光纤通信技术-新品速递

精品文档-下载后可编辑光纤通信技术-新品速递英文名称；OpticalFiberCommunicationTechnique检索词：光纤.；通信[定义]光纤通信技术系指通过光学纤维传输信息的技术。在发信端，信息被转换成电信号，电信号控制光源，使发出的光信号具有所要传输的信号的特点，从而实现信号的电-光转换。发信端发出的光信号，通过光纤传输到远方的收信端，经光-电转换成电信号，再经过处理和转换而恢复为与原发信端相同的信息。光纤通信技术主要研究光纤、器件、系统以及组网各方面的技术。[相关技术]通信技术[技术难点][国外概况]随着光纤通信的广泛使用，光纤光缆已布满。光缆除在陆地上敷设外，还有海底光缆连接大西洋、太平洋等，现在光缆已环绕了整个地球，当今世界上商用的高速光纤通信系统容量为2.5Gb/s(相当于30000路电话)，10Gb/s的系统也开始进入实用化。虽然光纤的容量很大，但由于目前电子技术的限制，仅利用了光纤容量的1/1000左右。要充分利用光纤的容量，除提高电子线路的速度外，正在开发光时分复用（OTDM）和光频分复用（OFDM或WDM）技术。由于光时分复用难度较大，所以目前只有少数大公司能开发，大多数在开发生产WDM，所以WDM是当前的热点，要继续挖掘光纤通信潜力，就必须开发新技术，特别是新器件。所以器件也是当今发展的热点。下面分别介绍光纤、器件和系统的情况。1．光纤的进展虽然光纤比较成熟，但仍在开发新型光纤，这主要是为了更好地适应长距离超大容量系统的需要。为了克服WDM系统中由于光纤的非线性产生的四波混频（FWM）干扰，国际电信联盟（ITU）推荐G。655光纤（非零色散位移光纤），如Lucent公司开发的TWF光纤，Corning公司的LS光纤，其实根本的是降低光纤中的非线性，各大公司正开发大有效面积-非零色散-色散位移光纤（LEA-NZ-DSF），如Corning公司的Leaf光纤等。(LEAF光纤（CORNING）表1Leaf光纤数据模场直径：9-10μm零色散波长：1500-1586nm衰减：0.20-0.25dB/km波长-衰减差：0.05dB/km(1525~1575nm)弯曲损失：0.50dB(φ=32mm,1圈)偏振模色散：0.08ps/(km接续损失：平均0.05dB/个(大有效面积色散平坦光纤为了保证在WDM系统中波长-色散平坦以便补偿，开发了大有效面积-非零色散-色散平坦光纤（LEA-NZ-DFF）。表2LEA-NZ-DFF光纤的数据有效面积：LEA-NZ-DSF80μm2模场直径：9.12μm损失：0.21dB/kmλc：830nm色散：2.66ps/(nmkm)色散斜率：0.035ps/(nm2km)偏振模色散：0.061ps/(km(同轴环型光纤（coaxial-ring:ALCATEL）为了得到更大的有效面积，如果继续增大光纤的芯径，将不能保持单模的传输条件。设计环状光纤可以增大有效面积。Alcatel公司对几种新型光纤进行了理论设计，数据如表3。在有效面积增大时，应注意弯曲损失是否增大。其中同轴环型光纤（coaxial-ring）在允许弯曲损失0.01dB时，有效面积可达90μm2。同轴环型光纤的折射率分布比较复杂，它的生产工艺难，与光源的耦合、与光纤的接续问题尚待解决。如用微波等离子气相沉积工艺（PCVD）去生产同轴光纤效果可能更好，因为PCVD工艺精度较高。表3同轴环型光纤数据有效面积：95μm2色散：+4ps/(nmkm)色散斜率：0.065ps/(nm2km)弯曲损失：0.01dB2．器件的进展器件发展很快。一方面在大量开发新器件，主要是WDM和高速系统的新器件。另一主面是开发商用的光电模快，并趋于集成、廉价、小型化。(155Mb/sSTM-1的发、收模块（NEC）--体积各为26(3(10mm3,接收模块中包括了时钟抽出和判决。2.5Gb/s,10Gb/s的发、收模块均有出售，但价格昂贵。传统是采用镀金的金属壳封装、成本高，塑料包装可大大降低成本。是日本OKI公司开发的。表4塑料馐的光发送机数据LD：工作在1.3μmLD:距光纤100μm耦合损失：9.9dB工作温度：-40。C(+85。C(速度达60Gb/s的半导体EA调制器模块（OKI）--尺寸：13(21(11mm3,EA长度370μm，吸收区100μm，包含微带匹配线路。