光纖通信技術(shù)第七章

光纖通信技術(shù)第七章王發(fā)強(qiáng)Fq_wang@163.com信息光電子科技學(xué)院華南師范大學(xué)光纖通信系統(tǒng)的性能與設(shè)計第七章光纖通信系統(tǒng)的性能與設(shè)計7.1光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.2光纖損耗對系統(tǒng)的限制7.3光纖色散對系統(tǒng)的限制7.4光纖中的非線性光學(xué)效應(yīng)對系統(tǒng)的影響7.5信道串?dāng)_7.6光纖通信系統(tǒng)設(shè)計中的功率預(yù)算1．預(yù)期(或可能)的傳輸距離2．?dāng)?shù)據(jù)速率或信道帶寬；3．誤碼率(BER)。設(shè)計一個系統(tǒng)時所必須考慮的：1、多模光纖或單模光纖(a)纖芯尺寸(b)纖芯折射率剖面(c)帶寬或色散(d)損耗(e)數(shù)值孔徑或模場直徑為了滿足這些要求，設(shè)計人員可以選擇下面的器件及其相關(guān)的特性參量：2、LED或半導(dǎo)體激光器光源(a)發(fā)射波長(b)譜線寬度(c)輸出功率(d)有效輻射區(qū)(e)發(fā)射方向圖(f)發(fā)射模式數(shù)量3、PIN或雪崩光電二極管(a)響應(yīng)度(b)工作波長(c)速率(d)靈敏度確定波長：短距離，850nm

長距離，1300nm，1550nm確定光電檢測器：PIN，APD，參考圖8.3確定光源選擇合適的光纖系統(tǒng)考慮7.1光纖通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖通信系統(tǒng)的主要組成單元：光纖光器件光發(fā)送機(jī)光接收機(jī)光放大器根據(jù)光纖系統(tǒng)的應(yīng)用可分為點到點連接廣播和分配網(wǎng)局域網(wǎng)RxTxRxRxTxTx再生器RxTxAA放大器采用再生器和光放大器作為周期性損耗補(bǔ)償?shù)狞c到點連接再生器放大器光發(fā)送機(jī)光發(fā)送機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)7.1.1點到點的傳輸系統(tǒng)光-電-光中繼：實際上是一個接收機(jī)一個發(fā)送機(jī)對，它將檢測到的微弱變形光信號，變?yōu)殡娦盘?，?jīng)放大整形后變成規(guī)則的電比特流，再調(diào)制光發(fā)送機(jī)，恢復(fù)原光比特流繼續(xù)沿光纖傳輸。光放大器：將接收到的微弱光比特流信號直接放大而不需將其轉(zhuǎn)換為電信號。(1R)光放大器不能無限制級聯(lián)，因為色散導(dǎo)致的脈沖畸變最終限制了系統(tǒng)的性能。光-電-光再生中繼則不存在這種問題。7.1.1點到點的傳輸系統(tǒng)利用光纖的低損耗、寬帶寬特點性能指標(biāo)：比特率－距離積（BL）BL積與光纖損耗和色散特性有關(guān)，而光纖特性又與波長有關(guān)，所以BL積與波長有關(guān)。第一代光波系統(tǒng):0.85m,BL積1(Gb/s).km第二代光波系統(tǒng)：1.3m,BL積100(Gb/s).km第三代光波系統(tǒng)：1.55m,BL積1000(Gb/s).km設(shè)計問題中繼距離的選?。涸诩壜?lián)的EDFA系統(tǒng)中，ASE噪聲積累問題是關(guān)鍵所在，設(shè)計的關(guān)鍵在于如何設(shè)置EDFA的放大間隔使接收端的OSNR滿足要求色散補(bǔ)償技術(shù)：色散補(bǔ)償方案的選擇及設(shè)計光纖非線性的避免光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)N

123光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)EDFA功放線放預(yù)放MUXDEMUX典型的點對點光纖通信系統(tǒng)1N

