào)心型和非調(diào)心型調(diào)心型：內(nèi)部裝有調(diào)整機(jī)構(gòu)，可調(diào)整光纖纖芯的位置，使兩根光纖之達(dá)到最佳耦合非調(diào)心型：內(nèi)部沒(méi)有調(diào)心機(jī)構(gòu)，依靠光纖活動(dòng)連接器結(jié)構(gòu)組件之間的精密配合來(lái)達(dá)到最佳耦合，常用有套管結(jié)構(gòu)、雙錐結(jié)構(gòu)、V型槽結(jié)構(gòu)等，實(shí)際絕大多數(shù)都應(yīng)用的是套管結(jié)構(gòu)。n插針套筒結(jié)構(gòu)套管插針

7、光纖光纖f 2.4990.0005f 0.1250.0014f 2.5f 3.2-0.002-0.007+0-0.020.0050.0001n主要性能指標(biāo)：插入損耗：與光纖的橫向錯(cuò)位、角度傾斜、端面間隙、端面形狀、端面光潔度以及纖芯直徑、數(shù)值孔徑、折射率分布的差異和光纖的橢圓度、偏心度等有關(guān)。(a)橫向錯(cuò)位 (b)端面間隙纖芯纖芯纖芯纖芯纖芯纖芯纖芯纖芯(c)角度傾斜 (d)端面形狀 (e)纖芯直徑差異纖芯纖芯n回波損耗：界面處出現(xiàn)菲涅爾反射將原來(lái)的平面接觸更改為球面接觸、斜球面接觸等來(lái)降低回波損耗重復(fù)性：每次插拔后其損耗的變化范圍互換性：同一種連接器不同插針替換時(shí)損耗的變化范圍插拔次數(shù)：具有

8、上述損耗參數(shù)范圍內(nèi)插拔的次數(shù)工作溫度：在工作溫度范圍內(nèi)連接器的損耗變化量應(yīng)在給定的范圍內(nèi)變化n光纖連接器類(lèi)型多采用AA/BB的方式表示AA表示外部連接方式，即如何可靠的保持插針與套管之間的相對(duì)位置，不會(huì)在光纖受到拉扯等外力作用時(shí)發(fā)生分離造成信號(hào)功率的改變BB表示表示插針端面形狀，有FC、PC、UPC、APC等。n光纖固定連接n使一對(duì)光纖之間形成永久性的連接，用于不需要拆卸或重復(fù)使用的場(chǎng)合。n方法有：熔接法V型槽法毛細(xì)管法等n熔接法：應(yīng)用最為普遍，利用電弧放電、氫焰或激光等方法加熱將光纖熔融結(jié)合在一起。n光纖熔接機(jī)構(gòu)成：由光纖的準(zhǔn)直與夾持機(jī)構(gòu)、光纖對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、電弧放電機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)等四部分構(gòu)成光

9、纖夾持器控制中心監(jiān)測(cè)信號(hào)電弧電源顯微鏡頭電極n光纖熔接利用光纖剝皮鉗去除光纖外的套塑層利用光纖切割刀切割光纖端面將制備好端面的光纖放入準(zhǔn)直與夾持機(jī)構(gòu)中固定，通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)裝置使纖芯在空間三個(gè)方向上移動(dòng)，保證需要熔接的兩根光纖完全對(duì)準(zhǔn)，消除纖芯的橫向錯(cuò)位、角度偏差，并將端面之間的間距調(diào)整到預(yù)定大小。根據(jù)光纖的類(lèi)型，選擇放電電流、放電時(shí)間，進(jìn)行電弧放電，對(duì)端面加熱，實(shí)現(xiàn)熔接。熔接結(jié)束后加熱縮管對(duì)光纖熔接處進(jìn)行保護(hù)。4.1.4光耦合器n一類(lèi)能使傳輸中的光信號(hào)在特定結(jié)構(gòu)的耦合區(qū)發(fā)生耦合，并進(jìn)行再分配的器件。n實(shí)際中，光耦合器通常指在耦合過(guò)程中，光信號(hào)功率發(fā)生改變而波譜成分沒(méi)有變化的器件，把信號(hào)波譜成分

10、發(fā)生改變的稱(chēng)為波分復(fù)用器。n應(yīng)用：光耦合器可以從傳輸線(xiàn)路中提取出一定的功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)路的監(jiān)控；也可用于光纖CATV、光纖用戶(hù)網(wǎng)、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)、光纖傳感等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的組合與分配。n從端口形式上劃分有X形（2 2）耦合器Y形（1 2）耦合器星形（N N，N2）耦合器樹(shù)形（1 N，N2）耦合器等n參數(shù)：分光比：各輸出端口的輸出功率的比值，如80:20、25:25:25:25等，或4:1、1:1:1:1等均勻性：輸出各端口之間的功率偏差程度方向性：輸入端主光纖傳輸方向與任一根非主光纖非傳輸方向上的功率比附加損耗：耦合器引入光路后所造成總的光功率衰減量EL = -10 lg (POUT/ PIN)插入

