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课程总结,光纤通信技术,王建萍 信息光电子研究所 清华大学电子工程系,一、光发射机,激光器是一种阈值器件。 激光器的瞬态特性影响着调制信号的质量。 调制码型：NRZ、RZ、CRZ、CSRZ 前向纠错（FEC）是数字通信系统中应用的基本差错控制方式之一，其原理是发端在信息比特后附加冗余的校验比特，即进行编码，接收端译码的同时，在纠错能力范围内，自动纠正传输中的错误，而无需信息的重发。其编码增益能给系统提供几个dB的富裕度。PMD,二、光 纤,光纤的损耗； 光纤的色散； 光纤的非线性,色散展宽是提高通信速率的主要障碍,图 1,图 2,色散诱导啁啾,光纤中的非线性自相位调制,折射率：,附加相移：,附加频移：,色散与非线性自相位调制共同作用,色散与非线性自相位调制共同作用,无损光纤中的光脉冲传输,无损光纤中的光孤子传输,图 8,图 9,图 10,图 11,无损光纤中的光孤子传输,光孤子：利用非线性平衡色散效应,缺点：维持色散与非线性间的平衡条件过于精细，利用非线性带来其它副作用,多种非线性效应共同作用,色散限制,WDM,孤子,色散位移光纤,普通单模光纤,非线性限制,非零色散位移光纤,L波段WDM,OTDM,新型光纤,PMD限制,WDM/ETDM+OTDM,PMD补偿技术,光纤的其它限制及解决方案,L+，S，S+,改善PMD特性的光纤,色散补偿,提升容量方法：单信道比特率提高,OTDM 原理,提升容量方法：多波段,光发射机,光发射机,光发射机,光发射机,N,1,2,3,光接收机,光接收机,光接收机,光接收机,N,1,2,3,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,WDM(波分复用),L波段放大器，（L波段EDFA+拉曼放大器） L波段的各种光子器件： LD， WDM， 隔离器 DCF!?,提升对L波段的器件要求,面临的问题,多波段带来的问题：非线性,开辟新窗口(L-Band) 物理效应: 宽频带导致的SRS. 光纤非线性 增加信道密度 物理效应: FWM, XPM 光纤非线性,非线性不可完全补偿，它将恶化OSNR，成为WDM系统容量提高的主要限制，它源于,面临的问题,几种技术方案,拉曼分布放大FRA 前向纠错技术FEC 传输光纤 信号调制格式 新型可调谐器件 如何应对PMD？补偿？好光纤？ 3R再生,三、光器件,激光器（可调谐） 放大器（增益均衡） 调制器 探测器（波长选择） 光隔离器 环行器 光开关 波长变换器 上下话路器 分束/合束器 波分复用/解复用器 滤波器,受激辐射 非线性效应 半导体光电效应 基于晶体的电光、磁光、声光效应 基于波导的电光、磁光、声光效应 基于光纤的电光、磁光、声光效应 微机械 干涉 波导或光纤中的模式耦合,光电子器件的新进展,光通信器件是光通信系统的基础，没有器件就没有系统，往往一个新器件的出现可以引起整个系统的重大革新。目前器件的发展和升值方向为： 波长可选择、可调谐：多波长激光源、可调谐光探测器、波分复用/解复用器、波长转换器、增益平坦光放大器、光开关矩阵、可调色散补偿器、可调谐光滤波器 集成化:多功能集成、有源和无源集成 小型化、智能化：能灵活地动态控制 全光纤化（基于光纤光栅）和半导体功能器件集成化 高可靠：通信设备要求连续使用寿命25年 产品走向：市场、技术难度、成本(backbone-metro-access),下一代WDM网络中的光通信器件,S波段和L波段应用的光通信器件 基于技术组合的用于超密集波分复用的光通信器件(如：WDM和光开关可组合成一个全光的波长路由器） 用于城域网的WDM器件：低价、可扩展和分插复用 用于40Gb/s系统的光通信器件：低色散，宽带宽的波分复用器件、动态增益均衡、动态色散控制 用于全光网的光通信器件：动态波长的提供,四、光接收机,光接收机的灵敏度 灵敏度恶化功率代价 误码率曲线 眼图,Transponder,五、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 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 网络化,系统与网络,系统与网络的研究中，目前关注的热点有： 如何扩大系统的容量速率、带宽、波长密集度； 如何延长中继的跨距采用什么光纤和放大器