清华大学-光纤通信技术详解PPT课件

.,1,课程总结,光纤通信技术,王建萍jpwang信息光电子研究所清华大学电子工程系,.,2,.,3,一、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,.,4,.,5,二、光纤,光纤的损耗；光纤的色散；光纤的非线性,.,6,色散展宽是提高通信速率的主要障碍,图1,图2,.,7,.,8,色散诱导啁啾,.,9,.,10,光纤中的非线性自相位调制,折射率：,附加相移：,附加频移：,.,11,色散与非线性自相位调制共同作用,.,12,色散与非线性自相位调制共同作用,.,13,无损光纤中的光脉冲传输,.,14,无损光纤中的光孤子传输,图8,图9,.,15,图10,图11,无损光纤中的光孤子传输,.,16,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,.,17,多种非线性效应共同作用,.,18,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,.,19,提升容量方法：单信道比特率提高,OTDM原理,.,20,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),.,21,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,.,22,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,.,23,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,.,24,.,25,三、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,.,26,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),.,27,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,.,28,四、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,.,29,.,30,.,31,.,32,五、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1022Channel展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band超长无中继450kmwithremoteAmp超长传输距离网络化,.,33,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