327.1.2光纖分配網(wǎng)功能：光纖通信系統(tǒng)不僅要求傳送信息，而且要求將信息分配給多個用戶應(yīng)用：光纜電話網(wǎng)、公用天線電視(CATV)、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISND）特點：傳輸距離較短、帶寬要求寬結(jié)構(gòu)：樹型拓?fù)?、總線拓?fù)銱ubHubHubHubHub信道在在中心心點分分配，，光纖纖的作作用與與點到到點連連接系系統(tǒng)類類似。。樹形拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)1432NBus單根光光纖承承載整整個業(yè)業(yè)務(wù)范范圍的的多信信道光光信號號，通通過光光接頭頭完成成分路路，光光分路路器將將一小小部分分功率率分送送給每每個用用戶。。多路路視頻頻信道道分配配CATV系統(tǒng)；；高清清晰度度電視視HDTV。?？偩€拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)總線拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)缺點：：信號損損耗隨隨分路路數(shù)指指數(shù)增增加。。限制制了單單根光光纖總總線服服務(wù)的的范圍圍和用用戶數(shù)數(shù)。若忽略略光纖纖自身身的損損耗，，則第第N個分支支可得得到的的功率率為：：PN----第N個分支支功率率；PT----發(fā)送功功率；；C----分路器器的功功率分分路比比；----分分路器器的插插入損損耗；；并假假設(shè)每每個分分路器器的C和都相相同。。若取=0.05,C=0.05,PT=1mW和PN=0.1W,則N的最大大值?N=61如何進(jìn)進(jìn)一步步增加加分支支數(shù)？？在總線線上周周期地地接入入光放放大器器提升升功率率，可可以克克服上上述限限制，，只要要光纖纖色散散的影影響限限制在在可忽忽略的的程度度，允允許分分配的的用戶戶數(shù)將將可大大大增增加。?？偩€拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)7.1.3局局域域網(wǎng)局域網(wǎng)網(wǎng)：在光纖纖通信信系統(tǒng)統(tǒng)中，，要求求在網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中中一個個局部部區(qū)域域內(nèi)（（如在在一個個大學(xué)學(xué)校園園內(nèi)））的大大量用用戶相相互連連接，，使任任何用用戶可可以隨隨機(jī)地地進(jìn)入入網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，將將數(shù)據(jù)據(jù)傳送送給其其他任任何用用戶。。LAN中要求求對每每個用用戶提提供隨機(jī)的的收發(fā)發(fā)數(shù)據(jù)據(jù)功能能，存存在網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)議問問題。。結(jié)構(gòu)：：總線型型Bus、環(huán)型Ring、、星型Star例子：：“以以太網(wǎng)網(wǎng)”協(xié)議：：碰撞撞檢測測的載載波偵偵聽多多路存存取（（CSMA/CD）限制：：與每每個分分支的的損耗耗有關(guān)關(guān)，用用戶數(shù)數(shù)不能能太多多。1N-2N-1N2環(huán)形拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)點到點點連接接將節(jié)節(jié)點依依次相相連以以形成成單個個閉合合環(huán)。。各節(jié)節(jié)點中中均設(shè)設(shè)置有有發(fā)送送機(jī)－－接收收機(jī)對對，均均可發(fā)發(fā)送和和接收收數(shù)據(jù)據(jù)，也也用作作中繼繼器。。