光纤通信课件第6章解析

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光纤通信课件第6章 WDM

WDM系统的基本结构
光接收机：由光前置放大器(PA)放大经传输而衰减的主信道光信号。光分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信号。接收机不但要满足一般接收机对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受有一定光噪声的信号，要有足够的电带宽。
WDM系统的基本结构
光监控信道（OSC: Optical Supervisory Channel）：主要功能：监控系统内各信道的传输情况。在发送端，插入本结点产生的波长为λs（1510 nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。在接收端，将接收到的光信号分离，输出λs 波长的光监控信号和业务信道光信号。帧同步字节、公务字节和网管所用的开销字节等都是通过光监控信道来传送的。
WDM复用原理
波分复用的常规分类
➢ 光频分复用(OFDM)：光频(信)道间距很小的频分复用。 ➢ 密集波分复用(DWDM):光频(信)道间距小于10nm的波分
复用，D:Dense (密集) ➢ 粗波分复用(CWDM)：光频(信)道间距大于10nm 的波分复
用, C: Coarse (粗)，也称稀疏波分复用。 ➢ DWDM(1550波段)的标准信道间距：
WDM复用原理
WDM系统的基本构成：将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输出的器件称为复用器(也叫合波器)。反之，经同一传输光纤送来的多波长信号分解为各个波长分别输出的器件称为解复用器(也叫分波器)。复用器和解复用器一般是相同的(除非有特殊的要求)。
WDM复用原理
WDM系统的基本构成主要有以下两种形式：双纤单向传输：单向WDM传输：所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送。在发送端将载有各种信息的、具有不同波长的已调光信号λ1,λ2,…,λn通过光复用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输。在接收端通过光解复用器将不同波长的信号分开，完成多路光信号传输的任务。

第六章无源与有源光器件—3

个来回，则偏振方向将一共旋转90度，这是其实现光隔离功能的本质特征；位相延迟波片当光从一个方向通过它时，将使偏振方向旋转45度；而光从另一个方向通过它时，将使偏振方向旋转-45度。这意味着光束通过波片往返一次，其初始的偏振状态将不被改变。有了上述对三个关键器件功能的分析，参考光隔离器的工作机理，则易于理解图6.31所示的三端口光环形器的工作原理。
光纤光栅
光纤光栅的功能与机理
光纤光栅是一类重要的无源光器件，也是一类重要的特种光纤，它能有选择地反射和透射某此波长的光。 1.基本概念光纤光栅的结构特征是，一段光纤其纤芯玻璃的折射率沿光纤长度方向呈周期性的变化(如先增大，后减小，再次增大)。纤芯折射率的周期性变化将导致通过光纤的光发生散射，这种效应与分布在反射性表面上一排高度平行的条纹或槽构成的衍射光栅所产生的不同波长光谱展开的现象类似。光纤光栅中“条纹”处的折射率高于纤芯中其他部分的折射率，这种折射率变化的分布结构，将使通过其中的光发生布拉格散射效应，最终使光纤光栅能选择性地反射某些选定的波长，而使其他波长的光波透射。为此，光纤光栅又称为反射型或短周期光栅，亦称为“光纤布拉格光栅”(Fiber Bragg Grating，BFG)。1990年光纤布拉格光栅开始出现。
图6.31 光环形器原理结构示意图
6.3.3 光衰减器
为防止强光可能使接收机过载(例如发射机距接收机很时，接收机接收的光信号可能很强)，光路中需要使用光衰减器。光衰减器是光滤波器的一种，但它又区别于其他类型的光滤波器。在光纤系统中，光滤波器是指光透过率随波长而显著变化的光器件。例如，一个滤波器可以对1530~1565nm掺铒放大器工作波段的光透过，而对980nm泵浦波段的光却衰减50dB；但光衰减器的功能却是在整个光谱范围内均匀地减小光强，去掉多余的光能量。衰减器若对某一波长光衰减了3dB，则对其他所有波长的衰减也都应为3dB。具体衰减方法通常是通过衰减器吸收掉多余的光能量，由于光信号的这些能量相对于衰减器来说很弱，因而不会引起衰减器显著的发热现象。由于衰减器对光信号能量的吸收，因而减小了由于反射、散射等返回光对激光发射机可能产生的噪声影响。

