《全光通信》PPT课件

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1、第九章全光通信9.1全光通信的概念及关键技术9.1.2实现全光通信的关键技术9.2光纤的非线性效应9.2.1光纤中产生非线性效应的机理9.2.2非线性效应的应用9.3光孤子通信9.3.1光孤子9.3.2光孤子形成机理9.3.3光孤子的传输9.4光交换技术9.4.1光交换的特点9.4.2光交换技术的基本原理9.4.3光交换器件9.4.4光交换系统返回19.1全光通信的概念及关键技术9.1.1全光通信的概念众所周知，在光纤通信的系统中，限制传输距离的因系是光纤的损耗和色散，除此之外，光纤的非线性效应也是影响光纤传输特性的一另重要因素。但在光放大器（特别是EDFA的研制

2、成功）基本解决了光纤损耗问题之后，系统中无需在每个中继站进行信号定时再生，而直接将光信号放大，取代传统的经过光/电转换、电放大和电/光转换的电子中继器，从而实现自始至终的光传输方式，再加之光复用、光交换和光的信息处理技术，使之实现任何点到点之间的光信息或交互传递过程，好实现全光通信29.1.2实现全光通信的关键技术全光通信中采用了光复用、光交换和其他光处理技术，从而实现任何点与点之间的全程光信号的交互与传输。这意味着点对点的信息传递，只由光载波来完成，中间无需任何光-电-光的变换。它的进展完全取决于光直接放大、光补偿（色散和非线性）以及高速光调制等一系列技术的进展

3、。下面逐一加以探讨。1．光放大与全光中继实现点对点全光通信的关键之一是要以光放大器作为全光中继器取代传统的光-电-光中继器，它一方面起到了克服光/电、电/光转换中继器造成的“电子瓶颈”问题之外，还能使传输线路对所传送的信号“透明”，即与信号的传输率和调制方式无关，由此可知（1）系统易于实现升级，比如提高线路的传输速率，只需要通过变换光端机便可实现。（2）系统易于实现波分复用，例如传送N路波分复用信号。（3）提高系统的发射光功率和光接收灵敏度。3早在20世纪80年代，人们就开始了光放大器的研究，先后进行一系列的光放大实验、随着在1.55μm波段的激光技术的不断成熟，

4、零色散波长移至1.55μm的色散位移光纤的开发成功，使掺铒光纤放大器的发展应用前景十分好看，目前已商用的EDFA产品的指标可达到：增益大于400dB，饱和输出功率大于17dBm，噪声指数小于4dB，一些光传输网络已应用EDFA进行光中继或光功率补偿，最高的传输率已超过1000Gbit/s（波分复用方式），最长的传输距离已达10000km量级。光放大器用于光通信中作为全光中继器时，还有一个不可忽视的问题，即全光中继器的监控技术。由于全光中继器远离端站，它的工作状态和状态控制对于保证系统正常工作具有十分重要的意义，目前研究实施的监控制方案种类很多，相信在未来的几年里，

5、随着光中继器监控技术的发展，在全光通信系统中，会实现实是时、可靠、完善的监控任务。9.1.2实现全光通信的关键技术42．色散补偿和制光纤非线性效应光纤损耗、色散和非线性效应是影响光纤传输的能力的三大因素，随着光放大器的研制成功，在系统中采用光放大器已经能够基本解决光纤损耗的影响，但点对点的光纤传输系统性能仍受限于光纤色散和非线性效应（1）色散补偿和抑制光纤非线性效应由于标准单模光纤的零色散波长在1.31μm处，而在1.55μm波长处的色散值高达16~20ps/(km·nm)，因而对于采用1.55μm工作波长的EDFA的传输系统而言，似乎最佳方案是选择色散位移光纤作

6、为传输光纤，然而由于在波分复用系统中存在光纤非线性效应而产生的四波混频，从而限制了WDM技术的运用，因此选择色散系数尽量小，而又不为零的光纤作为传输光纤为最佳方案，而对于现有已铺设的大量标准光纤系统来说，可通过采用量子阱激光器和外调制技术，减小使用DFB激光器和直接调制所带来的高速信号的啁啾声，从而减小色散影响，除此之外，还可以利用色散值和为负的色散补偿光纤来补偿标准光纤的正色散，以达到减小色散的目的。9.1.2实现全光通信的关键技术5（2）光纤的非线性效应当入纤光功率比较大时，光与光纤介质相互作用而产生的非线性高阶极化，会导致受激喇曼散射（SRS）、受激布里渊散

7、射（SBS），四波混频（FWM）及光克尔（Kerr）效应，这就是所谓光纤非性效应。特别高容量的全光通信系统中，都采用了波分复用加光放大器方式，由于光放大器中存在被放大的自发辐射（ASE），因而当光纤处于非线性工和状态时，会造成信道串音、ASE的迅速增加，从而影响系统性能，由此可见，光纤非线性严重限制全光传输系统优势的充分发挥，因而抑制光纤非线性效应是很必要的。然而任何事物都是一分为二的，在某种情况下，可以利用光纤的非线性效应和光纤的色散效应的相互抵消作用一实现光孤子的传输等。9.1.2实现全光通信的关键技术63．光交换光交换技术是实现一光通信的关键技术之一，与电子

8、式交换相比