光纤通信小结精选PPT.ppt

光纤通信小结第1页，此课件共57页哦一一.光纤的传输理论光纤的传输理论1.基本的光纤和光缆的结构基本的光纤和光缆的结构 基本结构基本结构:纤芯（纤芯（core）,包层（包层（cladding）,涂敷层涂敷层(jacket).纤芯的折射率略大于包层的折射纤芯的折射率略大于包层的折射率。率。光纤材料：石英光纤光纤材料：石英光纤,塑料光纤塑料光纤 光纤的主要类型光纤的主要类型 basic type of Fiber 多模光纤多模光纤:阶跃折射率阶跃折射率 .渐变折射率渐变折射率 单模光纤单模光纤:阶跃折射率阶跃折射率 光纤的相对折射率光纤的相对折射率 差差:=(n1 n2)/n1 NA=2 n1 n22最大群时延最大群时延:数值孔径数值孔径:n12=第2页，此课件共57页哦缆芯结构缆芯结构缆芯结构缆芯结构层层绞绞式式大大束束管管式式骨骨架架式式带带式式光缆光缆 的结构的结构第3页，此课件共57页哦无铠装光缆无铠装光缆皱纹钢带装防蚁光缆皱纹钢带装防蚁光缆皱纹钢带铠装光缆皱纹钢带铠装光缆外护层结构分类外护层结构分类PE：聚乙烯PSP：聚乙烯-钢-聚乙烯 PAP：聚乙烯-铝-聚乙烯第4页，此课件共57页哦2.光纤传输的性质光纤传输的性质 1)损耗损耗(dB/km):固有损耗.非固有损耗光纤中低损耗窗口 0.85 mm(2.5dB/km)1.3 mm(0.4dB/km)1.55mm(0.2dB/km)dBm=相对于1mW功率的dB 0 dBm=1mW 10 dBm=10mW 20 dBm=100mW第5页，此课件共57页哦2)2)色散（色散（色散（色散（Dispersion)Dispersion)模式色散模式色散(intermodal dispersion)：多模光纤中各模式在同一频率下有不同的群速度，因而形成模式色散。模内色散模内色散（intramodal dispersion）材料色散材料色散 波导色散波导色散 偏振模色散偏振模色散 后三种色散类型统称为模内色散模内色散第6页，此课件共57页哦3.光纤的模式理论归一化频率归一化频率 V=(2 a/)(n12-n22)1/2 V N1 N2 N1 的情况是一种处于的情况是一种处于的情况是一种处于的情况是一种处于非热平衡状态下的反常情况（外界激励），通常称为粒子数反转分非热平衡状态下的反常情况（外界激励），通常称为粒子数反转分非热平衡状态下的反常情况（外界激励），通常称为粒子数反转分非热平衡状态下的反常情况（外界激励），通常称为粒子数反转分布，或布局反转。布，或布局反转。布，或布局反转。布，或布局反转。(给给给给PNPN结加正结加正结加正结加正向电压向电压向电压向电压)(2)(2)存在光学谐振机理，并在有源区里建立起稳定的振荡存在光学谐振机理，并在有源区里建立起稳定的振荡存在光学谐振机理，并在有源区里建立起稳定的振荡存在光学谐振机理，并在有源区里建立起稳定的振荡 第10页，此课件共57页哦3.3.半导体激光器的结构、分类和主要性质半导体激光器的结构、分类和主要性质半导体激光器的结构、分类和主要性质半导体激光器的结构、分类和主要性质1)1)、F-PF-P腔激光器腔激光器腔激光器腔激光器振幅条件：使激光器成为阈值器件振幅条件：使激光器成为阈值器件振幅条件：使激光器成为阈值器件振幅条件：使激光器成为阈值器件 e e(th-)2L R R=1=1增加增益的方法：加大注入电流增加增益的方法：加大注入电流增加增益的方法：加大注入电流增加增益的方法：加大注入电流 ()=(N2-N1N2-N1)C2 g()/(8 n2 2 sp)相位条件相位条件相位条件相位条件 ：使激光器的发射光谱呈模式振荡使激光器的发射光谱呈模式振荡使激光器的发射光谱呈模式振荡使激光器的发射光谱呈模式振荡 2 2 L Lq2q2 q q=1,2,3,=1,2,3,2)、量子阱激光器结构特点：有源区非常薄结构特点：有源区非常薄 量子阱(QW，Quantum Well)半导体激光器是一种窄带隙有源层夹在宽带隙半导体材料中间或交替重叠生长，有源层厚度小至德布罗意波长量级的新型半导体激光二极管。