一個令牌（一個個預(yù)先先確定定的比比特率率）在在環(huán)內(nèi)內(nèi)傳遞遞，每每個節(jié)節(jié)點都都監(jiān)視視比特特率以以監(jiān)聽聽它自自己的的地址址和接接收數(shù)數(shù)據(jù)。。隨著光光纖分分布式式數(shù)據(jù)據(jù)接口口FDDI的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)接口口的出出現(xiàn)，，光纖纖LAN開始普普遍采采用環(huán)環(huán)形拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)。。FDDI雙環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)，，superiorreliabilityandrobustness星形拓拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)2N-1N431Starcoupler所有節(jié)節(jié)點都都通過過點到到點連連接接接到中中心站站(中中樞節(jié)節(jié)點)上。。有源星星形結(jié)結(jié)構(gòu)：：所有到到達(dá)的的光信信號都都通過過光接接收機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)換換為電電信號號，再再將電電信號號分配配以驅(qū)驅(qū)動各各個節(jié)節(jié)點的的光發(fā)發(fā)送機(jī)機(jī)。無源星形結(jié)結(jié)構(gòu)：采用星形耦耦合器等無無源光器件件在光域進(jìn)進(jìn)行分配。。由于從一一個節(jié)點的的輸入被分分配到許多多輸出節(jié)點點，因此傳傳送到每個個節(jié)點的功功率將受用用戶數(shù)的限限制。第七章光光纖通信信系統(tǒng)的性性能與設(shè)計計7.1光光纖通信信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)7.2光光纖損耗耗對系統(tǒng)的的限制7.3光光纖色散散對系統(tǒng)的的限制7.4光纖中的非非線性光學(xué)學(xué)效應(yīng)對系系統(tǒng)的影響響7.5信信道串?dāng)_擾7.6光光纖通信信系統(tǒng)設(shè)計計中的功率率預(yù)算7.2光光纖損耗耗對系統(tǒng)的的限制第二傳輸窗口第一傳輸窗外吸收紅外吸收瑞利散射0.22.5損耗(dB/km)波長(nm)OH離子吸收峰峰第三傳輸窗口光纖的損耗耗譜特性損耗限制光光波系統(tǒng)設(shè)發(fā)送機(jī)發(fā)發(fā)出的最大大平均功率率為Pt，而光接收收機(jī)的接收收靈敏度為為Pr，則最大傳傳輸距離為為：tot(dB/km)為光纖損耗耗，包括對對接損耗和和活動連接接損耗。由于接收機(jī)機(jī)靈敏度Pr隨比特率B線性變化：：因此傳輸距距離亦與比比特率有關(guān)關(guān)。h為光子能量量，Np為接收機(jī)所所要求的每每比特的平平均光子數(shù)數(shù)。在給定工作作波長處，，L隨比特率B的增加而呈呈對數(shù)關(guān)系系降低。損耗限制色散限制橫越大大西洋的海海底光波系系統(tǒng)實際陸地光光波系統(tǒng)采用色散位位移光纖的的1550nm，B>10Gb/s的實驗系統(tǒng)統(tǒng)第七章光光纖通信信系統(tǒng)的性性能與設(shè)計計7.1光光纖通信信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)7.2光光纖損耗耗對系統(tǒng)的的限制7.3光光纖色散散對系統(tǒng)的的限制7.4光纖中的非非線性光學(xué)學(xué)效應(yīng)對系系統(tǒng)的影響響7.5信信道串?dāng)_擾7.6光光纖通信信系統(tǒng)設(shè)計計中的功率率預(yù)算光纖色散:信號能量中中的各種分分量由于在在光纖中傳傳輸速度不不同，而引引起的信號號畸變。色散限制:光纖色散導(dǎo)導(dǎo)致的信號號畸變限制制系統(tǒng)的傳傳輸距離。。