光纤通信5线路.ppt

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1、光纤通信5线路 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望5.1光通信线路组成1、点到点单用户线路光发送机光接收机光发送机光接收机光发送机光接收机光接收机光发送机光缆光缆光端机光端机2、点到点多用户线路多路信号复用多路信号解复用多路信号复用多路信号解复用光端机光端机电端机电端机电源公务、管理3、远距离线路光端机光端机电端机电端机中继站中继站远距离信号损耗衰减中继站的作用：1）光信号放大2）光信号脉冲再生中继方式：1）光信号直接放大-光放大器2）光端机光端机光端

2、机4、远距离光通信链路终端站中继站分路站枢纽站为了节约建设成本，往往是一缆多对光纤，并行传输,m对为了防止线路故障中断，往往留有备份线路因此线路中，应有线路质量检测和倒换设备复用段、数字段中继段当发生线路故障中断时，在该复用段倒换线路-用备份线路代替工作线路5.2点到点链路的设计设备主要器件参数的确定,设备选型系统速率的确定路由设计 中继距离的确定损耗限制系统色散限制系统链路中继距离设计损耗限制系统中继距离计算公式从光源耦合进尾纤的光功率接收机灵敏度连接器损耗光纤衰减（dB/km）L传输距离熔接损耗（dB/km）功率代价-计算灵敏度时没有考虑的一些因素功率余量-老化使系统性能的下降消光比激光器

3、强度噪声模式噪声模式分配噪声反射噪声频率Chirp定时抖动色散引起的脉冲峰下降链路总的展宽时间等于各个因素引起的脉冲展宽时间的平方和的平方根限制系统数据速率的基本因素是：发送机展宽时间；光纤群时延色散（GVD）展宽时间；光纤模间色散展宽时间；接收机展宽时间。展宽时间预算色散限制确定光纤链路中色散限制的常用方法是进行系统展宽时间分析。一般情况下，一条数字链路的总展宽时间劣化不能超过NRZ（非归零）比特周期的70%，RZ（归零）比特周期的35%。单模光纤的群时延展宽时间为损耗限制系统色散限制系统5.3多路信号复用技术1、多路信号复用方式的分类FDMTDMCDM多路电信号复用方式多路光信号复用方式W

4、DM-DWDM(OFDM)OTDMOCDM频分复用时分复用码分复用密集波分复用2、TDM同步时分复用准同步时分复用异步时分复用在频域划分子信道在时域划分子信道正交编码，不同信道码型正交收发同步时钟时钟同步时分复用异步时分复用PDHSDHATMIP3、PDH速率等级数字复用等数字复用等级级包含包含64Kb/s信道的信道的数目数目数据率（数据率（Mb/s）北美北美欧洲欧洲日本日本010.0640.0640.0641（次群）（次群）241.5541.554302.048483.1523.1522（次群）（次群）966.3126.3121208.4483（次群）（次群）48034.36832.0646

5、7244.376134491.053144097.7284（次群）（次群）1920139.2644032274.1765760397.200一次群二次群三次群四次群4、PDH数字复接正码速调整速率调整同步复用定时系统时钟帧同步发生器分路恢复定时提取低速码流高速码流5.4光放大器光信号在光纤中传输时，会受到光纤衰减和色散等因素的影响。光放大器的基本原理是利用受激辐射或受激散射来实现光信号的放大。传统的光纤通信系统在间隔一定的距离设置中继器，对由于衰减和色散引起的信号劣化进行再生，但光/电/光方式再生的中继器已经不能适应高速率长距离光纤通信系统的要求。克服光纤衰减的最有效的措施就是使用光放大器。1

6、、光放大器类型2、光放大器的基本原理、光放大器的基本原理光放大器的基本原理是受激辐射或受激散射效应，其基本机制和激光器的发光原理非常相似。实际上，可以将光放大器理解为是一个没有反馈或反馈较小的激光器。对于某种特定的光学介质，当采用泵浦（电能源或光能源）方法，达到粒子数反转时就产生了光增益，即可实现光放大。一般来说，光增益不仅与入射光频率（波长）有关，也与放大器内部光强度有关。3、光放大器的主要参数、光放大器的主要参数1.泵浦和增益系数2.增益谱宽与放大器带宽3.增益饱和和饱和输出功率4.放大器噪声4、掺铒光纤放大器EDFAEDFA，ErbiumDopedFiberAmplifier掺铒光纤能放