性能特点：性能特点：阈值电流低,输出功率高 谱线宽度窄，频率啁啾改善 调制速率高晶体的天然解理面晶体的天然解理面第11页，此课件共57页哦3)、DFB激光器激光器通过周期性的波纹结构提供的光耦合来建立通过周期性的波纹结构提供的光耦合来建立通过周期性的波纹结构提供的光耦合来建立通过周期性的波纹结构提供的光耦合来建立 光振荡，即布喇格反射原理光振荡，即布喇格反射原理光振荡，即布喇格反射原理光振荡，即布喇格反射原理 单纵模振荡单纵模振荡 线性度好线性度好 线宽窄线宽窄：布拉格反射可比作多级调谐，使谐振波：布拉格反射可比作多级调谐，使谐振波长的选择性大为提高。长的选择性大为提高。稳定性好稳定性好：因为光栅有助于锁定在给定的波长上，使：因为光栅有助于锁定在给定的波长上，使其温度漂移很小。其温度漂移很小。动态谱特性好动态谱特性好：高速调制下也保持单模振荡，虽然：高速调制下也保持单模振荡，虽然动态谱宽度要比静态谱宽展宽，但较动态谱宽度要比静态谱宽展宽，但较F-P腔腔LD展宽小展宽小得多。得多。第12页，此课件共57页哦4.半导体激光器的基本性质 1).阈值特性阈值特性 2).效率效率功率效率功率效率功率效率功率效率 P P：定义：定义：定义：定义为激光器输出光功率为激光器输出光功率为激光器输出光功率为激光器输出光功率PexPex与注入激光器的电功率与注入激光器的电功率与注入激光器的电功率与注入激光器的电功率PinPin之比。之比。之比。之比。p=Pex/(Vp=Pex/(Vj jI+II+I2 2Rs)Rs)内量子效率内量子效率内量子效率内量子效率 i i：定义：定义：定义：定义为有源区里每秒钟产生的光子数与有源区里每秒钟注入的电子为有源区里每秒钟产生的光子数与有源区里每秒钟注入的电子为有源区里每秒钟产生的光子数与有源区里每秒钟注入的电子为有源区里每秒钟产生的光子数与有源区里每秒钟注入的电子-空空空空穴对数之比。穴对数之比。穴对数之比。穴对数之比。i=Rr/(Rnr+Rr)i=Rr/(Rnr+Rr)外量子效率外量子效率外量子效率外量子效率 exex：定义：定义：定义：定义为激光器每秒钟实际输出的光子数与每秒钟外部注入的电子空穴对数之为激光器每秒钟实际输出的光子数与每秒钟外部注入的电子空穴对数之为激光器每秒钟实际输出的光子数与每秒钟外部注入的电子空穴对数之为激光器每秒钟实际输出的光子数与每秒钟外部注入的电子空穴对数之比。比。比。比。ex=(pex/hex=(pex/h )/(I/e/(I/e0 0)由于由于由于由于 h h Eg Eg e e0 0V V 因此因此因此因此 ex ex pex/IV pex/IV 外微分量子效率外微分量子效率外微分量子效率外微分量子效率 D D：对应对应对应对应P PI I特性中阈值以上的线性范围的斜率。特性中阈值以上的线性范围的斜率。特性中阈值以上的线性范围的斜率。特性中阈值以上的线性范围的斜率。D=(Pex Pth)/h /(I-Ith)/e0 Pex/h /(I-Ith)/e0 pex=pex=D D h h (I-Ith)/e(I-Ith)/e0 0 第13页，此课件共57页哦3).温度特性温度特性 随温度升高：随温度升高：阈值电流增加阈值电流增加 ,外微分量子效率下降外微分量子效率下降,峰值波长向长波峰值波长向长波长方向移动长方向移动 4).4).相对强度噪声相对强度噪声相对强度噪声相对强度噪声RIN它定义为它定义为:相对输出光功率的变化的功率谱密度相对输出光功率的变化的功率谱密度。RIN对对光光反射反射非常敏感非常敏感 5).5).