第6章光纤通信新技术ppt课件.ppt

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1、7.1光纤放大器7.2光波分复用技术7.3光交换技术7.4光孤子通信7.5相干光通信技术7.6光时分复用技术7.7波长变换技术第7章光纤通信新技术返回主目录第7章光纤通信新技术光纤通信发展的目标是提高通信能力和通信质量，降低价格，满足社会需要。进入20世纪90年代以后，光纤通信成为一个发展迅速、技术更新快、新技术不断涌现的领域。已经实用化或者有重要应用前景的新技术：（1）光放大技术。代替光-电-光再生中继器。（2）光波分复用技术。扩大网络通信的容量。（3）光交换技术。突破电子线路的极限速率20Gb/s，是实现全光通信的关键技术。（4）

2、光孤子通信。改善色散的影响，实现超长距离传输。（5）相干光通信。提高灵敏度，增加传输距离。（6）光时分复用技术。提高传输速率，扩大传输容量。（7）波长变换技术。扩大WDM网络的灵活性和可扩容性。光放大器的发展历史：（1）1980年以后，首先出现了利用半导体技术的半导体光放大器SOA（SemiconductorOpticalAmplifier）的法布里——泊罗型半导体激光放大器，并开始对行波式半导体激光放大器进行研究。（2）另一方面，随着光纤技术的发展，出现了利用光纤非线性效应的光纤拉曼放大器。（3）1987年，英国南安普敦大学和美国AT

3、&TBell实验室报道了离子态的稀土元素铒在光纤中可以提供1.55μm波长处的光增益，这标志着掺铒光纤放大器（EDFA）的研究取得突破性进展。（4）短短几年时间，EDFA迅速走向实用化，由于光纤放大器的问世，在1990年到1992年不到两年的时间里光纤系统的容量增加了整整一个数量级，而在此之前为达到相同的增长却花费了整整8年时间。这明确表明了光放大器的巨大作用，为光纤通信展现了无限广阔的发展前景。种类：(1)半导体光放大器（SOA）半导体光放大器的优点是小型化，容易与其他半导体器件集成；缺点是性能与光偏振方向有关，器件与光纤的耦合损耗大

4、。(2)光纤放大器掺铒光纤放大器（EDFA）分布光纤拉曼放大器（DRA）——非线性光纤放大器卓至飞高公司系列光纤放大器：RF-1550-XXI型EDFARF-1550-XX野外型EDFAEDFASOA7.1光纤放大器光纤放大器的性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损耗很小，因而得到广泛应用。光纤放大器实际上是把工作物质制作成光纤形状的固体激光器，所以也称为光纤激光器。20世纪80年代末期，波长为1.55μm的掺铒(Er)光纤放大器(EDFA：ErbiumDopedFiberAmplifier)研制成功并投入实用，把光纤通信技术水平

5、推向一个新高度，成为光纤通信发展史上一个重要的里程碑。7.1.1掺铒光纤放大器工作原理如图，在掺铒光纤(EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级：其中能级1代表基态，能量最低；能级2是亚稳态，处于中间能级；能级3代表激发态，能量最高。（1）当泵浦(Pump,抽运)光的光子能量等于能级3和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态(1→3)。（2）但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2（无辐射跃迁）。（3）如果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1)，产生受激辐射

6、光，因而信号光得到放大。从掺铒光纤放大器的工作原理可以看出，光放大是由于泵浦光的能量转换为信号光的结果。为提高放大器增益，应提高对泵浦光的吸收，使基态Er3+尽可能跃迁到激发态，图7.1(b)示出EDFA增益和吸收频谱。波长在1.5μm附近时，吸收和增益最大。图7.2(a)示出输出信号光功率和输入泵浦光功率的关系，由图可见，泵浦光功率转换为信号光功率的效率很高，达到92.6%。当泵浦光功率为60mW时，吸收效率［(信号输入光功率-信号输出光功率)/泵浦光功率］为88%。图7.2（b）是小信号条件下增益和泵浦光功率的关系，当泵浦光功率小

7、于6mW时，增益线性增加，增益系数为6.3dB/m。7.1.2掺铒光纤放大器的构成和特性图7.3(a)为光纤放大器构成原理图，主要构成部件及功能为：（1）光隔离器：防止反射光影响光放大器的工作稳定性。（2）光耦合器（波分复用器）：把信号光和泵浦光混合起来。（3）掺珥光纤：长约10~100m，Er3+浓度约为25mg/kg。（4）泵浦光源：形成粒子数反转分布。光功率为10~100mW，工作波长为0.98μm。实用光纤放大器外形图及其构成方框图EDFA构成器件的性能选择：EDFA的增益取决于Er3+的浓度、光纤长度和直径以及泵浦光功率等

8、多种因素，通常由实验获得最佳增益。（1）对泵浦光源的基本要求是大功率和长寿命。波长为1480μm的InGaAsP多量子阱(MQW)激光器，输出光功率高达100mW,泵浦光转换为信号光效率在6dB/mW以上。