7、大光信号的基本原理在于铒离子能吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转，当波长为1.55m的信号光通过已被激活的掺铒光纤时，亚稳态上的粒子以受激辐射的方式跃迁到基态。对应于每一次跃迁，都将产生一个与激发该跃迁的光子完全一样的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。（1）EDFA的工作原理基态亚稳态激发态铒离子的能级EDFA主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成（2）EDFA组成输入功率（dBm）0-20-1001020输出功率(dBm)输出饱和光功率输入功率（dBm）（4）EDFA特性1.增益特性2.增益系数增益系数3.噪声特性EDFA的输出光中，除了有信号光外，还有自

8、发辐射光，它们一起被放大，形成了影响信号光的噪声源。EDFA的噪声主要有以下四种：信号光的散粒噪声；被放大的自发辐射光的散粒噪声；自发辐射光谱与信号光之间的差拍噪声；自发辐射光谱间的差拍噪声。以上四种噪声中，后两种影响最大，尤其是第三种。噪声是决定EDFA性能的主要因素。衡量EDFA的噪声特性可用噪声指数F来度量。EDFA基本配置结构EDFA的内部按泵浦方式分，有三种基本的结构：即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。同向泵浦信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入的结构，也称为前向泵浦。反向泵浦信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤的结构，也称后向泵浦。双向泵浦同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的

9、结构。EDFA的应用在长距离、大容量、高速率光纤通信系统中，EDFA有多种应用形式，其基本作用是：（1）延长中继距离，使无中继传输达数百公里。（2）与波分复用技术结合，可迅速简便地实现扩容。（3）与光孤子技术结合，可实现超大容量、超长距离光纤通信。基本应用形式用于WDM系统中的EDFAEDFA对光纤传输系统的影响非线性问题光浪涌问题色散问题光纤线路的长期可靠性问题5.5波分复用技术WDM，WavelengthDivisionMultiplexing1光波分复用的基本概念2WDM系统的特点3WDM系统的基本结构与工作原理4光波分复用系统的关键技术光波分复用（WDM，WavelengthDivis

10、ionMultiplexing）技术是在一根光纤上能同时传送多波长光信号的一项技术。1、光波分复用的基本概念它是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）并作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用（WDM）技术。单模光纤的带宽100nm100nmDWDM把在光纤同一低损耗窗口中信道间隔较小的波分复用称为密集波分复用。两个波长之间的间隔为0.8nm、1.6nm或更低。密集波分复用DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing15

11、50nm波长WDM系统的基本形式1.双纤单向传输2.单纤双向传输3.光分路插入传输双纤单向传输单纤双向传输光分路插入传输TTTRR波分复用器（也称合波器Multiplexer）解复用器(也称为分波器De-multiplexer)光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机光发射机光发射机光发射机N123光接收机光接收机光接收机光接收机N123复用器解复用器EDFA波长稳定、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2、WDM系统的特点充分利用光纤的

12、带宽资源可以在一根光纤同时传输多种电信业务可实现单纤双向传输节省大量光纤降低器件的超高速要求适用于多种网络形式引入宽带业务方便高度的组网灵活性、经济性和可靠性3、WDM系统总体结构光波长的分配目前在SiO2光纤上，光信号的传输都在光纤的两个低损耗区段，即1310nm和1550nm。但由于目前常用的EDFA的工作波长范围为15301565nm。因此，光波分复用系统的工作波长应该在15301565nm。在这有限的波长区内如何有效地进行通路分配，关系到提高带宽资源的利用率及减少相邻通路间的非线性影响等。标称中心频率和最小通路间隔为了保证不同WDM系统之间的横向兼容性，必须对各个通路的中心频率进行规范

13、。标称中心频率标称中心频率是指光波分复用系统中每个通路对应的中心波长。目前国际上规定的通路频率是基于参考频率为193.1THz，最小间隔为100GHz的频率间隔系列。16通路和8通路WDM系统中心频率通路分配表WDM系统要解决的技术问题1.光源的波长准确度和稳定度问题2.光信道的串扰问题3.光纤色散对传输的影响问题4.光纤的非线性效应问题5.EDFA的动态可调整增益与锁定问题6.EDFA的增益平坦问题7.EDFA的光浪涌问题8.EDFA级联使用时的噪声积累问题光波分复用系统的关键技术1.光源技术-波长准确度和稳定度高的LD2.多复用低串扰的合波分波器3.光纤的色散补偿技术4.频带宽、增益平坦，