11、損耗：某一輸出端口的光功率相對(duì)總的輸入光功率的衰減量IL = -10 lg (POUTi/ PIN)minmaxlog10iiPPP inibPPSlog104.1.5光纖光柵n利用石英光纖的紫外光敏特性直接在光纖軸向上形成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光纖器件可以做成濾波器、反射器、色散補(bǔ)償器等易于與光纖連接，對(duì)偏振不敏感，適應(yīng)光纖中光信號(hào)偏振態(tài)的隨機(jī)變化，在光纖通信、光纖傳感中有著明顯的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用n光纖的光敏特性：光纖折射率在紫外光照射下，隨光強(qiáng)發(fā)生變化折射率變化具有穩(wěn)定性，可保持永久性不變改變折射率分布，形成特定的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)特定的功能，形成光纖型光波導(dǎo)器件n分類(lèi)：n從結(jié)構(gòu)上可分為：周期性結(jié)構(gòu)：稱(chēng)

12、為均勻光纖光柵制造簡(jiǎn)單，其特性受到限制非周期性結(jié)構(gòu)：稱(chēng)為非均勻光纖光柵，制造困難，其特性容易滿(mǎn)足各種要求n從功能上可分為：濾波型光柵色散補(bǔ)償型光柵：是非周期光柵，又稱(chēng)為啁啾光柵n光纖光柵是通過(guò)波導(dǎo)與光波的相互作用，將在光纖中傳輸?shù)奶囟l率的光波，從原來(lái)前向傳輸?shù)南薅ㄔ诶w芯中的模式耦合到前向或后向傳輸?shù)南薅ㄔ诎鼘踊蚶w芯中的模式，從而得到特定的透射和反射光譜特性。n光場(chǎng)與光波導(dǎo)之間的相互作用可用耦合模理論來(lái)描述lB00.51波長(zhǎng)（mm）反射率n應(yīng)用：利用光纖光柵的反射特性，可以用來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇，實(shí)現(xiàn)濾波、波長(zhǎng)分插復(fù)用、色散補(bǔ)償、激光器選頻和光纖傳感等。n波長(zhǎng)分插復(fù)用l1、l2lnl1、l2ln下話(huà)

13、路l1光纖光柵中心波長(zhǎng)l1上話(huà)路l1l2ln環(huán)行器1環(huán)行器2112233n光纖激光器n分布反饋式(DBF)激光器激光二極管泵浦激光輸出光纖光柵反射器光纖激光輸出 激光二極管光纖光柵反射器光纖透鏡n光纖光柵傳感器波長(zhǎng)鑒別器光電探測(cè)器寬帶光源G1 G2 G3 G4G1 G2 G3 G44.1.6光衰減器n用來(lái)穩(wěn)定、準(zhǔn)確地減小信號(hào)光功率的無(wú)源器件n是光功率調(diào)節(jié)所不可缺少的器件降低輸入光信號(hào)的功率，可以防止光功率過(guò)大超出儀表的量程而造成儀表的損壞防止在光傳輸系統(tǒng)中短距離傳輸時(shí)的光功率超出接收機(jī)的允許最大輸入功率而造成傳輸質(zhì)量的下降用來(lái)模擬實(shí)際信道傳輸造成的信號(hào)衰減n工作機(jī)理主要有：耦合型、反射型、吸收

14、型n耦合型光衰減器：控制輸入、輸出光束對(duì)準(zhǔn)的橫向或縱向位移來(lái)改變光耦合量/衰減量的大小dsn反射型光衰減器：通過(guò)控制反射膜的反射率的大小來(lái)改變光信號(hào)功率的大小，改變衰減量。n吸收型光衰減器：通過(guò)采用光學(xué)吸收材料制成衰減片，對(duì)光的作用主要是吸收和透射。RLRLMMLALn光衰減器按衰減量的變化情況可分為：固定式衰減器，即衰減量一定步進(jìn)可變式衰減器，即階躍式可變連續(xù)可變式衰減器n主要技術(shù)指標(biāo)有：插入損耗、衰減量變化范圍、精度以及溫度的影響。4.1.7光開(kāi)關(guān)n一種可實(shí)現(xiàn)光路通斷的控制、光路選擇的光路控制器件n應(yīng)用：主備光路切換、光器件的測(cè)試實(shí)現(xiàn)光交換，完成全光層次的路由選擇、波長(zhǎng)選擇、光交叉連接、自