第6章数字光纤通信系统

第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
•2、复用示意图
Multiplexor (MUX) Demultiplexor (DEMUX，or DMX)
Sometimes just called a MUX
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.1 复用原理介绍
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•4、PDH体制电接口和光接口的主要参
数 •对基群2.048Mb/s
•编码传号反转码
•Coded Mark Inversion
•E1
•E2
•E3
•E4
•CMI编码
•输入码字编码结果
•0
01
•1
00/11交替
第6章数字光纤通信系统
•发送顺序
•采用指针技术是SDH的创新，结合虚容器(VC:Virtual Container)的概念，解决了低速信号复接成高速信号时，由于小的频率误差所造成的载荷相对位置漂移的问题。
第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.3 同步数字系列SDH
•3、SDH复用结构
•SDH高速率等级有： • STM-4， STM-16， STM-64， STM-256 •相应速率为STM-1的4，16，64，256倍。
•时隙=8bit=前7bit(信息)+末位1bit(信令)
•一次群(基群)速率T1=193bit/125 µs=1.544Mb/s 第6章数字光纤通信系统
•6.1 两种传输体制
•6.1.2 准同步数字系列PDH
•PDH-E基群帧结构

光纤通信(第二版)课件PPT(刘增基著)

第1章概论
为了克服气候对激光通信的影响，人们自然想到把激光束限制在特定的空间内传输, 因而提出了透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。透镜波导是在金属管内每隔一定距离安装一个透镜，每个透镜把经传输的光束会聚到下一个透镜而实现的。反射镜波导和透镜波导相似，是用与光束传输方向成45°角的两个平行反射镜代替透镜而构成的。这两种波导，从理论上讲是可行的，但在实际应用中遇到了不可克服的困难。首先，现场施工中校准和安装十分复杂；其次，为了防止地面活动对波
由于没有找到稳定可靠和低损耗的传输介质，对光通信的研究曾一度走入了低谷。
第1章概论
1.1.2 现代光纤通信 1966 年，英籍华裔学者高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆
(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达 1000 dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英纤维本身固有的特性，而是由于材料中的杂质，例如过渡金属(Fe、 Cu等)离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本上由瑞利 (Rayleigh)散射决定，它随波长的四次方而下降，其损耗很小。因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤。如果把材料中金属离子含量的比重降低到10－6以下，就可以使光纤损耗减小到10 dB/km。再通过改进制造工艺的热处理提高材料的均匀性，可以进一步把损耗减小到几 dB/km。这个思想和预测受到世界各国极大的重视。
十一五普通高等教育“十一五”国家级规划教材
光纤通信(第二版)
刘增基周洋溢胡辽林编著
任光亮周绮丽
西安电子西科技大学出版社

第6章光放大器和光中继器

光纖
接收器
接收器
EDFA
發射器
Pre-Amplifier
接收器
第 6章
光放大器和光中继器
§6-6光中继器光脉冲信号从光发射机输出，经光纤传输若干距离后，由于光纤损耗和色散影响，将使光脉冲信号的幅度受到衰减，波形出现失真，这样，就限制了
光纤中的长距离传输，为此，需在光波经过一定距
离传输后加上一个光中继器，经放大衰减的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。
外界激励源）的作用下，使工作物质的粒子处于反转分布状态，具有了光放大作用，对于EDFA，其基本原
理相同。
简言之，在泵浦源的作用下，在掺铒光纤中出现了粒子数反转分布，产生了受激辐射，从而使光信号得到放大，由于EDFA具有细长的纤形结构，使得有源区的能量密度很高，光与物质的作用区很长，这样，可以降低对泵浦源功率的要求。
动端机面不改动线路。
第 6章
光放大器和光中继器
§6-2 EDFA的结构一、构成
EDFA主要由掺铒光纤（EDF），泵浦光源，光
耦合器，光隔离器以及光波滤波器组成（如图6.1）。
第 6章
光放大器和光中继器
WDM 光纖耦合器輸入光
摻鉺光纖
輸出光
1480或980 nm 激勵光源
光隔離器光帶通濾波器
第 6章
光放大器和光中继器
由于E2和E1有一定的宽度，使EDFA的放大效应具有一定的波长范围，E＝hf（h：普朗克常数），其典
型值为1530～1570nm，在这个范围内，EDFA都能提
供有用的增益和相对平坦特性，表明它们能对波分多路（WDM）信号的每一路都提供放大作用，而相对平
坦增益带宽意味着，WDM各路光纤信号需采用特殊手