频率啁啾频率啁啾频率啁啾频率啁啾I Ithth=I=I0 0 exp(K/Kexp(K/K0 0)I Ith2th2=I=Ith1 th1 exp(Kexp(K2 2-K-K1 1)/K)/K0 0)第14页，此课件共57页哦5.半导体激光器的瞬态性质半导体激光器的瞬态性质1)、瞬态现象、瞬态现象:半导体激光器在进行直接调制时显示出来的现象。半导体激光器在进行直接调制时显示出来的现象。（1）张弛振荡和电光延迟：固有的瞬态现象）张弛振荡和电光延迟：固有的瞬态现象 （2）自脉动现象：内部不均匀所致）自脉动现象：内部不均匀所致 张弛振荡的衰减时间张弛振荡的衰减时间 0=1/，与，与 sp 同一数量级，并随注入电流的同一数量级，并随注入电流的增加而减小；增加而减小；张弛振荡的角频率与张弛振荡的角频率与 sp和和 ph 有关，并随注入电流的增有关，并随注入电流的增加而升高。加而升高。第15页，此课件共57页哦6.半导体激光器的模式性质半导体激光器的模式性质半导体激光器的纵模半导体激光器的纵模:光谱性质光谱性质半导体激光器的横模半导体激光器的横模:横截面上的电磁场分布横截面上的电磁场分布第16页，此课件共57页哦7.7.半导体发光二极管半导体发光二极管半导体发光二极管半导体发光二极管1).1).工作原理工作原理工作原理工作原理 当注入正向电流时，注入的非平衡载流子在扩散过程中复合发光。当注入正向电流时，注入的非平衡载流子在扩散过程中复合发光。2).2).特点（与半导体激光器比较）：特点（与半导体激光器比较）：特点（与半导体激光器比较）：特点（与半导体激光器比较）：非相干光源，自发发射为主，发射荧光过程无光学谐振腔，非相干光源，自发发射为主，发射荧光过程无光学谐振腔，不一定需要实现粒子数反转非阈值电流，输出功率基本上与注不一定需要实现粒子数反转非阈值电流，输出功率基本上与注入电流成正比入电流成正比3).3).基本性质基本性质基本性质基本性质发射谱线和发散角发射谱线和发散角发射谱线和发散角发射谱线和发散角 光谱较宽，光纤色散严重；光谱较宽，光纤色散严重；光谱较宽，光纤色散严重；光谱较宽，光纤色散严重；发散角大，与光纤的耦合效率较低；发散角大，与光纤的耦合效率较低；发散角大，与光纤的耦合效率较低；发散角大，与光纤的耦合效率较低；响应速度响应速度响应速度响应速度调制速率低调制速率低调制速率低调制速率低 热特性热特性热特性热特性温度特性较好，无需温控电路温度特性较好，无需温控电路温度特性较好，无需温控电路温度特性较好，无需温控电路;寿命长，可靠性高寿命长，可靠性高寿命长，可靠性高寿命长，可靠性高第17页，此课件共57页哦特点：特点：特点：特点：强度调制(IM)只适用于半导体光源 简单方便，价格便宜，但动态谱线的展宽严重，不适合高速、长距离传输系统。1)、直接调制示意图、直接调制示意图半导体光源半导体光源调制电路调制电路激光输出激光输出激光输出激光输出发送信号发送信号注入电流注入电流8、光源的调制类型：、光源的调制类型：直接调制和间接调制直接调制和间接调制 发送信号直接变成调制电流注入激光器驱动激光器的输出，使光强随发送信号的变化而变化第18页，此课件共57页哦发送信号发送信号发送信号发送信号特点：特点：特点：特点：v啁啾小啁啾小v用于用于2.5Gb/s 高速率传输高速率传输v可用于要求线性度高模拟信号可用于要求线性度高模拟信号v有些调制器偏振相关有些调制器偏振相关 2)、间接调制示意图、间接调制示意图半导体激光器半导体激光器调制电路调制电路激光输出激光输出激光输出激光输出调制电压调制电压调制电压调制电压调制器调制器直流注入直流注入直流注入直流注入电光调制.磁光调制.