光通讯基础培训教材

传输系统与用服技术讨论会,陈伟本部产品事业部传输系统部,白话光通信,3000年前的烽火台；17世纪中叶，发明了望远镜；1791年，法国人发明了信号灯。,光纤通讯史,古代光通信,1880年贝尔发明光话，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是200米；1881年贝尔发表了论文关于利用光线进行声音的复制与产生；贝尔的光话始终没有实用化：1、没有可靠的、高强度的光源；2、没有稳定的、低损耗的传输媒介。,光纤通讯史,现代光通信-光话,1960年，第一台相干振荡光源-红宝石激光器问世；1962年，半导体激光器问世；1970年贝尔实验室制作出可以在常温下连续工作的铝镓砷（AlGaAs）半导体激光器。,光纤通讯史,1970年光纤通信元年,直到60年代中期，优质光学玻璃的损耗仍高达1000dB/km，2x1081J，1047年太阳光能；英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士于1966年发表了一篇论文，提出利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒介；1970年美国康宁（Corning）公司制成损耗为20dB/km的低损耗石英光纤。,光纤通讯史,1970年光纤通信元年,0=0.85um多模光纤通信系统（1977年）；0=1.3um多模光纤通信系统；0=1.3um单模光纤通信系统（1984年）；0=1.55um单模光纤通信系统（80年代中后期）；,光纤通讯史,光纤通信分代,反射：1=1折射：n1sin1=n2sin2全反射：sin1=n2/n1,平面波的反射和折射,n2,n1,1,1,2,在光纤的数值孔径角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面上形成全反射的传播光线就可称为一个光的传输模式。,光纤,光纤的传播模式,高次模基模低次模,多模光纤：突变型光纤渐变型光纤（G.651）单模光纤：标准常规光纤（G.652）色散位移光纤（G.653）非零色散位移光纤（G.655）色散补偿光纤,光纤,光纤的传播模式,光纤,色散,脉冲展宽,T,光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。,吸收损耗本征吸收紫外吸收红外吸收散射损耗瑞利散射,光纤,损耗,光纤,损耗与色散,光纤,色散受限距离,B2*D*L105(Gb/s)2ps/nm,假设光源无啁啾的情况下:2.5Gb/s10Gb/sSMF(G.652)960km60km(D=17ps/km/nm)NZDF(G.655)4800km300km(D=2ps/km/nm)在光源有啁啾的情况下:啁啾对系统传输距离的影响由色散容限参数值表示。如色散容限值为12800ps/nm,SMF（G.652）光纤的色散参量值取D=20ps/km/nm，则该光源的色散受限距离为640公里。,L=CDT/Dkm光源的色散容限CDTps/nm光纤的色散参量值Dps/nm.kmG.6521550nm1720ps/nm1310nm3.55ps/nmG.6551550nm26ps/nm,光纤,色散受限距离简单计算,光纤光接头色散代价光线路光功率损耗冗余光端设备光功率冗余,光纤,光功率损耗,散射影响受激拉曼散射（SRS）受激布里渊散射（SBS）光纤克尔(折射率引起)效应自相位调制（SPM）交叉相位调制（XPM）四波混频（FWM）,光纤,光纤非线性效应,光纤,四波混频FWM效应,信道间相互作用产生新的频率相关参数有信道数、信道间隔和信道功率等,产生信号间干扰;当偏振相关损耗产生的二次效应可能产生PMD与色度色散之间的耦合从而增加色散的统计分量;解决办法之一是改进光纤工艺或在系统输入输出端插入偏振控制器。,光纤,偏振模色散PMD,由光纤的双折射引起,诸如应力、弯曲、扭绞、温度等随机引入,直接调制EA调制LiNbO3调制M-Z(-族)调制,光调制,DWDM复用/解复用器,滤波器型,阵列波导光栅型,耦合器型,34,衍射光栅型,34,1234。,34,34,3,4,34,EDFA结构,980nm,1480nm,EDFA原理,980,nm,1480,nm,N,1,N,3,0,N,2,1550,nm,1550,nm,受激辐射,信号光,泵浦光,WDM光谱特性,波长,相对功率,要求：信道间功率均衡良好的光谱特性（顶平而沿陡）,散射影响受激拉曼散射（SRS）受激布里渊散射（SBS）光纤克尔(折射率引起)效应自相位调制（SPM）交叉相位调制（XPM）四波混频（FWM）,光纤,光纤非线性效应,EDFA增益平坦措施,WDM系统结构,DigitalWarper数字包封,前向纠错FEC;性能监视;信令路由选择和光层保护倒换,DigitalWarper数字包封,以10Gb/s为例:净负荷速率:9