15、愈保護(hù)等構(gòu)建新一代全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件n主要性能參數(shù)：交換矩陣：反映光開(kāi)關(guān)的交換能力交換速度：衡量開(kāi)關(guān)性能的重要指標(biāo)。不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)交換速度的要求不同消光比：描述光開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與非導(dǎo)通狀態(tài)通光能力差別的指標(biāo)，即兩個(gè)端口處于導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)的插入損耗之差交換粒度：反映了光開(kāi)關(guān)交換業(yè)務(wù)的靈活性，可分三類(lèi)：波長(zhǎng)交換、波長(zhǎng)組交換和光纖交換可靠性：要求具有良好的穩(wěn)定性和可靠性n實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)的方法n依據(jù)不同的光開(kāi)關(guān)原理，光開(kāi)關(guān)可分為：機(jī)械光開(kāi)關(guān)電光開(kāi)關(guān)磁光開(kāi)關(guān)聲光開(kāi)關(guān)等n依據(jù)光開(kāi)關(guān)的交換介質(zhì)來(lái)分，光開(kāi)關(guān)可分為：自由空間交換光開(kāi)關(guān)波導(dǎo)交換光開(kāi)關(guān)。n機(jī)械式光開(kāi)關(guān)n微機(jī)械（MEMS）光開(kāi)關(guān)ABC機(jī)械驅(qū)動(dòng)S17S78S

16、53X1X8Y1Y8n噴墨氣泡光開(kāi)關(guān)溝道波導(dǎo)襯底氣泡4.1.8光調(diào)制器n內(nèi)調(diào)制：直接改變半導(dǎo)體激光器的注入電流實(shí)現(xiàn)對(duì)光載波的調(diào)制，受電子瓶頸的限制，不適應(yīng)于高調(diào)制速率系統(tǒng)。n外調(diào)制：利用特定介質(zhì)的電光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、電致吸收效應(yīng)等，通過(guò)攜帶了信息的電、磁、聲等信號(hào)作用于相應(yīng)介質(zhì)上，影響介質(zhì)的光學(xué)特性進(jìn)而影響通過(guò)介質(zhì)的光的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)光載波的調(diào)制。n外調(diào)制類(lèi)型：電光調(diào)制器電吸收調(diào)制器工作物質(zhì)LD調(diào)制信號(hào)調(diào)制光信號(hào)n電光調(diào)制器：KDP、LiNbO3、GaAs等電光晶體的電光效應(yīng)折射率將隨著電場(chǎng)發(fā)生變化激光束通過(guò)電光晶體時(shí)，相位、幅度或強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化，得到相位、強(qiáng)度調(diào)制的信號(hào)光泡科爾效

17、應(yīng)：折射率變化量正比于外加電場(chǎng)強(qiáng)度克爾效應(yīng)：折射率變化量正比于外加電場(chǎng)強(qiáng)度的二次方電光波導(dǎo)調(diào)制器的工作機(jī)理基于泡科爾效應(yīng)n半導(dǎo)體電吸收光調(diào)制器：電吸收效應(yīng)：半導(dǎo)體量子阱材料對(duì)入射光的吸收系數(shù)隨外加電場(chǎng)不同而產(chǎn)生變化。易與激光器集成，驅(qū)動(dòng)電壓低。與LiNbO3電光調(diào)制器相比，消光比不高、頻率啁啾較大，不適合超長(zhǎng)距離和超高速率系統(tǒng)波長(zhǎng)00V1V2V吸收系數(shù)4.2線(xiàn)路技術(shù)n4.2.1光復(fù)用技術(shù)n4.2.2光放大技術(shù)n4.2.3色散補(bǔ)償技術(shù)4.2.1光復(fù)用技術(shù)n傳輸系統(tǒng)所能提供的帶寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一用戶(hù)的帶寬需求，要采用復(fù)用技術(shù)同時(shí)傳輸多個(gè)用戶(hù)的信息最大限度的利用傳輸系統(tǒng)的帶寬。n復(fù)用技術(shù)：在發(fā)送端將多