声光调制第19页，此课件共57页哦3)3)、数字激光发射端机、数字激光发射端机、数字激光发射端机、数字激光发射端机线路编码线路编码线路编码线路编码调制电路调制电路调制电路调制电路LDLD控制电路控制电路控制电路控制电路数字信号入数字信号入数字信号入数字信号入光信号光信号光信号光信号数字光发射端机原理机框图数字光发射端机原理机框图数字光发射端机原理机框图数字光发射端机原理机框图第20页，此课件共57页哦（1 1）偏置电流和调制电流大小的选择偏置电流和调制电流大小的选择偏置电流和调制电流大小的选择偏置电流和调制电流大小的选择偏置电流的选择偏置电流的选择偏置电流的选择偏置电流的选择：1)1)加大直流偏置电流使其逼近阈值，可以大大减小电加大直流偏置电流使其逼近阈值，可以大大减小电加大直流偏置电流使其逼近阈值，可以大大减小电加大直流偏置电流使其逼近阈值，可以大大减小电光延迟时间，同时使张弛振荡得到一定程度的抑制光延迟时间，同时使张弛振荡得到一定程度的抑制光延迟时间，同时使张弛振荡得到一定程度的抑制光延迟时间，同时使张弛振荡得到一定程度的抑制2)2)激光器偏置在阈值附近可以大大减小码型效应激光器偏置在阈值附近可以大大减小码型效应激光器偏置在阈值附近可以大大减小码型效应激光器偏置在阈值附近可以大大减小码型效应和结发热效应的影响和结发热效应的影响和结发热效应的影响和结发热效应的影响3)3)加大直流偏置电流会使激光器的消光比恶化加大直流偏置电流会使激光器的消光比恶化加大直流偏置电流会使激光器的消光比恶化加大直流偏置电流会使激光器的消光比恶化4)4)对某些异质结激光器，若激光器正好偏置在阈值上，对某些异质结激光器，若激光器正好偏置在阈值上，对某些异质结激光器，若激光器正好偏置在阈值上，对某些异质结激光器，若激光器正好偏置在阈值上，则散粒噪声的影响较重则散粒噪声的影响较重则散粒噪声的影响较重则散粒噪声的影响较重第21页，此课件共57页哦(2)(2)调制电流的选择：调制电流的选择：调制电流的选择：调制电流的选择：足够的光脉冲幅度足够的光脉冲幅度足够的光脉冲幅度足够的光脉冲幅度 减小光源负担减小光源负担减小光源负担减小光源负担 避开可能发生自脉动的区域避开可能发生自脉动的区域避开可能发生自脉动的区域避开可能发生自脉动的区域第22页，此课件共57页哦（3 3）激光器的控制电路激光器的控制电路激光器的控制电路激光器的控制电路温度变化和器件老化对激光器的影响温度变化和器件老化对激光器的影响温度变化和器件老化对激光器的影响温度变化和器件老化对激光器的影响控制电路的作用控制电路的作用控制电路的作用控制电路的作用控制方法：自动温度控制电路（控制方法：自动温度控制电路（控制方法：自动温度控制电路（控制方法：自动温度控制电路（ATCATC）自动光功率控制电路（自动光功率控制电路（自动光功率控制电路（自动光功率控制电路（APCAPC）阈值电流增加外微分量子效率减小第23页，此课件共57页哦光电光电光电光电变换变换变换变换前置前置前置前置放大放大放大放大主放主放主放主放大器大器大器大器均衡均衡均衡均衡滤波滤波滤波滤波判决判决判决判决器器器器译码译码译码译码器器器器AGCAGC电路电路电路电路时钟时钟时钟时钟恢复恢复恢复恢复直接检测（直接检测（直接检测（直接检测（DDDD）数字光接收机原理框图）数字光接收机原理框图）数字光接收机原理框图）数字光接收机原理框图三、光接收机第24页，此课件共57页哦1、光电二极管（、光电二极管（PD）1）PD的工作原理的工作原理 光电效应光电效应光电效应光电效应-受激吸收过程受激吸收过程受激吸收过程受激吸收过程 当入射光子能量大于禁当入射光子能量大于禁带宽度度时，价价带上的上的电子可以吸收光子而子可以吸收光子而跃迁迁到到导带上，上，产生一个生一个电子子-空穴空穴对。电子子-空穴空穴对在在电场的作用下定的作用下定向运向运动，形成光，形成光电流。流。光光电二极管工作在反向偏二极管工作在反向偏压下。下。