14、动态可调整增益与锁定的EDFA光源技术对WDM系统采用的光源技术主要有：波长可调谐激光器波长可调谐滤波器高精度光源外调制技术光波分复用/解复用器与光滤波器技术光波分复用/解复用器（WDM/DWDM）是波分复用系统的关键器件。其功能是将多个波长不同的光信号复合后送入同一根光纤中传送解复用器将在一根光纤中传送的多个不同波长的光信号分解后送入不同的接收机（解复用器）。波分复用器和解复用器也分别被称为合波器和分波器.光波分复用器/解复用器性能的优劣对于WDM系统的传输质量有决定性的影响，其性能指标有插入损耗和串扰。WDM系统对光波分复用器/解复用器的特性要求是损耗及其偏差要小，信道间的串扰要小，通带损

15、耗平坦等。1.WDM/DWDM器的结构原理WDM器件类型熔锥光纤型WDM/DWDM干涉滤波器型WDM/DWDM光栅型WDM/DWDM集成光波导型WDM/DWDM干涉滤波器型DWDM器件原理光栅型DWDM器件原理平面阵列波导光栅型波分复用器2.WDM/DWDM器件性能插入损耗隔离度回波损耗工作波长范围通路带宽5.4光通信线路性能指标光通信线路性能指标误码性能和抖动性能误码率与通话质量误码率通话质量106感觉不到干扰105在低话音电平范围内感觉轻微干扰104在低话音电平范围内有个别“咯咯”声103在低话音电平范围内都感觉有干扰102强烈干扰，听懂程度明显下降0.5几乎听不懂如何测试SERIESG:

16、TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIADigitaltransmissionsystemsDigitalnetworksQualityandavailabilitytargetsError performance of an international digital connection operating at a bit rate below the primary rate and forming part of an integrated services digital network低于基群速率的国际数字连接的误码性能低于基群速率的国际数字连接的误码性能ITU-T

17、RecommendationG.821INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNIONITU-TG.821 TELECOMMUNICATIONSTANDARDIZATIONSECTOROFITU(08/96)1、HRX HypotheticalReferenceConnection2、Parameterserrored second(ES)Itisaone-secondperiodinwhichoneormorebitsareinerrorseverely errored second(SES)Itisaone-secondperiodwhichhasabiterrorr

18、atio1.10-3errored second ratio(ESR)TheratioofEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementintervalseverely errored second ratio(SESR)TheratioofSEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementintervalAvailable and unavailable timeAperiodofunavailabletimebeginswhenthebiterrorratio(BER)

19、ineachsecondisworsethan1.10-3foraperiodoftenconsecutiveseconds.Thesetensecondsareconsideredtobeunavailabletime.AnewperiodofavailabletimebeginswiththefirstsecondofaperiodoftenconsecutivesecondseachofwhichhasaBERbetterthan10-3.Itshouldbenotedthattotalobservation time(Stotal)issplitintotwoparts,namely,

20、timeforwhichtheconnectionisdeemedtobeavailable(Savail)andthattimewhenitisunavailable(Sunavail).Errorperformanceshouldonlybeevaluatedwhilsttheconnectionisintheavailablestate.3、PerformanceobjectivesPerformanceclassificationObjective(Notes1,2)SeverelyErroredSecondRatio0.002ErroredSecondRatio0.08NOTES1

21、Theratiosarecalculatedovertheavailabletime.Theobservationtimehasnotbeenspecifiedsincetheperiodmaydependupontheapplication.Aperiodoftheorderofanyonemonthissuggestedasareference.2 AnnexBillustrateshowtheoverallperformanceshouldbeassessed.4、Allocationoftheobjectivesforthethree-circuitclassificationsCir

22、cuitclassificationAllocationoftheobjectivesgiveninTable1Localgrade(2ends)15%blockallowancetoeachend(Notes2,5and6)Mediumgrade(2ends)15%blockallowancetoeachend(Notes3,5and6)Highgrade40%(equivalenttoconceptualqualityof0.0016%perkmfor25000km)(Notes4,7and8)Allocation of Errored Second Ratio objectiveCirc