第6章光纤器件--有源器件2-y

Ip N+
RL
输出电压 Vout
光生电流 W = 5~50 m m E ~ Vr / W C d PIN管分布电容
Pin
入射光 hv >Eg
抗反射膜
电极
Ip
Cd
RL
Vout
W

PIN 二极管与 PN 二极管的主要区别是，在 P 和 N 层之间加入了一个 I 层，作为耗尽层。I 层的宽度较宽，约有（5 ~ 50）mm，可吸收绝大多数光子，使量子效率提高，使光生电流增加。 Np Nn
1.0
(2~5)nm
Dl 1/2
GaAlAs: (30~50)nm InGaAsP: (60~120)nm
0.8 相对 0. 光 6 强 0.4
0.02nm
0.2
0 -60 -40
0.2
-20 0 波长 /nm
-20
0 波长 /nm
20
40
60
0 -40
20
40
0 -0.4
-0.2
0
0.2
0.4
波长 /nm
第六章光纤有源器件
1.光调制器 2.光源 3.光探测器 4.光放大器
1. 光调制器

直接调制：信号直接调制光源的输出光强外调制：信号通过外调制器对连续输出光进行调制

直接调制

外调制

直接调制是信号直接调制光源的输出光强。外调制是信号通过外调制器对连续输出光进行调制。用直接调制时，注入电流的变化要非常大，并引入不希望有的线性调频（啁啾）。
2
声光调制器
电极
电极引线电声换能器耦合介质声光介质

通信原理_第6章信道复用和多址技术.

特点：简单，信道利用率低,不稳定。最大吞吐量仅为容量的18.4%。
各种ALOHA方案网络吞吐量 S与提供负载 G的关系如图。
具有捕获效应的S-ALOHA 0.54

归一化信道吞吐量(S)
0.45 0.36 0.27 0.18 0.09 0.00 0.00 0.5

(a) 工作示意图。4个地球站，其中一个为基准站。
基准站任务：为其他各站发射定时信号。基准站也可由某一地球站兼任。帧周期(帧)：所有地球站在卫星内占有的整个时间间隔。分帧（子帧）:每个地球站占有的时隙帧。 (b) 帧结构。帧周期为125μs）或其整倍数。帧:由所有分帧和一个基准站分帧组成。分帧的长度可以一样也可以不一样。由前置码和数据两部分组成。

在FDMA中，是指各地球站占用转发器的频段；

在TDMA中，是指各站占用的时隙；
在CDMA中，是指各站使用的正交码组。
20/48
6.3.1 频分多址

FDMA按频率划分，把各站发射的信号配置在卫星频带内的指定位置上,各中心频率留有保护频带。示意图。
保护频带

转发器频带分配
f A fB
3/48

6.1.1 频分复用
低通滤波器调制器 MOD 带通滤波器 BPF 带通滤波器 BPF 解调器 DEM 低通滤波器 LPF
f1 (t )
LPF
f1 (t )
01
f 2 (t )
消息输入 LPF MOD BPF