h Eg 或或 hc/Eg PINPINPINPIN能带图能带图能带图能带图耗尽区耗尽区耗尽区耗尽区第25页，此课件共57页哦 量子效率量子效率 :定义为单位时定义为单位时间内产生的光生电子空穴对数间内产生的光生电子空穴对数与单位时间入射的总光子数之比。与单位时间入射的总光子数之比。响应度响应度 :定义为光生电流定义为光生电流与入射光功率之比，工程上常与入射光功率之比，工程上常用响应度来衡量光电转换效率用响应度来衡量光电转换效率的高低。的高低。Ip=(e0/h)p0(1 R)exp(-w1)1-exp(-w)=(A/W)=(1 R)exp(-w1)1-exp(-w)光生电流入射光功率零电场的厚度耗尽区的厚度入射表面的反射率单位光功率产生的光生电流2 2）PD PD的工作特性的工作特性的工作特性的工作特性a)波长响应范围波长响应范围 b)光电转换效率光电转换效率(c)响应速度响应速度(d)暗电流暗电流第26页，此课件共57页哦2、雪崩光电二极管雪崩光电二极管(APD，Avalanche Photodiode)1)工作原理工作原理 光电效应光电效应+碰橦电离、雪崩碰橦电离、雪崩倍增效应倍增效应。高灵。高灵敏度检测器敏度检测器加很高的反向电压区第27页，此课件共57页哦2 2）APD APD的工作特性的工作特性的工作特性的工作特性 （a)APD的平均雪崩增益和雪崩击穿电压的平均雪崩增益和雪崩击穿电压 平均雪崩增益定义为平均雪崩增益定义为:G=IG=Imm/I/Ip p 式中式中I Ip p为一次光电流，为一次光电流，I Imm为倍增输出电流的平均值。由于倍增为倍增输出电流的平均值。由于倍增过程是随机产生的，因此雪崩倍增效应具有统计的特征，故过程是随机产生的，因此雪崩倍增效应具有统计的特征，故倍增效应应取统计平均值。倍增效应应取统计平均值。G与反向电压有关：与反向电压有关：V越大，越大，G值越高。值越高。(b)APD的过剩噪声的过剩噪声第28页，此课件共57页哦3.接收机灵敏度的高斯近似计算接收机灵敏度的高斯近似计算1)APD作为检测器第29页，此课件共57页哦2）PD作为检测器，可忽略PD的散粒噪声第30页，此课件共57页哦3)、计算步骤由输入、输出波形计算（查表），1，2求Z；由BER确定Q；确定APD的参量，x;计算 最佳雪崩增益 和灵敏度第31页，此课件共57页哦1 光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成1)、框图、框图出四四.光纤通信系统光纤通信系统和通信网和通信网第32页，此课件共57页哦2)辅助系统网络管理系统(含告警处理系统)故障管理、性能管理、配置管理、安全管理公务通信系统自动倒换系统电源供给系统第33页，此课件共57页哦2.系统性能及测试系统性能及测试(1)、误码性能v 长期平均误码率（BER）v误码时间百分数：ES，SES，DM1)系统性能第34页，此课件共57页哦(2).抖动性能抖动性能v概念：概念：数字信号（包括时钟信号）的各有效瞬间对于标准时间的位置偏差，称为抖动（或漂动）。10Hz以下的相位变化称为漂动,而10Hz以上的则称为抖动。v原因原因：随机噪声产生低频振荡的相位调制，加载到传输的数字信号上，产生抖动。v抖动的单位：抖动的单位：UI,表示单位时隙，当传输信号为NRZ码时，1UI就是比特信息所占用的时间，它在数值上等于传输速率的倒数。v影响影响：使判决偏离最佳的判决时间 第35页，此课件共57页哦测试方法如下：a.按图示接好测试系统，误码仪的发送部分按规定送出223-1或215-1伪随机码，用来调制光发射机；b.增大光衰减器的衰减量，同时监测误码，直到误码仪指示的的误码率为某一要求值（如10-10）；c.断开光纤连接器，用光功率计测量此时的接收光功率，即为要求误码率下的接收灵敏度（如BER=10-10 时的灵敏度值）。(1)、误码率和灵敏度的测试所用仪表：误码测试仪、光衰减器、连接器、光功率计光接收机灵敏度的测试原理图2).