23、uitclassificationNetworkperformanceobjectivesESRLocalgrade0.012Mediumgrade0.012Highgrade0.032INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNIONITU-T G.826TELECOMMUNICATIONSTANDARDIZATIONSECTOROFITU(02/99)SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIA,DIGITALSYSTEMSANDNETWORKSDigitaltransmissionsystemsDigitalnetworksQualityan

24、davailabilitytargetsError performance parameters and objectives for international,constant bit rate digital paths at or above the primary rateITU-TRecommendationG.826基群及更高速率的国际数字通道的误码性能1、HypotheticalReferencePath2、ErrorperformanceparametersErrored Block(EB):Ablockinwhichoneormorebitsareinerror.Error

25、ed Second(ES):Aone-secondperiodwithoneormoreerroredblocksoratleastonedefect.Severely Errored Second(SES):Aone-secondperiodwhichcontains30%erroredblocksoratleastonedefect.SESisasubsetofES.Errored Second Ratio(ESR):TheratioofEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval.Severely Error

26、ed Second Ratio(SESR):TheratioofSEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval.Background Block Error Ratio(BBER):TheratioofBackgroundBlockErrors(BBE)tototalblocksinavailabletimeduringafixedmeasurementinterval.ThecountoftotalblocksexcludesallblocksduringSESs.3、Errorperformanceobject

27、ivesEnd-to-endobjectivesRate Mbit/s1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to 3500Bits/block800-5000 2000-80004000-200006000-2000015000-30000ESR0.040.050.0750.16SESR0.0020.0020.0020.0020.002BBER2104210421042104104Allocation to the national portion of the end-to-end pathEachnationalportionisallocated

28、afixedblockallowanceof17.5%oftheend-to-endobjectiveAnallocationof1%per500kmisthenappliedtotheresultingdistance.Allocation to the international portion of the end-to-end path Theinternationalportionisallocatedablockallowanceof2%perintermediatecountryplus1%foreachterminatingcountry.Anallocationof1%per

29、500kmisthenappliedtotheresultingdistance.17.5%总指标100%固定分配45%距离分配55%国际10%终端国1%x2中间国2%x4国内35%=2x17.5%1%/500/km用户线路6%光放大器类型掺铒光纤放大器（EDFA）掺镨光纤放大器（PDFA）2、光纤放大器（FRA）1、半导体放大器（SOA）ErbiumDopedFiberAmplifer5.5 光放大器光放大器传统放大技术的缺陷放大整形判决再生O/EE/O未来全光网络（AON）的发展趋势：光复用、光交换、光路由，所以必须在光传输上实现全光化。光放大器：直接在光域进行放大。缺点：1、设备复杂。2

30、、稳定性可靠性不够。3、不利于波分复用。4、光电转换限制通信的容量。常用光放大器的结构图耦合器件激活物质耦合器件泵浦源光输入信号放大光信号半导体光放大器（SOA）半导体光放大器（SOA）是通过受激辐射过程来实现入射光功率放大的，产生受激辐射所需的粒子数反转机制与半导体激光器中使用的完全相同。尽管光放大器再结构上与激光器很相似，但它没有反馈机制，而反馈机制对于发射机是很有必要的。因此，光放大器可以放大输入信号，但不能产生相干的光输出。如图所示。其中设备吸收了外部泵浦光源提供的能量，在激活介质中，泵浦为电子提供能量，使其达到较高能级，产生粒子数反转。输入信号光子会通过受激辐射过程触发这些已经激活的

31、电子，使其跃迁到较低的能级，从而产生一个放大的信号。光输入信号光纤到放大器的输入耦合器件激活介质泵浦源放大的光输出信号图11.2普通光放大器的基本工作原理半导体光放大器（SOA）有很多吸引人的地方，因为它们工作在1300nm和1550nm的低损耗窗口，能够很容易地与其他光设备和电路（如耦合器、光隔离器及接收电路）集成在同一基片上；与DFA相比，SOA功耗低，组成器件少，结构紧凑。AOS具有1ps到0.1ns量级的快速增益响应。快速增益响应的优缺点快速增益响应的优缺点：他的优点是，当光网络同时要求交换和信号处理时，SOA能够完成这样的任务；缺点是在比特速率增加到几个Gb/s时，快速载波响应会导致