f S (t )
主调制器 MOD 信道主解调器 DEM BPF

波分复用的两波道间隔为10 ~ 100nm。当间隔为1 ~ 10nm，甚至1nm以下时，称为密集波分复用（DWDM）。

《光纤通信》原荣第三版第6章复习思考题参考答案

第6章复习思考题参考答案6-1 EDFA的工作原理是什么？有哪些应用方式答：现在我们具体说明泵浦光是如何将能量转移给信号的。

若掺铒离子的能级图用三能级表示，如图6.3.2（a）所示，其中能级E1代表基态，能量最低，能级E2代表中间能级，能级E3代表激发态，能量最高。

若泵浦光的光子能量等于能级E3与E1之差，掺杂离子吸收泵浦光后，从基态E1升至激活态E3。

但是激活态是不稳定的，激发到激活态能级E3的铒离子很快返回到能级E2。

若信号光的光子能量等于能级E2和E1之差，则当处于能级E2的铒离子返回基态E1时就产生信号光子，这就是受激发射，使信号光放大获得增益。

图6.3.2（b）表示EDFA的吸收和增益光谱。

为了提高放大器的增益，应尽可能使基态铒离子激发到能级E3。

从以上分析可知，能级E2和E1之差必须是相当于需要放大信号光的光子能量，而泵浦光的光子能量也必须保证使铒离子从基态E1跃迁到激活态E3。

图6.3.2 掺铒光纤放大器的工作原理EDFA可作为光发射机功率增强放大器、接收机前置放大器，或者取代光-电-光中继器作为在线光中继器使用。

在光纤系统中可延长中继距离，特别适用于长途越洋通信。

在公用电话网和CA TV分配网中，使用EDFA补偿分配损耗，可做到信号无损耗的分配。

另外，EDFA可在多信道系统中应用，因为EDFA的带宽与半导体光放大器（SOA）的一样都很宽（1~5 THz），使用光放大器可同时放大多个信道，只要多信道复合信号带宽比放大器带宽小就行。

EDFA具有相当大的带宽（∆λ = 20~40 nm，或∆f = 2.66~5.32 THz），这就意味着可用来放大短至皮秒级的光脉冲而无畸变。

从光波系统的应用观点出发，EDFA的潜在应用在于它们可放大ps级的脉冲而不发生畸变的能力。

6-2 EDFA有几种泵浦方式？哪种方式转换效率高？哪种噪声系数小答：使用0.98 μm和1.48 μm的半导体激光泵浦最有效。

光纤通信技术教学配套课件彭利标fiber6光电检测与光接收机

2、集成光电检测器：改善性能----OEIC
三、PIN、APD的比较
光电二极管可以是 PIN也可以是APD，要根据应用场合而定。
1、PIN光电二极管
优点：光电转换线性度、工作电压低（几伏至几十伏）、响应速度快。
缺点：无电流增益。
2、APD光电二极管
优点：具有载流子倍增效应、探测灵敏度特别高。
解： 1、 = .e/hυ
= λ /1.24
=0.8×0.85/1.24 =0.55mA/mW
2、 Ip = Pin =1mW×0.55mA/mW =0.55mA
4、响应时间
定义：光检测器对光信号变化响应速度快慢
用光检测器受阶跃光脉冲照射时，输出脉冲前沿的 10% 点到 90% 点之间的时间间隔(即上升时间τ )来衡量。
RIN = PNL2/（P2△f）（1/Hz）
解/Hz， P=10μW =10-5 W，△f=1GHz=109 Hz，LD的平均噪声功率的平方是
PNL2 =P2△f RIN=(10-5 )2×109×10-15=10-16 所以平均噪声功率PNL=(10-16)1/2=0.01μW，灵敏度
二、光接收组件的特性
1.光接收器件的噪声特性
光接收器件的噪声直
接影响光接收机的信噪比(S/N)和通信质量。其噪声主要来自光电检测器的噪声和前置放大器的噪声。
2.光接收组件的灵敏度
灵敏度是指在保证一定通信质量条件下，所能接收的最小信号功率，灵敏度的数值越小，表示接收机的灵敏度品质越高。
组件，大的集成单元称之为模块。
等。
二、分类
1、光发射模块光发射模块是指包括LD及LD驱动电路、保证

光纤通信课后习题解答-第6章--光电检测器和光接收机习题解答

习题解答1、在光纤通信系统中，使用最多的光电检测器有哪些？它们分别使用于什么场合？答：在光纤通信系统中，使用最多的光电检测器包括PINPD 和APD 两种，它们分别使用于短距离小容量光纤通信系统和长距离大容量光纤通信系统。