系统性能的测试系统性能的测试第36页，此课件共57页哦注：长光纤第37页，此课件共57页哦3、光纤通信系统的总体设计、光纤通信系统的总体设计1)、系统的总体考虑、系统的总体考虑v选择路由，设置局站选择路由，设置局站v确定系统的制式、速率确定系统的制式、速率v光纤选型光纤选型v选择合适的设备，核实设备的性能指标选择合适的设备，核实设备的性能指标v对中继段进行功率和色散预算对中继段进行功率和色散预算第38页，此课件共57页哦2)2)、系统预算、系统预算、系统预算、系统预算(1(1）功率预算）功率预算）功率预算）功率预算最大中继距离最大中继距离最大中继距离最大中继距离Lmax=(PT-PR-2Ac-Pp)/(Af+As/Lf+Mc)最小中继距离最小中继距离最小中继距离最小中继距离Lmin=(PT-Pr-2Ac-D)/(Af+As)PR=Pr+Me第39页，此课件共57页哦(2(2）色散预算）色散预算）色散预算）色散预算 对于色散受限系统，可达到的最大再生距离可用下式估算（最坏值法）Lmaxd=DSR/Dm 第40页，此课件共57页哦1)、SDH的特点 SDH的特点主要体现在如下几个方面。有全世界统一的数字信号速率和帧结构标准 同步复用 强大的网络管理能力有标准的光接口 具有兼容性 按字复用 自愈网络，网络保护能力差4.光同步数字传输网光同步数字传输网第41页，此课件共57页哦 2）PDH的缺点的缺点无世界统一的数字信号速率和帧结构标准，造成国际互通困难无世界统一的数字信号速率和帧结构标准，造成国际互通困难异步复用，结构缺乏灵活性，上下话路费用高异步复用，结构缺乏灵活性，上下话路费用高网络管理能力差网络管理能力差难于形成自愈网络，网络保护能力差难于形成自愈网络，网络保护能力差有标准的光接口有标准的光接口按比特复用，按比特复用，第42页，此课件共57页哦3）、）、STM-64 9953.280Mbit/s第43页，此课件共57页哦帧结构的构成帧结构的构成帧结构的构成帧结构的构成v 块状帧结构，并以字节为基础。块状帧结构，并以字节为基础。v 9行、行、270N列。列。v 由左到右、由上到下顺序排成串行码流依次传输。由左到右、由上到下顺序排成串行码流依次传输。v 传输一帧需传输一帧需125s，每秒，每秒8000帧。帧。v STM-N传输速率：传输速率：（N1,4,16,）N892708000=N155.520Mbit/s。4 4）、帧结构）、帧结构）、帧结构）、帧结构第44页，此课件共57页哦5）、我国的基本复用映射结构）、我国的基本复用映射结构第45页，此课件共57页哦 6 6）、自愈网的概念）、自愈网的概念）、自愈网的概念）、自愈网的概念 所谓自愈网就是无需人为干预网络就能在极短时间内从失效状态所谓自愈网就是无需人为干预网络就能在极短时间内从失效状态中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障。其中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障。其基本原理就是使网络具有备用路由，并重新确立通信能力。基本原理就是使网络具有备用路由，并重新确立通信能力。各种自愈网络二纤单向通道倒换环二纤单向通道倒换环二纤单向复用段倒换环二纤单向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环四纤双向复用段倒换环二纤双向复用段倒换环第46页，此课件共57页哦（2）.网同步的方式 主从同步方式、相互同步方式、准同步、外时钟同步等。（1）.网同步的概念 所有数字网都要实现网同步。所谓网同步是使网中所有交换节点的时钟频率和相位保持一致（或者说所有交换节点的时钟频率和相位都控制在预先确定的容差范围内），以便使网内各交换节点的全部数字流实现正确有效的交换。