清华大学-光纤通信技术

1、课程(kchng)总结光纤通信(un xin tn xn)技术王建萍 信息光电子研究所清华大学电子工程系共三十五页光源调制器驱动电路放大器光电二极管判决器光纤光纤中继器共三十五页一、光发射机激光器是一种阈值器件。激光器的瞬态特性影响着调制信号的质量。调制码型：NRZ、RZ、CRZ、CSRZ前向纠错（FEC）是数字通信系统中应用的基本差错控制方式之一，其原理是发端在信息比特后附加冗余的校验比特，即进行编码，接收端译码的同时，在纠错能力范围内，自动(zdng)纠正传输中的错误，而无需信息的重发。其编码增益能给系统提供几个dB的富裕度。PMD共三十五页共三十五页二、光 纤光纤的损耗(snho)；光纤

2、的色散；光纤的非线性共三十五页色散展宽是提高通信速率(sl)的主要障碍图 1图 2共三十五页0, D D 反常色散区20兰快红慢光脉冲的较高的频率分量（兰移）比较低的频率分量（红移）传输得快零色散波长共三十五页色散(ssn)诱导啁啾共三十五页啁啾高斯脉冲展宽因子T1/T0随传输距离的变化异号时2C0，啁啾高斯脉冲单调展宽的速度比无啁啾脉冲的快共三十五页 非线性 克尔效应自相位调制 正啁啾(t)压窄反常色散光纤中的非线性自相位(xingwi)调制折射率：附加相移：附加频移：共三十五页色散与非线性自相位调制共同(gngtng)作用光脉冲具有一定的谱宽 展宽正常色散反常色散非线性自相位调制 上啁啾

3、压窄反常色散 LDLNL非线性效应 占优势高阶光孤子传输脉冲呈压窄、展宽、分裂、复原周期性变化共三十五页色散(ssn)与非线性自相位调制共同作用共三十五页无损光纤中的光脉冲(michng)传输共三十五页无损(w sn)光纤中的光孤子传输图 8图 9共三十五页图 10图 11无损光纤中的光孤子(gz)传输共三十五页光孤子(gz)：利用非线性平衡色散效应缺点(qudin)：维持色散与非线性间的平衡条件过于精细，利用非线性带来其它副作用共三十五页多种非线性效应(xioyng)共同作用共三十五页色散(ssn)限制WDM孤子(gz)色散位移光纤普通单模光纤非线性限制非零色散位移光纤L波段WDMOTDM新

4、型光纤PMD限制WDM/ETDM+OTDMPMD补偿技术光纤的其它限制及解决方案L+，S，S+改善PMD特性的光纤色散补偿共三十五页提升容量方法(fngf)：单信道比特率提高 OTDM 原理(yunl)超短脉冲光源时钟源MODMODMODMOD延时EDFA耦合器时分解复用器时钟提取接收机MOD共三十五页提升(tshng)容量方法：多波段光发射机光发射机光发射机光发射机N 123光接收机光接收机光接收机光接收机N 123复用器解复用器EDFA波长稳定(wndng)、窄线宽高速、小啁啾调制窄带、小串话、稳定滤波增益平坦、宽带、较高输出功率高灵敏度宽动态范围WDM(波分复用)共三十五页L波段(bdu

5、n)放大器，（L波段(bdun)EDFA+拉曼放大器）L波段的各种光子器件： LD， WDM， 隔离器 DCF!?提升对L波段(bdun)的器件要求面临的问题共三十五页多波段(bdun)带来的问题：非线性开辟新窗口(L-Band)物理效应: 宽频带导致的SRS. 光纤非线性增加(zngji)信道密度物理效应: FWM, XPM 光纤非线性非线性不可完全补偿，它将恶化OSNR，成为WDM系统容量提高的主要限制，它源于面临的问题共三十五页几种技术(jsh)方案拉曼分布(fnb)放大FRA前向纠错技术FEC传输光纤信号调制格式新型可调谐器件如何应对PMD？补偿？好光纤？3R再生共三十五页共三十五页三

6、、光器件(qjin)激光器（可调谐）放大器（增益均衡）调制器探测器（波长选择(xunz)）光隔离器环行器光开关波长变换器上下话路器分束/合束器波分复用/解复用器滤波器受激辐射非线性效应半导体光电效应基于晶体的电光、磁光、声光效应基于波导的电光、磁光、声光效应基于光纤的电光、磁光、声光效应微机械干涉波导或光纤中的模式耦合共三十五页光电子器件(din z q jin)的新进展 光通信器件是光通信系统的基础，没有器件就没有系统，往往一个新器件的出现可以引起整个系统的重大革新。目前器件的发展和升值方向为： 波长可选择、可调谐：多波长激光源、可调谐光探测器、波分复用/解复用器、波长转换器、增益平坦光放大

7、器、光开关矩阵、可调色散补偿器、可调谐光滤波器 集成化:多功能集成、有源和无源集成 小型化、智能化：能灵活地动态控制 全光纤化（基于光纤光栅）和半导体功能器件集成化 高可靠：通信设备(shbi)要求连续使用寿命25年 产品走向：市场、技术难度、成本(backbone-metro-access)共三十五页下一代WDM网络(wnglu)中的光通信器件 S波段和L波段应用的光通信器件 基于技术组合的用于超密集波分复用的光通信器件(如：WDM和光开关可组合成一个全光的波长路由器） 用于城域网的WDM器件：低价、可扩展和分插复用 用于40Gb/s系统(xtng)的光通信器件：低色散，宽带宽的波分复用器件

8、、动态增益均衡、动态色散控制 用于全光网的光通信器件：动态波长的提供共三十五页四、光接收机光接收机的灵敏度灵敏度恶化功率代价(diji)误码率曲线眼图Transponder共三十五页共三十五页 2.5Gb/sOptical Tx1:16Multiplexer2.5GHzPLLClock Syn1:16DeMultiplexer2.5Gb/sOptical Rx+3.3V DC TO DCConventerLaser DisableaLaser Biss Mon2.5 G Data2.5GHZ2.5Gb/s Optical Output2.5Gb/s Optical OutputDO IN2.5

9、 G Data2.5 G ClockLOS/LOFD15 IN155 Mb/sRef ClockLOOP Back(2)DO OutD15 Out155 M Clock OutFrame PulseLineLoop BackLocalLoop Back+5v-5.2v+3.3共三十五页共三十五页五、WDM系统(xtng)的发展趋势单路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s超密信道间距10GHz 信道数攀升1022 Channel展宽波长(bchng)范围C-Band,L-Band,S-Band超长无中继450km with remote Amp超长传输距离网络化共三十五页系统(xt

10、ng)与网络 系统(xtng)与网络的研究中，目前关注的热点有： 如何扩大系统的容量速率、带宽、波长密集度； 如何延长中继的跨距采用什么光纤和放大器； 光限幅器和3R的全光再生（放大、整形和定时）； 如何组建WDM网如何上下路，如何保护； WDM的实用化现在什么系统将可商用； IP over WDM的进展； 光传送网（OTN)和全光网的进展；共三十五页共三十五页内容摘要课程总结。0, D D 反常色散区。20兰快红慢。非线性 克尔效应。缺点：维持色散与非线性间的平衡条件过于精细，利用非线性带来其它副作用。L波段放大器，（L波段EDFA+拉曼放大器）。物理效应: 宽频带导致的SRS. 光纤非线性。物理效应: FWM, XP