2、光电检测器是在什么偏置状态下工作的？为什么要工作在这样的状态下？答：光电检测器工作于负偏置状态。

只有工作于负偏置状态，才能使材料的受激吸收占据主导地位，从而完成光电变换功能。

3、在PINPD 中，I 层半导体材料的主要作用是什么？答：通过扩展受激吸收的区域提高光电变换的效率及通过一定的内建电场提高器件的响应速度。

4、简述PINPD 的工作原理。

答：当光照射到PIN 光电二极管的光敏面上时，会在整个耗尽区及耗尽区附近产生受激辐射现象，从而产生电子空穴对。

在外加电场作用下，这种光生载流子运动到电极。

当外部电路闭合时，就会在外部电路中有电流流过，从而完成光电的变换过程。

5、在APD 中，一般雪崩倍增作用只能发生于哪个区域？答：高场区（即雪崩倍增区）。

6、简述APD 的工作原理。

答：当光照射到APD 的光敏面上时，由于受激吸收而在器件内产生出一次电子空穴对。

在外加电场作用下，一次电子空穴对运动到高场区，经过反复的碰撞电离过程而形成雪崩倍增现象，从而产生出大量的二次电子空穴对。

在外加电场的作用下，一次电子空穴对和二次电子空穴对一起运动到电极。

当外部电路闭合时，就会在外部电路中有电流流过，从而完成光电变换过程。

7、光电检测器的响应度和量子效率有什么样的关系？这两个参数相互独立吗？答：响应度从宏观角度描述光电检测器的光电变换效率，而量子效率则从微观角度描述光电检测器的光电变换效率。

所以，响应度和量子效率不是相互独立的参数。

8、光电检测器的暗电流由哪些部分组成？这些组成部分分别对PINPD 和APD 的暗电流有何影响？答：由表面暗电流和体内暗电流组成。

对于PINPD ，表面暗电流远大于体内暗电流。

第6章_波分复用.

2．OXC
(2) OXC ① 基于WDM技术和空分复用技术的OXC ② 基于空分技术和可调光滤波器技术的OXC ③ 基于分送耦合开关的第一类和第二类OXC ④ 基于平行波长的开关的OXC ⑤ 完全基于波长交换的OXC
2．OXC
• 图6-25 OXC的一般结构
2．OXC
• 图6-26 WDM技术和空分复用技术相结合的 OXC的结构
(1) (2)
2．网络生存性策略——保护和恢复（1）保护恢复技术分类 • 按网络中所使用的协议层次进行划分：
– – – – IP层恢复技术 ATM SDH层恢复技术光层恢复技术
• WDM网络的恢复方案又可分为保护倒换和利用 OXC
2．网络生存性策略——保护和恢复 (2) • 冗余度是指网络中总的空闲容量与总工作容量 • 恢复率是指已恢复的通道数占原来失效的总通
6.2 光波分复用技术
6.2.1 WDM、DWDM和CWDM 6.2.2 WDM的特点 6.2.3 WDM与光纤 6.2.4 WDM对光源和光电检测器的要求
6.2.1 WDM、DWDM和CWDM
• DWDM和CWDM技术实际上它们是同一种技术，只是通道间隔不同。 • WDM系统的通道间隔为几十纳米以上，例如最早的1310/1550nm两波长系统，它们之间的波长间隔达两百多纳米，这是在当时技术条件下所能实现的WDM • 随着技术的发展，特别是EDFA（掺铒光纤放大器）的商用化，使WDM系统的应用进入了一个新的时期。
6.2.4 WDM对光源和光电检测器的要求 • 图6-5 波长反馈控制原理示意图
6.3 波分复用系统
6.3.1 波分复用系统结构 6.3.2 WDM系统的基本应用形式 6.3.3 WDM系统中的光监控信道