色散類型模間色散（（僅多模光光纖有）波導(dǎo)色散材料色散偏振模色散散波長色散一、光纖色色散7.3光光纖色散散對系統(tǒng)的的限制二、色散與與光纖G.652（標(biāo)準(zhǔn)單模光光纖SMF）:零色散波長長:1300nm1550色散:16~17ps/nm.kmG.653（色散位移光光纖DSF）:零色散波長長:1550nmG.655（非零色散位位移光纖NZDSF）:1550nm色散:2~6ps/nm.km展寬時間預(yù)預(yù)算嚴(yán)重限制系系統(tǒng)數(shù)據(jù)速速率的四個個基本因素素是：1、發(fā)送機(jī)展展寬時間ttx。2、光纖群速速率色散(GVD)展寬時間tGVD，3、光纖模式式色散展寬寬時間tmod，4、接收機(jī)展展寬時間trx。(單模光纖沒沒有模式色色散，所以以其展寬時時間只與GVD有關(guān))數(shù)字鏈路的的總展寬時時間不超過過NRZ比特周期的的70%，或RZ的35%。接收機(jī)的上上升時間：：群速度色散散時間展寬寬：模式色散時時間展寬：：三、色散限限制光纖色散導(dǎo)導(dǎo)致的信號號畸變限制制系統(tǒng)的傳傳輸距離。。導(dǎo)致色散限限制的物理理機(jī)制隨不不同波長而而不同。1.0.85m光波系統(tǒng)第一代光波波系統(tǒng)，通通常采用低低成本的多多模光纖作作為傳輸媒媒質(zhì)。主要要限制因素素是模間色色散。-------色色散限制多模階躍光光纖，BL=c/(2n1)。典型值n1=1.46、=0.01，傳輸距離隨隨比特率的的曲線。即使在B1Mb/s的低比特率率，也是色色散限制的的，其傳輸輸距離限制制在10km內(nèi)。應(yīng)用：：數(shù)據(jù)連接接，很少用用于光纖通通信系統(tǒng)中中。多模漸變光光纖，BL=2c/(n12).對于n1=1.46、=0.01，曲線如圖。。當(dāng)比特率率小于100Mb/s時為損耗限限制，大于于100Mb/s將變?yōu)樯⑸⑾拗?。第一代陸上上光通信系系統(tǒng)就是采采用多模漸漸變光纖，，比特率在在50-100Mb/s，中繼距離離接近10公里，于于1978年投入商商業(yè)運(yùn)營。。-------色色散限制2.1.3m光波系統(tǒng)第二代光波波系統(tǒng)采用用最小色散散波長在1.3m附近的單模模光纖，最最大的限制制因素是由由較大的光光源譜寬支支配的由色色散導(dǎo)致的的脈沖展寬寬。比特率－距距離積BL(4|D|)-1D為色散，為光源的均均方根譜寬寬。|D|典型值為1-2ps/(km-nm)當(dāng)取|D|=2ps/km時，BL125(Gb/s)-km當(dāng)B<1Gb/s時，為損耗耗限制系統(tǒng)統(tǒng)，但當(dāng)B>1Gb/s時則變?yōu)樯⑾拗葡迪到y(tǒng)。-------色色散限制3.1.55m光波系統(tǒng)第三代光波波系統(tǒng)工作作在損耗最最小的1.55m波長，光纖纖色散是系系統(tǒng)的主要要限制因素素。對普通單模模光纖，在在1.55m處D的典型值為為17ps/(km-nm)，色散值比較較高，由色色散導(dǎo)致的的脈沖展寬寬較大，系系統(tǒng)處于色散限制狀狀態(tài)。采用單縱縱模半導(dǎo)體體光源可大大大緩解這這種限制。。最終限制為為：B2L<(16|2|)-1式中，2為群速色散散，與色散散參數(shù)D的關(guān)系為：：D=-(2c/2)2普通單模光光纖的限制制線為：B2L=4000(Gb/s)2-km。對理想的1.55m系統(tǒng)，B2L可達(dá)6000(Gb/s)2-km。當(dāng)B>5Gb/s時，為色散散限制系統(tǒng)統(tǒng)。-------色色散限制當(dāng)采用色散散位移光纖纖時，色散散和損耗在在1.55m附近均最低低。-------色色散限制光纖色散導(dǎo)導(dǎo)致的信號號脈沖畸變變，與光源線寬、、信號啁啾啾、調(diào)制展展寬等因素有關(guān)關(guān)。直接調(diào)制系系統(tǒng)中，光光源的調(diào)制制啁啾及光光纖色散導(dǎo)導(dǎo)致信號畸畸變。對于2.5Gb/s系統(tǒng),放大大器的積累累噪聲成為為傳輸距離離主要限制制。