32、特定波长上的增益随着信号速率起伏。又因为这种起伏会影响到整个增益，其他波长上的信号增益也会产生起伏，从而在必须放大波长宽谱时引起串扰。掺杂光纤放大器（掺杂光纤放大器（DFA）：）：在DFA中，用来在1550nm窗口工作的激活介质是通过在石英光纤纤芯中掺少量稀土元素铒或镒而产生的，工作在1300nm窗口的激活介质是由在氟化物光纤中掺钕或镨元素得到的。DFA的重要特性包括：在不同的波长上对器件进行泵浦的能力。与之相容的光纤传输介质间的耦合损耗低、增益对光偏振状态依存性小等。另外，由于其载流子寿命在0.110ms量级，DFA表现为慢增益动态特性，因而对信号格式和比特速率具有很高的透明度。当信号调制超

33、过几个千赫兹时，DFA的增益响应基本是不变的。通常，DFA是不受同时注入放大器的波长宽谱内不同光信道的干扰（串扰和互调制失真）影响的。常用光放大器及其工作波段PDFAFRASOAEDFA波长1550nm1310nm损耗1半导体光放大器工作原理：在电泵浦源的作用下，半导体材料发生粒子数反转，当遇到外来光子激励时，产生受激辐射，对光的能量进行放大。放大波段：1300nm-1600nm优点：1、覆盖1310nm和1550nm的窗口范围。2、充分利用激光器技术，工艺成熟，便于集成。缺点：1、与光纤耦合困难。2、对光的偏振特性敏感。3、噪声及串扰大。半导体光放大器半导体光放大器的类型法布里-珀罗放大器（

34、FPA）行波放大器(TWA)法布里法布里-珀罗放大器（珀罗放大器（FPA）：）：在FPA中，半导体晶体的两个理解面作为形成法布里-珀罗腔的部分反射端面镜，其自然理解反射率接近32，有时会通过在端面上形成的反射电介质薄层而提高反射率。当光信号进入FPA时，在两个镜面间来回反射并得到放大，直到以较高的强度发射出去。尽管FPA很容易制作，但光信号增益对放大器温度及入射光频率变化都很敏感，因此FPA要求温度和注入电流有较强的稳定性。行波放大器行波放大器(TWA)：行波放大器在结构上与FPA相同，但其端面上或者有增透膜或者有切面角度，因此不会发生内反射，入射光信号只要通过一次TWA就会得到放大。因为TW

35、A的光带宽较宽，饱和功率高以量级，所以TWA比FPA使用得更为广泛。又因为TWA得3dB带宽比FPA大三个数量级，所以在网络应用中选择TWA作为SOA。要特别注意的是，TWA在1300nm窗口用作放大器，在1550nm窗口则用作波长变换器。对于大多数情况来说，在有关光纤系统得近期著作中都不加限定地用“SOA”表示行波半导体光放大器。增益对输入光功率得典型依存关系增益对输入光功率得依存关系如图利用光泵浦源对光纤进行激发，使光纤中产生非线性效应（拉曼散射），将泵浦光的能量向信号光转移，从而实现光的放大。2、拉曼放大器一、工作原理：拉曼散射：介质在强光功率下产生对入射光的非弹性散射，使得短波长光的的

36、能量向长波长转移。二、放大波段三、优点1、输出光功率大，工作稳定2、噪声特性好，耦合容易四、缺点光纤长度过大，于偏振态有关1270nm-1670nm五、结构图与能带图光波长耦合器泵浦光1信号光212+滤波器放大信号光212h1h2泵浦光信号光振动态光声子什么是掺铒光纤放大器工作波长：nmnm3、掺铒光纤放大器是在石英光纤中掺入Er元素，在泵浦光的激励下，对特定波长的信号光进行放大。优点（1）工作波长与光纤的最小窗口和目前的波分窗口相对应。（2）耦合效率高。（3）增益与偏振态无关。（5）增益高、输出功率大。（4）所需的泵浦功率小。（6）噪声小Nf=47dB(7)对信号和传输速率透明，兼容各种制式

37、（8）频带宽（9）WDM无串话1）、工作原理在泵浦光源的激励下，掺铒光纤基级上的电子产生受激吸收受激吸收被激发到到高的激发能级上，继而马上下降到稍低的亚稳态级，与基级形成粒子数反转分布粒子数反转分布，当信号光满足h=Eg时，将产生受激辐射受激辐射激发同频同偏振方向的光子，从而对光产生放大。基态亚稳态激发态一般使用发射980nm光子的泵浦激光器去激励电子，使之从基态跃迁到泵浦能级。这些受激离子从泵浦带到亚稳带衰变得非常快。在衰变过程中，多余的能量以声子得形式释放，或者等价地认为在光纤内产生了机械振动。在亚稳态能带中，激发态离子的电子将移至能带的底端，在这里，人们使用荧光时间来表征这个过程，这个时