现代通信技术课六光纤通信PPT优质资料

光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因此其保密性能极好。
连接器件：连接光纤到光源、光检测以渐变型光纤(Graded Index Fiber, GIF) ：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播；
模式色散
单模光纤（Single Mode Fiber， SMF）只能有一道光信号传输，使用单独模式的光信号，无光的信号色散，传输距离会更长，传输
光的色散
结论：白光不是单色光，而是由各种色光混合成的．
光的色
太阳光通过三棱镜后被分解成
七种色光,依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.
散
光纤色散(Dispersion)
光纤中的信号是由不同的频率成分或模式成分构成的，它们是由不同的传播速度，
从而引起比较复杂的色散现象。它是限制传输容量的主要因素。
90º>θ>临界角
1.光从空气中斜射入玻璃中时,
空气
折射光线向靠近法线方向偏
玻璃
折.(填“靠近”或“远离”)
2.一束光线斜射到一块玻璃三棱镜上(如下图),画出光折射的情况.
光所以能在光纤中传输，主要是纤芯和包层的共同作用。
4、突变型(突变型)光纤
突变型光纤(Step Index Fiber, SIF)
模式色散
色度色散(模内色散)
① 定义
同一个导波模式的不同光波长之间的色散
② 产生原因
光源光谱不纯;（材料色散）
光纤石英材料的折射率不是一个常数，而是随光波长的增大而减小; （材料色散）
波导结构与折射率分布等参量有关，使得不同路径光线之间的速度差是一个随传输路径变化的复
杂函数。（波导色散）

光纤通信6第六章光纤通信系统与工程

28
第6章光纤通信系统与工程
对光纤线路码型的要求
① 易于从信号码流中提取时钟分量。要求减少码流中长连“0’和长连“1”个数； ② 码流中直流分量较稳定，以利于接收端的判决。要求码流中“0’’、“‘l”分布均匀；
③ 要求码型有一定规律性，便于对终端站和各中继
站进行不间断业务的误码检测。
29
第6章光纤通信系统与工程
11
第6章光纤通信系统与工程
3.两种数字体系
系列码率（Mb/s) 话路数北美日本体制
PDH
一次群 1.544 24 二次群 6.312 × 4=96 三次群 32.064(日) 44.736(美) × 5=480(日) × 7=672(美) 34.368 × 4=480 四次群 97.728 271.176 × 3=1440 × 3=4032 五次群 397.2 × 4=5760
为了建立世界性的统一标准， ITU－T完成了有关SDH的31个标准：
比特率、网络节点接口、复用结构、复用设备、网络管理、线路系统和光接口、SDH信息模型、网络结构和抖动性能、误码性能、网络保护结构
等
在世界范围内就SDH的基本软硬件问题也达成了一致协议。
16
第6章光纤通信系统与工程
4.光中继器在光纤通信线路上，光纤的吸收和散射导致光信号衰减，光纤的色散将使光脉冲信号畸变，导致信息传输质量降低，误码率增高，限制了通信距离。
6
第6章光纤通信系统与工程
2. PCM端机实现模拟信号到数字信号
转换(A/D转换)，完成PCM
编码，并且按照时分复用的方式把多路信号复接、
合群，从而输出高比特率
的数字信号。 PCM编码包括取样、量化、编码三个步骤。这个过程可以通过下图来说明。

光纤通信第6章光放大器

光功率(dB)
光纤拉曼放大器
同向泵浦
WDM耦合器
反向泵浦
6.3.1 分布式拉曼放大器工作原理和特性
2. 拉曼增益和带宽

斯托克斯（Stokes）频差（ΩR= ωP- ωs）在SRS过程中扮演着重要角色。由分子振动能级确定的ΩR 值决定了SRS的频率（或波长）范围。
1530~1564nm 之间的C波段

6.3 光纤拉曼放大器FRA

人们对FRA的兴趣来源于这种放大器可以提供整个波长波段的放大。通过适当改变泵浦激光波长，就可以达到在任意波段进行宽带光放大，甚至可在1270～1670nm整个波段内提供放大。特别是高功率二极管泵浦激光器的迅猛发展，又为FRA的实现奠定了坚实的基础。
第六章光放大器
概述