(在一个管芯内实现收发（ALCATEL）--发的波长为1.3μm，收的波长为1.55μm，可在单纤双向工作。芯片中的吸收段是用以吸收LD发出的后向1.3μm光能，以免干扰接收。表5收发数据接收灵敏度：-21.5dBm(155Mb/s)MQW-DFBLD:功率1mW发送速率：143Mb/s(直接驱动)工作温度：0。C(70。C(可调谐和44nm的激光器（FranceTelecom）--是SG-DBR-LD（sampled-grating）激光器，用于WDM。调节两个控制电极的电流可变换波长。有101个腔模，波长相隔50(100GHz,SMSR30dB。输出功率大于15mW，各波长相差小于5dB。波长变换速度4(25ns。工作温度约100。C。(1.3μm半导体光放大器（MIT）--采用楔形波导结构。小信号增益35dB。相对噪声RIN为130dB/Hz。输出光功率800mW,输入11mW,电流3mA。速率10Gb/s。(用于模拟信号的1.3μm半导体光放大器（Philips）--是一种增益箝置半导体光放大器（GC-SOA，gain-clampedsemiconductoramplifier）。当输入信号超过线性限度时，增益不再箝住，而禁止发生非线性。经77路电视传输试验，效果良好。增益为21dB（输入信号为-12dBm）。信噪比55dB,二次三次拍波优于-66dB。(8信道光波长选择开关（NTT）--可在8个波长的信号内，任意选择几个波长通过或不通过。用半导体光放大器（SOA）阵列作光开关。用AWG和SOA混合集成。4个SOA的尺寸是1200(1600μm。工作波长1550nm，波长间隔75GHz。传输损失3.2(3.9dB。(光驱动的微机械开关（LUCENT）--利用硅微加工工艺可制成光控的微型开关，整个尺寸约1(2mm。其工作机理是：用8个多晶硅PIN电池串联组成的光发电机，在光信号的驱动下，可产生3V电压，使电容板受电场吸引，把遮片升起，光纤开关处于开通状态。如无光信号，光发电机无电压输出，遮片下降，光纤开关关闭。用此开关可组成光纤线路倒换系统。该开关是由远端的光信号所控制，所以光开关本地是无源的。3．光纤通信系统当前广泛使用的是2.5Gb/sSDH光纤通信传输系统。10Gb/s和WDM系统也有少量使用。较早实现10Gb/sWDM商用的是MCI公司，该公司的WDM线路从St.Louis到芝加哥全长275km，利用原有的G。652标准单模光纤加色散补偿，采用单纤双向WDM技术，总容量4(10Gb/s=40Gb/s（双向），使用了Nortel和日立提供的设备和Pirelli提供的WDM及EDFA技术。ATT、Lucent也建立了8(2.5Gb/s和10Gb/s的试验线路称为MONET，全长2000km，连通Craford、Holmdel、华盛顿等地供内部使用。各大公司的高水平实验室系统表6的前6个系统属超大容量系统，其试验的目的是探索1000Gb/s系统的可能性和所需的技术，包括新型光纤，如TWF和LMF光纤，这些光纤属ITUG.655光纤。为了克服在WDM系统运行时光纤的非线性产生的四波混频干扰，这些光纤具有少量色散和增大了有效面积。NTT和HHI的系统中采用了WDM和OTDM（光时分复用）相结合的技术，是挖掘光纤潜力较全面的途径。NEC公司2640Gb/sWDM系统是目前世界容量的实验系统。表上3个系统的容量不很大，分别为20(10Gb/s、64(5Gb/s、10Gb/s，但传输距离很长，分别为9000km,、7200km、2000km，显然其目的是想尽早把现有的WDM和5(10Gb/s技术推向商用。值得注意的是Tyco公司的WDM系统的信道间隔仅0.3nm（一般为0.8-1nm），水平较高。表6高水平光纤通信试验系统总容量方式距离光纤公司备注1000Gb/sWDM100(10Gb/s400kmTWFLucent1100Gb/sWDM55(20Gb/s150km富士通1000Gb/sWDM100(10Gb/s600kmSMFNTT1000Gb/sWDM10(100Gb/s40kmNTT（TDM10(10Gb/s）640Gb/sWDM8(80Gb/sHHI（TDM8(10Gb/s）2640Gb/sWDM132(20Gb/s120kmNEC200Gb/sWDM20(10Gb/s9000km环测DSF（90%）KDD320Gb/sWDM64(5Gb/s7200km环测LMFTyco间隔0.3nm1