38、间长达10ns左右。另一种可能的泵浦波长是1480nm，这些泵浦光子的能量很接近信号光子能量，只是要稍高一些，吸收个这样的泵浦光子，会直接吧一个电子从基态激发到很少被粒子占据的亚稳态能级的顶部，然后这些电子又将移向粒子数较多的亚稳态较低端。位于亚稳态的电子，在没有外部激励光子流时，一部分会衰变回到基态，这种现象就是所谓的自发辐射，自发辐射会导致放大器的噪声。2）、的基本结构及功能合波器光滤波器泵浦光源（掺铒光纤）信号光光隔离器光隔离器放大的信号光将输入光信号和泵浦光混合在一起送给输出一个较短波长的激光为提供激励防止反射光影响光放大器的工作稳定性。提供能产生粒子数反转的工作物质，放大光信号。清除

39、放大器的噪声，提高系统的信噪比光纤放大器由掺杂光纤、一个或多个泵浦激光器、无源波长耦合器、光隔离器组成。双色性的耦合器能够运用980/1550nm或1480/1550nm的波长组合，将泵浦光功率与信号光功率一起有效的耦合进光纤放大器。抽头耦合器不受波长影响，典型分光比是从到95:5。通常应用于放大器的两侧，将输入信号与放大的输出信号进行比较。光隔离器是用来防止放大的光信号反射回原器件，这称为同向泵浦;也可以沿相反方向进行。同向泵浦反向泵浦双向泵浦EDFA三种配置结构（1）、功率增益G=10Lg(Pout/Pin)(dB)增益与泵浦源功率曲线增益与的长度曲线3）、主要参数粒子数反转趋于饱和粒子数

40、反转趋于饱和放大的光被损耗抵消放大的光被损耗抵消要得到最大的增益必须选择合适的泵浦光功率和掺铒光纤长度（）输出饱和功率和最大输出功率输入功率（dBm）0-20-1001020输出功率(dBm)当输出光功率达到一定值时，增加输入信号功率，输出光功率不变，这个输出光功率叫做输出饱和光输出饱和光 功率。功率。输出饱和光功率定义3dB的饱和光功率为最大输出光功率，表明EDFA正常工作的最大输出功率最大输出功率。最大输出光功率（）、噪声系数放大器的噪声主要来源于自发辐射。噪声系数：4）、工作带宽最大增益下降3dB处对应的光谱宽度定义为工作带宽。波长1560nm1530nm4）EDFA的功率转换效率及增益

41、的功率转换效率及增益EDFA的输入输出功率可以使用能量守恒原理表示为（16）等式中，是输入泵浦功率，和分别是泵浦波长和信号波长。上式的基本物理意义是从EDFA输出的信号能量总和不能超过注入的泵浦能量。为使泵浦系统能够工作，必须有=200GHz(1.6nm)复用系统复用系统波长间隔为波长间隔为100GHz、50GHz密集波分复用系统密集波分复用系统WDM技术成为目前光纤通信最具代表性的先进技术技术成为目前光纤通信最具代表性的先进技术光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机中继器中继器中继器光接收机光发射机光发射机光发射机光发射

42、机N123光接收机光接收机光接收机光接收机N123复用器解复用器EDFA波长稳定、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系统构成系统构成复用复用/解复用器解复用器类型：类型：多层介质膜多层介质膜 阵列波导光栅（阵列波导光栅（array-waveguide-grating AWG）衍射光栅型衍射光栅型功用：功用：在波分复用（WDM）系统中，将不同波长的光信号复合注入到一根光纤（复用复用），或者相反地把复合的不同波长信号分离开来（解复用解复用）多层介质膜解复用器多层介质膜解复用器特点：特点：利用具有不同透射波长的多层介质薄膜实现解复用利用具有不同

43、透射波长的多层介质薄膜实现解复用 信道间隔（目前信道间隔（目前=0.8nm）端口数（达端口数（达32 康宁）康宁）有色散滤波有色散滤波 无源无源 可通过级联的方法扩展端口可通过级联的方法扩展端口24687531玻璃基片12.8透镜阵列波导光栅（阵列波导光栅（AWG array-waveguide-grating）输入波导输入波导输出波导输出波导阵列波导阵列波导片状波导片状波导 dLf x片状波导片状波导半波片半波片,偏振补偿偏振补偿 特点：特点：信道间隔（信道间隔（1.6 0.8 0.4nm）端口（端口（1 8 1 16 1 32 1 64)需要温控（需要温控（0.01nm/C0)无色散滤波无