光纤通信系统的传输距离受光纤损耗或色散限制。

因此，传统的长途光纤传输系统，需要每隔一定的距离，就增加一个再生中继器，以便保证信号的质量。

光放大器出现之前，光纤通信的中继器采用光－电－光(O-E-O)变换方式。
光放大器（O-O）

WDM系统光－电－光(O-E-O)变换方式
0

v0
1.46
增益带宽宽（约为70nm），有能力放大超窄光脉冲。
TW- SOA的特性
3. 缺点
SOA对极化态非常敏感（增益偏振相关性）。不同极化模式，具有不同的增益G，横电模（TE）和横磁模（TM）极化增益差可能达到5~8dB 起因：由于半导体有源层的横截面呈扁长方形，对横向（长方形的宽边方向）和竖向（长方形的窄边方向）的光场约束不同，光场在竖向的衍射泄漏强于横向，因而竖向的光增益弱于横向。因此光信号的偏振方向取横向时的增益大，取竖向时的增益小。解决方法：采用宽、厚可比拟的有源层设计；

《光纤通信第六章》PPT课件

关系。因此，对于光源功率特性的线性要求，对
系统信噪比的要求，都比较高。由于噪声的累
积，和数字光纤通信系统相比，模拟光纤通信系
统的传输距离较短。但是目前采用频分复用
（FDM）技术，实现了一根光纤传输 100多路电
视节目，在有线电视（CATV）网络中，有巨大
的竞争能力。
Chapter 5 典型光纤传输系统
TV入
箝位电路
同步分离
驱动电路
LED
图 6.6 光发射机方框图
＋Ec
Rc C1
V1
R1 LED
光功率
V2
Re
时间
时间电流
(a)
(b)
图6.7 LED驱动电路的末级及其工作原理
2.
光接收机的功能是把光信号转换为电信号。对光接收机的基本要求是：
(1) 信噪比(SNR)要高；
(2)
(3) 带宽要宽
• 模拟间接光调制优点：提高传输质量、增加传输距离。
• 原因：模拟直接光调制（D-IM）光纤电视传输系统的性能受到光源非线性的限制，一般只能使用线性良好的LED 作光源。 LED入纤功率很小，所以传输距离很短。而模拟间接光强调制基本不受到光源的非线性影响，所以可以采用线性较差、入纤光功率较大的LD作为光源，故传输距离长。
模拟基带DIM光纤电视传输系统光接收机方框图如图6.8所示。
光检测器把输入光信号转换为电信号，经前置放大器和主放大器放大后输出，为保证输出稳定，通常要用自动增益控制 (AGC)。
光检测器可以用PIN-PD或APD。PIN-PD只需较低偏压(10～ 20 V)就能正常工作，电路简单，但没有内增益，SNR较低。
(4) 光功率温度稳定性要好。LED温度稳定性优于LD，用LED作光源一般可以不用自动温度控制和自动功率控制，因而可以简化电路、降低成本。

第6章无源光网络接入技术

核心网
静 /动态授权分配 . . .
ODN 接口功能
ODN
VB5.x
静 /动态授权分配
OAM
公共单元
电源
17
《光纤通信简明教程》原荣
1. OLT功能模块
• 下面以ATM-PON为例，介绍光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）的构成、作用和工作原理。 • OLT由ODN接口单元、ATM复用交叉单元、业务单元和公共单元组成，如图6.2.4所示。 • ODN接口单元完成物理层功能和TC子层功能，主要包括光/ 电和电/光变换、速率耦合/解耦、测距、信元定界和帧同步、时隙和带宽分配、口令识别、扰码和解扰码、搅动和搅动键更新、信头误码控制（HEC）和比特交错校验（BIP8）、比特误码率（BER）计算和运行维护管理（OAM）等，特别是在OLT上行方向要完成突发同步和数据恢复等功能。在具有动态带宽分配（DBA）功能的系统中，ODN还完成动态授权分配功能。为了实现OLT和ODN间的保护切换，OLT通常配备有备份的ODN接口（见6.3节）。 • ATM复用交叉单元完成多种业务在ATM层的交叉连接功能、传输复用/解复用功能、流量管理和整形功能、运行维护和管理（OAM）等功能。在下行ATM净荷中插入信头构成ATM 信元，并从上行ATM信元中提取ATM净荷。
《光纤通信简明教程》原荣 22
6.2.3 光网络单元（ONU）
• ONU处于用户网络接口（UNI）和PON接口（IFPON）之间，提供与ODN的光接口，实现用户侧的端口功能。与OLT一起， ONU负责在UNI和SNI之间提供透明的业务传输。ONU根据用户需要，利用ATM复用交叉连接功能，提供10/100 Base T以太网业务、电路仿真业务（CES）、ATM E1业务和xDSL等业务，从而可实现多业务的综合接入。