對于10Gb/s系統(tǒng),光纖纖色散成為為傳輸距離離的主要限限制。比特率NZDSF SSMF2.5Gb/S6000km 1000km10Gb/s 400km60km四、色散/色散斜率率補(bǔ)償技術(shù)術(shù)在WDM系統(tǒng)中，只只有進(jìn)行色色散斜率補(bǔ)補(bǔ)償，才能能保證各個個信道都得得到補(bǔ)償。。預(yù)啁啾技術(shù)術(shù)（PCH）用色散補(bǔ)償償光纖進(jìn)行行色散補(bǔ)償償用啁啾光纖纖光柵進(jìn)行行色散補(bǔ)償償(1)預(yù)啁啁啾技術(shù)PCH光信號在反反常色散光光纖中傳輸輸時，所含含的高頻成成分傳播速速率較快，，將逐漸集集中在脈沖沖前沿，低低頻成分傳傳播速率較較慢，將逐逐漸集中在在脈沖后沿沿，兩者之之間的時差差越來越大大，脈沖也也就越來越越寬。預(yù)啁啾是通通過在光源源上附加一一個正弦調(diào)調(diào)制，使脈脈沖前沿的的頻率降低低，后沿頻頻率升高，，在一定程程度上補(bǔ)償償色散造成成的脈沖展展寬。特點：簡單需根據(jù)傳輸輸距離調(diào)整整正弦調(diào)制制的深度延長傳輸距距離~2倍倍(2)用用色散補(bǔ)償償光纖進(jìn)行行色散補(bǔ)償償特殊設(shè)計光光纖的芯徑徑及折射率率分布，利利用光纖的的波導(dǎo)色散散效應(yīng)，使使其零色散散波長大于于1550nm，即在1550nm處產(chǎn)生較大大的負(fù)色散散（-100ps/nm.km)--色散補(bǔ)償光光纖(DCF)。。當(dāng)常規(guī)光纖纖和DCF級聯(lián)時，兩兩者將會互互相抵消。。常規(guī)單模光光纖在1550nm的色散和色色散斜率的的典型值為為：D=16.5ps/nm.km，，D’=0.059ps/(nm2.km)。。用相對色散散斜率RD=D’/D表示色散斜斜率補(bǔ)償,RD1=RD2常規(guī)單模光光纖的相對對色散斜率率RD=0.0035nm-1，所以色散補(bǔ)補(bǔ)償光纖的的RD也應(yīng)為0.0035nm-1。當(dāng)滿足時，群延遲遲色散被補(bǔ)補(bǔ)償當(dāng)滿足時，二階色色散(色散散斜率)被被補(bǔ)償組合使用正正、負(fù)色散散系數(shù)的光光纖大的局部色色散，小的的平均色散散,可以較較好的抑制制四波混頻頻和XPM的產(chǎn)生基本途徑預(yù)補(bǔ)償累計色散LDCF產(chǎn)生的色散散變化L光功率光纖損耗DCF中的功率損損耗累計色散L傳輸光纖中中的色散累累積L光功率DCFDCFDCFDCF后補(bǔ)償大的局部色色散，小的的平均色散散。采用后置色色散補(bǔ)償而而不是前置置色散補(bǔ)償償，減小DCF的非線性效效應(yīng)采用非完全全補(bǔ)償而不不是完全補(bǔ)補(bǔ)償在發(fā)射端進(jìn)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償償補(bǔ)償原則DCF色散補(bǔ)償存存在的問題題較大的損耗耗(0.5dB/km)較小的有效面面積(~20m2),相對SSMF,非非線性系數(shù)大大2~4倍-閾值功率減小小3~6dB色散斜率為-15~-20ps/nm2/km遠(yuǎn)高于SSMF的0.09ps/nm2/km,要進(jìn)行色散斜斜率補(bǔ)償,需需專門設(shè)計當(dāng)不能進(jìn)行斜斜率補(bǔ)償?shù)腄CF用于WDM系統(tǒng)中時,如如果設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)使得中間波波長信道實現(xiàn)現(xiàn)完全色散補(bǔ)補(bǔ)償,短波波長信道則過過補(bǔ)償,而長長波長信道則則欠補(bǔ)償D+D-D+D-D+D-D+D-D+D-水下系統(tǒng)新方方案：D+/D-光纖對D+在前：非線性性小；D-在后且足夠長長，有益于RA。作為傳輸光纖纖使用的方案案，用于陸上上系統(tǒng)時應(yīng)特特別慎重。