18、路信號(hào)進(jìn)行組合，在物理信道上實(shí)現(xiàn)傳輸，接收端再將復(fù)合信號(hào)分離開(kāi)來(lái)。n有時(shí)分復(fù)用、波（頻）分復(fù)用、碼分復(fù)用等n目前波分復(fù)用技術(shù)在應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。n波分復(fù)用（WDM）n在一根光纖中傳輸多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)從而提高系統(tǒng)傳輸容量的一種技術(shù)。光分波器光合波器光分/合波器光分/合波器n發(fā)射端：光合波器（復(fù)用器）將不同發(fā)射機(jī)輸出的波長(zhǎng)不一的信號(hào)光融入同一根光纖傳輸；n接收端：光分波器（解復(fù)用器）將同一根光纖中的波長(zhǎng)不一的信號(hào)光分開(kāi)，分別送給不同的光接收機(jī)接收恢復(fù)原始信息。n一般情況下，光合波器和光分波器是互易器件n光合波器和光分波器統(tǒng)稱(chēng)為光波分復(fù)用器。利用光波分復(fù)用器的互易性，就可以實(shí)現(xiàn)在一根光纖上實(shí)現(xiàn)雙向通信

19、。n根據(jù)復(fù)用的波長(zhǎng)間隔的大小，分為三種：1310nm/1550nm復(fù)用：最初的復(fù)用方式l密集波分復(fù)用（DWDM）：波長(zhǎng)間隔nm量級(jí)lITU-T G.692定義載波間隔為100GHz和50GHzl中心波長(zhǎng)為152.52nm（頻率193.1THz）l工作波長(zhǎng)覆蓋14801620nm波段，其中S波段（14801530nm）、C波段（15301560nm）和L波段（15601620nm）。在C波段可容納40個(gè)間隔100GHz的波長(zhǎng)信道，擴(kuò)容效果明顯。粗波分復(fù)用（CWDM）lITU-T的G.694.2中定義了工作波長(zhǎng)覆蓋12701610nm波段、波長(zhǎng)間隔20nm的16個(gè)信道的粗波分復(fù)用。l波長(zhǎng)間隔較大，

20、可降低半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)穩(wěn)定性和線(xiàn)寬的要求，系統(tǒng)成本較低，適用于容量要求不是很大的城域網(wǎng)、局域網(wǎng)以及接入網(wǎng)。n性能指標(biāo)主要：信道數(shù)信道中心波長(zhǎng)信道間隔波長(zhǎng)隔離度：也叫信道隔離度，指某一信道的信號(hào)光耦合到另一個(gè)信道的大小插入損耗11212212lg10,lg10NPANPAWDMP1(l1)+P2(l2)P1(l1)+N2(l2)N1(l1)+P2(l2)n空分復(fù)用（SDM）：利用空間分割，根據(jù)需要構(gòu)成不同的信道進(jìn)行光信號(hào)復(fù)用的技術(shù)。光纜中不同的光纖多芯光纖（MCF）：在超高容量長(zhǎng)距離傳輸中得到驗(yàn)證。需要優(yōu)化纖芯距、纖芯和溝道的尺寸以及折射率，解決芯間串?dāng)_；實(shí)現(xiàn)大有效模場(chǎng)面積，避免非線(xiàn)性效應(yīng)引起

21、的信號(hào)畸變。溝道纖芯溝道纖芯n時(shí)分復(fù)用（TDM）將通信時(shí)間分成相等的間隔，某一固定信道占用某一固定間隔，各信道按照一定的時(shí)間順序進(jìn)行傳輸。光時(shí)分復(fù)用在光域內(nèi)對(duì)光脈沖進(jìn)行時(shí)間上的復(fù)用，突破了電子瓶頸限制，可以產(chǎn)生更高的比特流。超短光脈沖的產(chǎn)生和傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)尚未成熟，光時(shí)分復(fù)用尚未實(shí)用。n偏振復(fù)用（PDM）n又稱(chēng)極化波復(fù)用技術(shù)，利用光波的偏振特性n在同一波長(zhǎng)信道中，通過(guò)光的兩個(gè)相互正交偏振態(tài)同時(shí)傳輸兩路獨(dú)立數(shù)據(jù)信息以加倍系統(tǒng)總?cè)萘?、提升系統(tǒng)頻譜利用率。TX1TX2PBCRX1RX2PBS光纖n模式復(fù)用（MDM）n利用多模光纖中獨(dú)立且相互正交的不同模式作為獨(dú)立信道分別傳輸信號(hào)，用以提高系統(tǒng)容量、增