44、色散滤波衍射光栅型解复用器衍射光栅型解复用器：输入光纤输出光纤1N1.N单模光纤单模光纤光波导光波导InP材料材料光栅光栅工作原理工作原理:光栅衍射在在WDM系统中，最重要的一个性能就是信道串扰，系统中，最重要的一个性能就是信道串扰，信道串扰包括：信道串扰包括：线性串扰线性串扰非线形串扰非线形串扰 线性串扰：线性串扰：起源：解复用器（或光滤波器）对带外信道有限的损耗、起源：解复用器（或光滤波器）对带外信道有限的损耗、信道波长的漂移信道波长的漂移非线性串扰：非线性串扰：源于光纤非线性效应引起的信道串扰，源于光纤非线性效应引起的信道串扰，包括：包括：XPM(交叉相位调制交叉相位调制)、SRS(受激

45、喇曼散射受激喇曼散射)、FWM(四波混频四波混频)WDM系统性能系统性能WDM系统的发展趋势单路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s超密信道间距10GHz even Zero信道数攀升1022 Channel展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band超长无中继450km with remote Amp超长传输距离单路 27,000km(Loop)104*10G over 10000km 80*10G over 3400km网络化 2、工程施工、工程施工1、工程设计、工程设计3、仪器与测试、仪器与测试（1）应贯彻国家的基本建设方针和经济技术要求政策，遵从投资少见效快的原则

46、，避免重复投资（2）应与国家传输线路的长远规划以及中远期通信容量的发展要求相一致。（3）在技术和设备的出售参数上要遵从ITUT的建议和标准。一、工程设计的要求要求第一节、工程设计第一节、工程设计二、设计步骤：1、初步设计光源的类型及工作波长的选用光纤和光缆的类型、性能指标以及结构中继长度计算2、施工图设计路由的实地勘测施工图纸的制作工程施工的预算分工协作三、中继距离的估算：损耗限制系统：当传输的带宽与码速相比足够大时，色散对中继的影响可以忽略，只考虑损耗的影响。带宽限制系统：当损耗足够小的时候，系统的中继距离只收带宽的限制。（一）损耗限制系统中继距离的估算Ps(dBm)Pr(dBm)Ac(dB

47、)Af(dB/km)Ac(dB)As(dB/km)线路富余Mc（dB/km）设备富余Me(dB)0.15dB/km13dBPs=Pr+2Ac+AfL+AsL+McL+MeL=(Ps-Pr-Me-2Ac)/(Af+As+Mc)(km)（二）带宽受限中继距离的估算LD=B DLD-中继距离（Km）B-线路码速（Mbps）D-色散系数（ps/kmnm）-常系数，与光源有关，多纵模光源取0.115，单纵模光源0.306106一、光缆的敷设方式：直埋敷设：直接将光缆埋入地下（用于长途干线）第二节、工程施工第二节、工程施工 架空光缆：利用现有明线的秆子架设光缆用于二级干线或本地网局内敷设：光线进入局内机房

48、的敷设方式。保证光缆的松弛与美观。管道敷设：利用下水道的多余空间架设光缆管道或使用已有的其他管道设缆。水底敷设：人工直接挖掘敷设人工直接截流敷设水泵冲槽敷设二、直埋光缆的敷设过程。步骤：开沟（=1.2米，破度要S走势）沟底处理（细沙踏实）布放光缆（人工布放，自动缆车布放。平整，不起拱）回填保护设标二、光缆的接续（一）熔接机的原理它是采用电弧焊接法，即利用电弧放电产生高温，使被它是采用电弧焊接法，即利用电弧放电产生高温，使被连接的光纤熔化而焊接成为一体。成功的熔接头在显微连接的光纤熔化而焊接成为一体。成功的熔接头在显微镜下观察，找不到任何痕迹，连接损耗也很小，因此，镜下观察，找不到任何痕迹，连接损耗也很小，因此，熔接连接是实现光纤熔接连接是实现光纤“真正真正”连接的唯一有效方法。连接的唯一有效方法。