有线传输工程

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1、WTIWireless Technology Innovation Institute1BUPT通信工程师通信工程师 有线传输工程有线传输工程WTIWireless Technology Innovation Institute2概概 要要 光纤通信基本理论 光纤通信的发展及特点 基本光纤系统组成 光发送机、光接收机 光检测器、光放大器 光传送网技术 光层连网概述 同步数字(SDH)传送网技术 WDM光传送网络 WDM光传送网络基本概念 波分复用光纤网络特点WTIWireless Technology Innovation Institute3光纤通信基本理论光纤通信基本理论WTIWirele

2、ss Technology Innovation Institute4 (1) 光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。方式。光纤通信技术是光纤通信技术是30年来迅猛发展起来的高新技术，给世界年来迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。l 1966年，英籍华人高锟（年，英籍华人高锟（C. K. Kao)预见利用玻璃可以制成衰预见利用玻璃可以制成衰减为减为20dB/Km的通信光导纤维（即光纤）。当时世界上最优秀的通信光导纤维（

3、即光纤）。当时世界上最优秀的光学玻璃衰减高达的光学玻璃衰减高达1000dB/Km。l1970年，美国康宁（年，美国康宁（Corning）公司首先研制成衰减为）公司首先研制成衰减为20dB/Km的光的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。通信的研究。WTIWireless Technology Innovation Institute5l高锟博士早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤高锟博士早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰耗的主要因素，后来研究发现衰耗的主要因素，后来研究发现O

4、H离子对衰耗也有重要影响，离子对衰耗也有重要影响，通过限制上面两方面的杂质离子，通过限制上面两方面的杂质离子，1980年，光纤衰减就降低到年，光纤衰减就降低到了了0.2dB/Km，接近理论值。，接近理论值。这就使得长距离的光纤通信成为这就使得长距离的光纤通信成为可能，这在光纤通信史上具有里程碑的意义。可能，这在光纤通信史上具有里程碑的意义。l我国目前也有相当多的公司可以拉制性能很好的通信光纤，比我国目前也有相当多的公司可以拉制性能很好的通信光纤，比如长飞、大唐电信等等。如长飞、大唐电信等等。l不同种类的光纤也相继研发出来，比如不同种类的光纤也相继研发出来，比如色散位移光纤、保偏光色散位移光纤、

5、保偏光纤、掺杂光纤、塑料光纤、光子晶体光纤等等。纤、掺杂光纤、塑料光纤、光子晶体光纤等等。WTIWireless Technology Innovation Institute6l 目前，半导体激光器不仅可以在室温下工作，而且其直目前，半导体激光器不仅可以在室温下工作，而且其直接调制速率可以达到接调制速率可以达到10Gbit/s乃至更高，逐渐满足了高乃至更高，逐渐满足了高效率、高速率、低啁啾、大功率、长寿命等要求。光纤效率、高速率、低啁啾、大功率、长寿命等要求。光纤与光源的逐年进步解决了衰减和色散问题，其结果是增与光源的逐年进步解决了衰减和色散问题，其结果是增加了光纤系统的通信容量。加了光纤系

6、统的通信容量。l 光探测器发展异常迅速。光探测器发展异常迅速。 (2)光纤通信系统中使用的光源经历了从发光二极管到半导光纤通信系统中使用的光源经历了从发光二极管到半导体激光器的进步。光探测器也达到了体激光器的进步。光探测器也达到了GHz的响应灵敏度。的响应灵敏度。WTIWireless Technology Innovation Institute7l 光放大器都是由增益介质、能源、输入输出耦合结构组成。根光放大器都是由增益介质、能源、输入输出耦合结构组成。根据增益介质的不同，目前主要有两类光放大器：据增益介质的不同，目前主要有两类光放大器： (3) 90年代初，光放大器的问世引起了光纤通信技

7、术的重大年代初，光放大器的问世引起了光纤通信技术的重大变革，这在光通信史上具有里程碑的意义。它节省了光电变换变革，这在光通信史上具有里程碑的意义。它节省了光电变换的中继过程，而且实现了波长透明、速率透明和调制方式透明的中继过程，而且实现了波长透明、速率透明和调制方式透明的光信号放大，从而诞生了采用波分复用（的光信号放大，从而诞生了采用波分复用（WDM）技术的新）技术的新一代光纤系统商用化。一代光纤系统商用化。 一类是用活性介质一类是用活性介质，如半导体材料和掺稀土元素（如，如半导体材料和掺稀土元素（如Nd，Sm， Ho，Er，Pr，Tm和和Yb）的光纤，利用受激辐射机制实）的光纤，利用受激辐射

8、机制实现光的直接放大，如半导体激光放大器和掺杂光纤放大器；现光的直接放大，如半导体激光放大器和掺杂光纤放大器；一类是基于光纤的非线性效应一类是基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直，利用受激散射机制实现光的直接放大，如光纤喇曼放大器和光纤布里渊放大器。接放大，如光纤喇曼放大器和光纤布里渊放大器。WTIWireless Technology Innovation Institute8l 在光纤放大器被新一代波分复用系统广泛使用的同时，光纤放大器在光纤放大器被新一代波分复用系统广泛使用的同时，光纤放大器的研究和开发也在不断进步。的研究和开发也在不断进步。l 最近五年，技术上已经成熟的多种

9、类型的光放大器（最近五年，技术上已经成熟的多种类型的光放大器（EDFA、GS-EDFA、TDFA、GS-TDFA和和RFA）已经覆盖了）已经覆盖了1365-1650nm波长范波长范围，使得在上述范围内实施波分复用成为可能。围，使得在上述范围内实施波分复用成为可能。l 拉曼放大器（拉曼放大器（RA）利用了光纤中的拉曼散射效应实现光信号的放大。）利用了光纤中的拉曼散射效应实现光信号的放大。由于受激拉曼散射效应的阈值很高，随作近年来大功率半导体激光器由于受激拉曼散射效应的阈值很高，随作近年来大功率半导体激光器的研制成功，这项光放大技术已经开始走向实用。的研制成功，这项光放大技术已经开始走向实用。l光

10、通信窗口新的划分：光通信窗口新的划分：1570-1604nm称为称为L波段，短于波段，短于1525nm的波的波长范围称为长范围称为S波段，这个波段因为全波光纤的研制成功可以扩展到波段，这个波段因为全波光纤的研制成功可以扩展到1365nm。这两个波段又可以分别称为光通信的第。这两个波段又可以分别称为光通信的第4窗口和第窗口和第5窗口。窗口。WTIWireless Technology Innovation Institute9 工作波长为工作波长为0.85m多模光纤光通信系统；多模光纤光通信系统； 工作波长为工作波长为1.3m多模光纤光通信系统和单模光纤光通信系统；多模光纤光通信系统和单模光纤光

11、通信系统； 工作波长为工作波长为1.55m单模光纤光通信系统。而色散位移光纤（单模光纤光通信系统。而色散位移光纤（DSF，G.653）是应用于第三代光纤通信系统的一项重要成就。普通单模）是应用于第三代光纤通信系统的一项重要成就。普通单模光纤的零色散点在光纤的零色散点在1.31m附近，色散位移光纤将零色散点从附近，色散位移光纤将零色散点从1.31m移到移到1.55m，有效地解决了，有效地解决了1.55m光通信系统的色散问光通信系统的色散问题。题。 总之，在数十年的发展过程中，光纤通信系统经历了三代：总之，在数十年的发展过程中，光纤通信系统经历了三代：WTIWireless Technology