光纤通信第5版第6章-光源和光放大器(2)PPT课件

37
❖ 好的激光器应具备的条件：低的阈值电流、高的输出功率及单模工作。
❖ 气体激光器 ❖ 固体激光器 ❖ 半导体激光器
38
LD工作原理
电流注入
hv
P型
有源区
光
N型
解理面
(a)半导体激Biblioteka 器22双异质结： ①阻止有源层的空穴进入n区和其电子进入P区； ②有源层两边的折射率低于有源层，对光场具有很好的约束。
23
SLED
有源层：发光区域有源层中产生的光发射穿过衬底耦合入光纤。凹坑：由于衬底材料的光吸收很大，用选择腐蚀的办
法形成凹坑。接触电极：限定有源层中有源区的面积，大小与纤芯24
6
PN结形成过程动画演示
PN结偏置 PN结正向偏置—— 当外加直流电压使PN结P型半导体的一端的电位高于N型半导体一端的电位时，称PN结正向偏置，简称正偏。 PN结反向偏置—— 当外加直流电压使PN结N型半导体的一端的电位高于P型半导体一端的电位时，称PN结反向偏置，简称反偏。
8
PN结正偏动画演示
第6章光源和光放大器
❖
6.1 发光二极管及其工作特性 6.2 半导体激光器及其工作特性 6.3 窄谱宽和可调谐半导体激光器 6.4 光放大器 6.5 光纤激光器 ❖ 6.5 垂直腔面发射激光器
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
光源要求：
多子进行扩散， PN结呈现低阻、导通状态，
内电场被削弱，PN结变窄
9
PN结反偏动画演示
10
发光二极管工作原理

光通信：第06章光电检测器与光接收机

(2)
所谓光接收机动态范围，就是指在一定误码率或信噪比(有时还要加上信号波形失真量)条件下光接收机允许的光信号平均光功率的变化范围。
6.4 光接收机的噪声
6.4.1
1.
光电检测器上的噪声包括光检测噪声 (有可能与信号强度相关的噪声)、暗电流噪声及背景辐射噪声。
(1) PINPD
由于光的量子性，PINPD的光检测噪声属于光量子噪声。PINPD的光检测噪声可以由下式决定：
式中： D0 为判决阈值； Am 为信号幅度。
6.5.4 影响光接收机灵敏度的
1.
在光纤通信系统中，光接收机接收到的光信号波形是被光纤线路展宽了的信号波形，这种波形将会存在码间干扰。
为了减少码间干扰的影响，必须对接收的信号波形进行滤波均衡，变成没有码间干扰的信号波形(实际中多采用升余弦波)。经过均衡后，光接收机的带宽可以用如下公式表示：
从式(6-4)中可以看出：在工作波长一定时，η与ρ具有定量的关系。
3.
光电二极管的响应速度是指它的光电转换速度。
4.
暗电流主要由体内暗电流和表面暗电流组成。
5. APD
APD的电流增益，即平均倍增因子M 可表示为：
式中：Ip为APD倍增后的光生电流；Ip0是未倍增时的原始光生电流。若无倍增时和倍增时的总电流分别为I1和I2，则应扣除当时的暗电流Id1和Id2后才能求出M。
式中：ε是输出波形的滚降因子。从上式可以看出，光接收机的带宽将大于奈奎斯特带宽。
2.
为了有利于判决，我们希望光接收机输出的信号波形为升余弦波。
3.
由于光源是在一定正向偏置电压下工作的，因此无信号时光接收机仍然能够接收到一定的光功率，这种光信号称为直流光。