22、加頻譜利用率。下一代骨干傳送網(wǎng)的候選技術(shù)之一。TX-1TX-2TX-M模式轉(zhuǎn)換高階模1基模模式轉(zhuǎn)換高階模M-1基模模式復(fù)用器模式解復(fù)用器高階模1高階模M-1模式轉(zhuǎn)換模式轉(zhuǎn)換基模基模RX-1RX-2RX-M基模多模光纖基模n正交頻分復(fù)用（OFDM）將高速串行數(shù)據(jù)變換成多路相對(duì)低速的并行數(shù)據(jù)并對(duì)不同的載波進(jìn)行調(diào)制。并行傳輸體制降低了信號(hào)的速率，擴(kuò)展了符號(hào)的脈沖寬度，降低了色散對(duì)信號(hào)的影響程度，改善了傳輸信號(hào)的質(zhì)量。為了提高頻譜利用率，使各子載波上的頻譜相互重疊但這些頻譜在整個(gè)符號(hào)周期內(nèi)滿(mǎn)足正交性，從而保證不同信道之間的互不影響。采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，由數(shù)字信號(hào)處理算法完成各子載波的產(chǎn)生和接收，極大

23、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。串/并IFFTQAM調(diào)制并/串IQ調(diào)制激光器MZM串/并FFTQAM解調(diào)并/串IQ解調(diào)光纖光電檢測(cè)二進(jìn)制輸出二進(jìn)制輸入4.2.2光放大技術(shù)n傳統(tǒng)的中繼器：“光電光”的轉(zhuǎn)換方式n設(shè)備復(fù)雜、成本高且可靠性不高、使用不便。O/E/OO/E/OO/E/O1 n1 n 1 2n WDMWDM1 2n n“光光”放大的光放大器利用光的各種受激放大機(jī)理由放大工作介質(zhì)、泵浦源組成n分類(lèi)：摻稀土元素光纖放大器非線(xiàn)性光學(xué)光纖放大器半導(dǎo)體光放大器工作介質(zhì)泵浦源輸出信號(hào)光輸入信號(hào)光n摻稀土元素光纖放大器：摻鑭系元素（如鉺、釹、鐠）光纖為工作介質(zhì)半導(dǎo)體激光器為泵浦源，受激放大原理1.55m EDFA，

24、1.33m PDFAn非線(xiàn)性光學(xué)光纖放大器：以常規(guī)石英光纖為工作介質(zhì)以高功率的連續(xù)或脈沖固體激光器為泵浦源利用非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大拉曼光纖放大器（RA）n半導(dǎo)體光放大器（SOA）：以半導(dǎo)體材料為工作介質(zhì)以電源為泵浦源，利用受激輻射實(shí)現(xiàn)光放大n光放大器的性能參數(shù)有：光放大器的增益G與飽和輸出功率PsatG = 10 lg(Pout/Pin)輸入功率Pin輸出功率PoutPsat 輸出功率Pout3dB增益G小信號(hào)增益信號(hào)光波長(zhǎng)(m)3dB噪聲指數(shù) 光放大器的噪聲指數(shù)NF定義為輸入信噪比(S/N)in和輸出信噪比(S/N)out的商的分貝數(shù)不同種類(lèi)光放大器的噪聲指數(shù)NF的大小不同，EDF

25、A的NF較小，已接近量子極限3dB。outinNSNSNF)/()/(lg10n光放大器的應(yīng)用EDFA：高增益、寬帶寬、低噪聲，是技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的光放大器RA：高增益、低噪聲、全頻段放大，已開(kāi)始商用并成為光放大器的研究熱點(diǎn)SO A：與光纖耦合效率很低，在光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用很少。用以全光信號(hào)處理，如全光波長(zhǎng)變換、脈沖整形、光邏輯控制等，也可以用于制作光開(kāi)關(guān)。n作為線(xiàn)路中繼器對(duì)信號(hào)類(lèi)型透明。對(duì)信號(hào)速率透明。對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)透明（增益譜范圍內(nèi)）n作為接收機(jī)前置放大器置于光電檢測(cè)器前，大幅提高接收機(jī)的靈敏度n作為光發(fā)射機(jī)的后置放大放在光發(fā)射機(jī)之后可使入纖功率大幅增加，使傳輸距離增長(zhǎng)4.2.3色散補(bǔ)償技術(shù)n通過(guò)在光纖傳輸線(xiàn)路中加入適當(dāng)?shù)纳⒃?，使色散元件的色散和光纖線(xiàn)路色散符號(hào)相反、大小相等或相近，降低信號(hào)的整體色散，解決因光纖色散而引起的波形失真。n色散補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ汗饫w型色散補(bǔ)償技術(shù)光纖光柵型色散補(bǔ)償技術(shù)光濾波器色散補(bǔ)償技術(shù)相位共軛型色散補(bǔ)償技術(shù)光源預(yù)啁啾色散補(bǔ)償技術(shù)n光纖型色散補(bǔ)