(3)用啁啁啾光纖光柵柵進(jìn)行色散補(bǔ)補(bǔ)償在光纖或光波波導(dǎo)上刻上光光柵可以控制制光在其中的的反射，從而而實現(xiàn)光信號號的延時。如果刻制等間間距光柵，則則只能反射某某一個很窄的的頻帶信號，，造成帶寬過過窄。所以采采用啁啾光纖纖光柵，刻出出一系列不等等間距的光柵柵，光柵上的的每一點都可可以看成一個個本地布喇格格光柵的通帶帶和阻帶濾波波器。經(jīng)光纖傳輸以以后的入射光光中的長波長長分量（低頻頻）位于脈沖沖后沿，使其其在光柵的起起始端就反射射，而短波長長分量位于脈脈沖的前沿，，使其在光柵柵的末端才被被反射，于是是就補(bǔ)償了色色散效應(yīng)，使使脈沖寬度被被壓縮甚至還還原。啁啾光纖光柵柵色散補(bǔ)償?shù)牡奶攸c體積小損耗小價格便宜補(bǔ)償帶寬窄,實現(xiàn)寬帶的的WDM多信道補(bǔ)償技技術(shù):-長啁啾光纖纖光柵(Southampton大學(xué)制出作3米長的光柵柵-級聯(lián)光柵-取樣光纖光光柵需要環(huán)型器偏振模色散簡簡介：在理想的單模模光纖中，基基模是由兩個個相互垂直的的簡并偏振模模組成。如果果由于某種因因素使這兩個個偏振模有不不同的群速度度，出纖后兩兩偏振模的迭迭加使得信號號脈沖展寬，，從而形成偏偏振模色散。。單模光纖中的的偏振模色散散國內(nèi)外研究的的現(xiàn)狀：偏振模色散對對高速大容量量光纖通信系系統(tǒng)有著不可可忽視的影響響，并被認(rèn)為為是限制光纖通信信系統(tǒng)傳輸容容量和距離的的最終因素。所以自九十十年代以來，，已引起業(yè)界界的廣泛關(guān)注注，并已成為為目前國際上上光纖通信領(lǐng)領(lǐng)域研究的熱熱點。按照國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范小小組的觀點：：為保證PMD導(dǎo)致的系統(tǒng)功功率代價在1dB以下，偏振模模色散的平均均值必須小于于一比特周期期的十分之一一。當(dāng)大于這一規(guī)規(guī)定值時，需需對系統(tǒng)偏振振模色散進(jìn)行行補(bǔ)償！在單單信道速率達(dá)達(dá)40Gb/s的系統(tǒng)中,PMD問題較為突出出.有關(guān)PMD的補(bǔ)償技術(shù)處處于研究階段段.偏振模色散對對信號傳輸?shù)牡挠绊懙谄哒鹿夤饫w通信系統(tǒng)統(tǒng)的性能與設(shè)設(shè)計7.1光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.2光光纖損耗對系系統(tǒng)的限制7.3光光纖色散對系系統(tǒng)的限制7.4光纖中的非線線性光學(xué)效應(yīng)應(yīng)對系統(tǒng)的影影響7.5信信道串?dāng)_7.6光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計中的功功率預(yù)算7.4光纖纖中的非線性性光學(xué)效應(yīng)對對系統(tǒng)的影響響受激非彈性散散射-受激布里淵淵散射(SBS)-受激喇曼散散射(SRS)非線性折射率率-自相位調(diào)制制(SPM)-互相位調(diào)制制(XPM)-四波混頻(FWM)一、SBS特點：只有后向散射射增益帶寬窄，只影響本信道道功率功率閾值與光光源線寬有關(guān)關(guān)，光源線寬寬越窄，功率率閾值越低減小SBS對系統(tǒng)影響的的主要措施（避免）：減低入纖功率率（減小中繼繼間隔）增加光源線寬寬（色散限制制）二、SRS特點：以前向散射為為主，但也有有后向散射增益帶寬寬（（約125nm），影響其它信道道功率在WDM系統(tǒng)中，較高高頻率的信號號成為所有較較低頻率信號號的泵浦源，，頻率最高的的信道功率消消耗最大，減小SRS對系統(tǒng)影響的的主要措施：：減低入纖功率率（減小中繼繼間隔）減小信道間隔隔減小光纖的非非線性系數(shù)12341234fiber三、SPMandXPM來源：折射率對光強(qiáng)強(qiáng)的依賴關(guān)系系導(dǎo)致光場在光纖中中傳輸引起光光場的非線性相移影響：非線性相移通過色散的作作用轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘枏?qiáng)度的畸畸變由于色散和非非線性（主要要是SPM、XPM）的相互作用，，色散補(bǔ)償不能能僅僅考慮補(bǔ)補(bǔ)償色散，非線性效應(yīng)的的影響必須被被考慮色散管理綜合考慮GVD,SPM和XPM的色散管理方方案欠補(bǔ)償（總色色散以及各光光纖段均欠補(bǔ)補(bǔ)償）發(fā)射端預(yù)補(bǔ)償償（減小色散散積累）接收端后補(bǔ)償償DCF-1320ps/nmDCF-671ps/nmDCF-1320ps/nmDCF-1320ps/nmDCF-1320ps/nmDCF-671ps/nmOMUODUboost特點：小的色散光纖纖，相位匹配配易于滿足，，F(xiàn)WM越加嚴(yán)重，色色散能夠破壞壞相位匹配，，減小FWM。故應(yīng)在色散與與FWM之間取折衷--NZDSF減小影響的措措施：增加信道間隔隔、適當(dāng)加大大色散、非等等間隔信道、、減小光功率率、相鄰信信道正交偏振振、色散欠補(bǔ)補(bǔ)償四、FWM對系統(tǒng)的影響響：形成信道之間間的串?dāng)_，嚴(yán)嚴(yán)重影響系統(tǒng)統(tǒng)的性能。第七章光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)的性能與設(shè)設(shè)計7.1光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.2光光纖損耗對系系統(tǒng)的限制7.3光光纖色散對系系統(tǒng)的限制7.4光纖中的非線線性光學(xué)效應(yīng)應(yīng)對系統(tǒng)的影影響7.5信信道串?dāng)_7.6光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計中的功功率預(yù)算7.5信信道串?dāng)_信道串?dāng)_Crosstalk：WDM系統(tǒng)中的器件件均會引起信信道串?dāng)_，包包括濾波器、、波長復(fù)用器器/解復(fù)用器器、光開關(guān)及及半導(dǎo)體光放放大器等，連連光纖本身也也會由于非線線性效應(yīng)而引引起串?dāng)_。這這會引起功率率代價。同頻串?dāng)_Intrachannelcrosstalk與信號光頻率率相同(非常常接近)的串串?dāng)_，均落入入接收機(jī)帶寬寬內(nèi)無法濾除除，對系統(tǒng)影影響嚴(yán)重，最最終限制系統(tǒng)統(tǒng)的傳輸距離離異頻串?dāng)_Interchannelcrosstalk與信號光頻率率有較大偏離離的串?dāng)_，表表現(xiàn)為一種加加性的噪聲，，惡化信號消消光比，可通通過濾波器濾濾除的串?dāng)_，，對系統(tǒng)影響響較小一、同頻串?dāng)_擾來源：復(fù)用/解復(fù)用器對對、光開關(guān)等等1signalsignalleakage111signalcrosstalk1signal11signalcrosstalkOpticalswitchAlthoughbothsignalscontainthesamedata,theyarenotinphasewitheachother,duetodifferentdelaysencounteredbythem.MuxDemux12Cascadedwavelengthdemultiplexerandmultiplexer同頻串?dāng)_功率率代價對于有N個同頻串?dāng)_源源的情況，上上式中的替代為假定串?dāng)_光頻頻率與信號頻頻率完全相同同，P表示信號光功功率，P代表平均串?dāng)_擾光功率。在帶有光預(yù)放放大或APD接收機(jī)中，如如果只考慮與與信號功率相相關(guān)的噪聲的的情況下，引引入的功率代代價為：二、異頻串?dāng)_擾來源：解復(fù)用用器、光開關(guān)關(guān)等。