7）SDH网同步第47页，此课件共57页哦5、光放大器光放大器通用光放大器结构通用光放大器结构通用光放大器结构通用光放大器结构光纤放大器,半导体光放大器(SOA)(激活介质不同)耦和器件泵浦源 所有的光放大器都是通过受激辐射过程来实现入射光功率放大的所有的光放大器都是通过受激辐射过程来实现入射光功率放大的,产生受激辐射的产生受激辐射的粒子数反转机制与半导体激光器中使用的相同粒子数反转机制与半导体激光器中使用的相同,只是没有反馈机制只是没有反馈机制.不能产生相干光不能产生相干光,其工作原理其工作原理:设备吸收设备吸收了外部泵浦提供的能量了外部泵浦提供的能量,在激活介质中泵浦为电子提供能量在激活介质中泵浦为电子提供能量,使其达到较高的能级产生离子数反转使其达到较高的能级产生离子数反转.输入信输入信号光子会通过受激辐射过程触发这些已经激活的电子号光子会通过受激辐射过程触发这些已经激活的电子,使其跃迁到较底的能级使其跃迁到较底的能级,从而产生一个放大的信号从而产生一个放大的信号激活介质第48页，此课件共57页哦 1）、掺铒光纤放大器(Erbium-doped Fiber Amplifier,EDFA)泵浦态泵浦态泵浦态泵浦态亚稳态亚稳态亚稳态亚稳态基态基态基态基态（1）原理）原理三能级跃迁1s铒是镧系稀土元素,原子序数是68,原子量为167.3,利用其4f能级光纤放大器的激活介质由标称值为m长度的轻度掺稀土元素第49页，此课件共57页哦（2）EDFA结构结构同向泵浦同向泵浦反向泵浦反向泵浦双向泵浦双向泵浦抽头噪声性能好增益高二者兼顾第50页，此课件共57页哦增益随输入功率变化曲线（3)性能指标性能指标u 放大器增益 小信号增益、饱和增益、最大输出功率、小信号增益带宽 饱和输出功率饱和区当输入信号增强时,有源区中激活的载流子逐渐减少第51页，此课件共57页哦6、接入网的概念、接入网的概念：交换局和用户之间的实施系统，具有复用、交叉连接和传输功能。第52页，此课件共57页哦 五、五、WDM系统的概况系统的概况1、波分复用频带、波分复用频带1）WDM，CWDM,DWDM和OFDM（波长间隔不同)2）WDM的复用频带(1530-1560)nm region called C-band,(1570-1610)nm region called L-band,(1480-1520)nm region called S-band20nm第53页，此课件共57页哦2、波分复用系统构成原理 1 2 N波波分分复复用用器器 1 2 N波波分分解解复复用用器器光功率放光功率放大器大器光线路放光线路放大器大器光线路放光线路放大器大器光前置放光前置放大器大器 1 2 3 4 5 6 N光光谱谱光光谱谱波长波长波长波长单信道单信道WDM信号信号第54页，此课件共57页哦3、DWDM系统实际组成1）主信道主信道：完成多波长的信道复用和传输功能。包括有源的激光发：完成多波长的信道复用和传输功能。包括有源的激光发射和接收部分、无源合波和分波部分、光纤传输和光放大部分。射和接收部分、无源合波和分波部分、光纤传输和光放大部分。2）监控信道监控信道(OSC)：OSC对使用光线路放大器的对使用光线路放大器的 系统是必须的，完成系统是必须的，完成网管、公务电话及其它信息的传输功能。网管、公务电话及其它信息的传输功能。使用一个单独的波长进行传输，其波长为使用一个单独的波长进行传输，其波长为1510nm。在一个站都具有在一个站都具有3R功能。功能。(定时、再生、整形定时、再生、整形)3）网管系统网管系统：完成对整个：完成对整个DWDM系统的管理。系统的管理。第55页，此课件共57页哦DWDM系统的组成系统的组成监控信号不经过光放大器第56页，此课件共57页哦谢谢大家第57页，此课件共57页哦