光纤通信新技术优秀课件

3、WDM 的实现方式 国际上高速光纤通信的发展趋势是：
EDFA+DWDM+NZDSF+PIC
EDFA：对光信号进行放大，工作频段在1550nm的窗口附近， 与DWDM的工作窗口相匹配。
NZDSF：非零色散位移光纤，可以克服DWDM中由于复用信道 数目多带来的四波混频效应。
PIC：将功能不同的若干光器件通过波导互联和材料生长技术， 优化集成在一个芯片上。
光纤布拉格光栅的作用： （1）滤波
λ1λ2 λ3 λ4 λ3
λ1λ2 λ4
（2）作光分插复用(OADM)
λ1λ2 λ3 λ4 λ3
λ1λ2 λ4
λ1λ2 λ3 λ4
λ3
(3) 色散补偿作用 啁啾光纤： 使光纤结距呈线形变化的光纤
长波长 短波长
长波长
短波长
（二）法布里-珀罗滤波器（F-P） M1
光接收机
器
λ1 λn EFDA
EDFA
λ1
光接收机
解 复
用 器
λn 光接收机
λ1 光发送机
复
用
器
λn 光发送机
(2)单纤双向传输：只需一根光纤，大大降低成本。
λ1
光发送机
光发送机 λn
复
用
器
/
光接收机
解
复
光接收机
用 器
λ1 λn EDFA
λ1+n λn+n
光接收机
复 用
光接收机
器
/ 解
λ1+n 光发送机
按信道间的间隔分： 宽波分复用（WWDM）：信道间隔≧100nm(已淘汰) 粗波分复用（CWDM）：信道间隔在20nm-10nm之间，复用窗口1310/1550nm. (尚未发展起来) 密集波分复用（DWDM）:信道间隔在1-10nm，复用窗口在1550nm. (广泛使用，因此可用WDM代指密集波分复用)
三、WDM的特点
1、充分利用光纤的带宽 2、对信号透明 3、经济、灵活、方便 4、降低对器件的要求
第四节、光滤波器和光波分复用器 光滤波器与光波分复用器密切相关， 有时也用做波分复用器
一、光滤波器的应用 （一）单纯的滤波作用： 只允许一路特定波长的光通过。 λ1λ2λ3λ4 λ1
λ2λ3λ4
（二）波长的复用和解复用中
地下管道
一条光纤的复用： 在一根光纤中实现空分复用，即对于光纤的 纤芯区域光束的空间分割。
技术难度大。
空间光信道
单根光纤
二、光时分复用（OTDM）
用多个电信道信号调制具有同一个光频的不同光时隙， 经复用后在同一根光纤传输。
光 分 路 器
超窄光脉冲 发生器
10G电TDM信号
外调 制器
光 合 路 器
解 10G 复 用 器
将多个低频的模拟基带信号用不同射频信号去调制， 然后混频后再驱动光源，以光的形式发送出去。
频道1 放 大
频道2 放 大
频道3 放 大
Rf1 调制
Rf2 调制
Rf3 调制
fs1 微 BPF
波
fs2 合 BPF
成
fs3 电 BPF
路
驱 宽动光 放电源
路
发送框图
光
检
宽
测
放
器
接收框图
微 fs1 解调器
波 分 fs2 解调器 离
复 用
λn+n 光发送机
器
第三节、WDM系统的结构与特点
一、WDM系统组成图
光转发器
合
波
光转发器
器
BA
光监控信 道发送器
LA
光监控信道的接收与发送
分
波
PA 器
光监控信 道接收器
光转发器 光转发器
网
管
二、WDM设备的分类
1、 集成式WDM系统 光接口与其他设备必须一致，不能兼容其他设备。
2、 开放式WDM设备 能兼容其他厂家的设备
M2
满足一定的相位 条件的光发生光 的加强干涉其他 波长的光发生相
消干涉
（三）M-Z干涉仪
L+△L
λ1
λ1 λ2
λ2
L
M-Z干涉仪可以通过改变通道折射率实现滤波的可调性。
λ2
波 λ3
器
分
λ1
λ2
波 λ3
器
技术成熟 ，实用化
五、光频分复用技术（OFDM） 本质上与波分复用无分别， 只是 波长的间 隔要更小， 我们把 波长间隔小于1nm 的分 波技术叫做OFMD，反之叫做WDM 。 。
复用路数更多，但对器件的要求更高。
六、 副载波复用（SCM—subcarrier multiplexing）
4、WDM系统的基本形式
光波分复用器（合波器）：将不同波长的光信号混合在一
WDM的关键部件：
起送入同一根光纤中传输。
光解复用器（分波器）：将一根光纤中传来的多波长信号 按波长进行分离。
WDM应用的几种形式：（1）双纤单向传输：两套设备，两根光纤
λ1
光发射机
复
λn
光发射机
用 器
λ1
光接收机
解
复
λn
用
克服了电子瓶径对电TDM中SDH的速率限制。但对光器件的要求太高。
三、光码分复用（OCDMA）
系统给每个用户分配一个唯一的光正交码的码字作 为该用户的地址码。在发送端，对要传输的数据该 地址码进行光正交编码，然后实现信道复用；在接
收端，用与发端相同的地址码进行光正交解码。
数据信号1 编码器
正交码1
电 路
fs3 解调器
LPF 频道1 LPF 频道2 LPF 频道3
技术成熟，应用于光纤CATV系统。
第二节、波分复用原理
1、波分复用的理论依据
1310nm附近：通信带宽17700GHz
常用 窗口
30THz的带宽 信道间隔10GHz 3000个信道 1550nm附近:通信带宽12500GHz
2、波分复用的分类
光纤通信新技术
WDM技术
第一节、多信道复用技术
光纤通信最大的特点是高的带宽，可以通过 以下几种方式实现光信号的复用：
1、光时分复用（OTDM） 2、光波分复用（WDM） 3、光空分复用（OSDM） 4、光码分复用（OCDMA） 5、光频分复用（OFDM） 6、副载波复用（SCM）
一、光空分复用（OSDM） 多条光纤的复用：利用现有的光纤管道，加缚更多的光纤。 方法简单， 成本高。
光
光
方
方
数据信号2 编码器
向 耦
向 耦
合
合
正交码2
器
器
数据信号3 编码器
解码器 数据信号1
正交码1
解码器 数据信号2
正交码2
解码器 数据信号3
正交码3
在OTDM和WDM的基础上进一步提高光纤通信的带宽，但仍处于实验阶段。
四、波分复用（WDM） 在同一个光纤同时传输多个波长的光信号的复用方式。
λ1
合
λ1
λ2λ3 λ4Βιβλιοθήκη Baidu
λ1λ2λ3λ4 合波作用
λ1λ2λ3λ4
λ1 λ2 λ3 λ4
分波作用
（三）在波长路由中的应用
λ1 λ2 λ3 λ4
λ1 λ3 λ2 λ4
二、 常用光滤波器的原理
（一）光纤布拉格光栅（FBG） 原理： 基于光的干涉效应 制造原理：在光纤的二氧化硅中加入具有光敏特性的锗，用紫外 线照射使之折射滤呈现周期分布的光栅。（见板书） 滤波原理： （见板书）