12signalcrosstalkcrosstalksignal2signal1Opticalswitchwithinputsatdifferentwavelengths1signalcrosstalk2Demux12Anopticaldemultiplexer異頻串?dāng)_會導(dǎo)導(dǎo)致信號消光光比惡化，同同樣令為串?dāng)_功率率對信號功率率的比值，在帶有光預(yù)放放大或APD接收機(jī)中，如如果只考慮與與信號功率相相關(guān)的噪聲的的情況下，引引入的功率代代價為：異頻串?dāng)_功率率代價對于有N個同頻串?dāng)_源源的情況，上上式中的替代為模噪聲:LD+多模光纖中的的噪聲(千兆兆以太網(wǎng)、光光纖接入網(wǎng))與斑圖相關(guān)的的強(qiáng)度不均勻勻分布自身是是無害的，因因為接收機(jī)性性能由探測器器面積分所得得總功率決定定。然而如果果斑圖隨時間間波動，將導(dǎo)導(dǎo)致接收功率率的波動并附附加到總的接接收機(jī)噪聲中中，導(dǎo)致信噪噪比降低。光源的相干性性越大(小)，噪聲越強(qiáng)強(qiáng)(弱)。在多模光纖中中，由于振動動和微彎等機(jī)機(jī)械擾動，各各傳輸模式間間的干涉在光光檢測器受光光面上產(chǎn)生了了一個斑紋圖圖樣，稱為斑斑圖。模分配噪聲:多縱模半導(dǎo)體體激光器在調(diào)調(diào)制時，其各各個模式一般般是不穩(wěn)定的的，即使各模模式功率的總總和（總功率率）不隨時間間而變，但各各個模式的功功率卻隨時間間呈隨機(jī)波動動。當(dāng)不存在在色散時，所所有模式在傳傳輸和檢測中中保持同步，，這種波動是是無害的。但但在實際有色色散光纖中，，工作于不同同波長的模式式將以不同的的速度傳播，，造成各模式式間不同步，，引起接收機(jī)機(jī)電流附加的的隨機(jī)波動，，信噪比降低低，這種現(xiàn)象象稱為模分配配噪聲，需要要付出功率代代價。啁啾（Chirp）單縱模激光器器在CW工作模式下，，當(dāng)直接調(diào)制制注入電流時時會發(fā)生動態(tài)態(tài)的譜線展寬寬。直接調(diào)制制導(dǎo)致了載流流子濃度的變變化，伴隨譜譜線展寬的是是一種頻率‘‘‘啁啾”。。當(dāng)發(fā)射波長長不等于光纖纖的零色散波波長時，激光光器的啁啾可可能會使強(qiáng)度度調(diào)制后的光光脈沖發(fā)生非非常嚴(yán)重的色色散效應(yīng)。如何減小啁啾啾的影響？一、提高激光光器的偏置電電流二、色散補(bǔ)償償?shù)谄哒鹿夤饫w通信系統(tǒng)統(tǒng)的性能與設(shè)設(shè)計7.1光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.2光光纖損耗對系系統(tǒng)的限制7.3光光纖色散對系系統(tǒng)的限制7.4光纖中的非線線性光學(xué)效應(yīng)應(yīng)對系統(tǒng)的影影響7.5信信道串?dāng)_7.6光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計中的功功率預(yù)算7.6光光纖通信系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計中的功功率預(yù)算光纖纖損損耗耗與與色色散散對對系系統(tǒng)統(tǒng)的的傳傳輸輸距距離離L和比比特特率率B具有有固固有有的的限限制制。。還需需考考慮慮其其他他問問題題，，如如：：工工作作波波長長、、光光纖纖、、光光發(fā)發(fā)送送機(jī)機(jī)、、光光接接收收機(jī)機(jī)、、各各種種光光無無源源器器件件的的性性能能價價格格比比、、系系統(tǒng)統(tǒng)可可靠靠性性及及擴(kuò)擴(kuò)容容升升級級要要求求等等。。功率率預(yù)預(yù)算算目目的的：：使光光纖纖通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)在在整整個個壽壽命命期期間間，，確確保保有有足足夠夠的的光光功功率率到到達(dá)達(dá)光光接接收收機(jī)機(jī)，，以以保保證證系系統(tǒng)統(tǒng)有有穩(wěn)穩(wěn)定定可可靠靠的的