光网络第二章全光传输(一)课件.ppt

1、信息源信息源光调制器光调制器电子探测器电子探测器带通滤波器带通滤波器PDONN光发送机光发送机光接收机光接收机点到点光连接示意图点到点光连接示意图纤芯纤芯包层包层涂覆层涂覆层护套护套n1n2n2n1n2层绞式层绞式光缆的结构类似于传统的电缆结构方式，故又称为古典式光缆。骨架式骨架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的槽中，槽的横截面可以是 V形、U 形或其他合理的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空槽可放置510根一次涂覆光纤。束管式束管式结构的光缆近年来得到了较快的发展。它相当于把松套管扩大为整个缆芯，成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。带状式带状式结构的光缆首先将一次涂覆的光纤放入塑料带内做成光

2、纤带，然后将几层光纤带叠放在一起构成光缆芯。m阶跃折射率光纤阶跃折射率光纤溅变折射率光纤溅变折射率光纤ITUC波段波段常规波段常规波段15301565损耗(dB/km)150THz50THzC波段L波段0.851.01.21.3851.551.6波长(m)12NC波段的通道划分以以G.652、G.655和和G.656光纤为例光纤为例模场直径(MFD)：光功率为e-2E0时的光场半径宽度(E0为轴心 的光功率)，即光纤截面的光斑尺寸。电场分布一般近似为高斯分布，可以得到模场直径为：mmmn纤芯同心度误差指光纤模场中心与包层中纤芯同心度误差指光纤模场中心与包层中心之间的距离。心之间的距离。m有效截

3、止波长有效截止波长ccjcc是系统的最低工作波长ssccscjcjcj)(A)(/)(log10)(2110PPA)(LA/)()(n原因：吸收衰减、瑞利散射、波导的不完善性原因：吸收衰减、瑞利散射、波导的不完善性OH-离子吸收峰离子吸收峰瑞利散射瑞利散射紫外线吸收带紫外线吸收带红外线吸收红外线吸收)(m波长吸收衰减吸收衰减OH-吸收吸收跃迁金属离子的吸收跃迁金属离子的吸收玻璃的本征吸收玻璃的本征吸收高阶模比低阶模容易发生宏弯损耗，因此有时可用弯曲的办法滤掉高阶模消逝场q qq qqq qcqRCladdingCore场分布微弯的原因：光纤的生产过程中的带来的不均成缆时受到压力不均使用过程中由

4、于光纤各个部分热胀冷缩的不同导致的后果：造成能量辐射损耗高阶模功率损耗低阶模功率耦合到高阶模减小微弯的一种办法是在光纤外面一层弹性保护套弯曲损耗随模场直径增加显著增加光纤弯曲带来额外损耗宏弯损耗微弯损耗基本损耗1310wmDDD一般来说材料色散的影响大于波导色散：|Dm|Dw|波导色散特性波导色散特性取决于光纤的特性，如：芯径a，相对折射率差以及折射率分布等，因此可以通过改变光纤特性来改变其色散特性。色散的改变主要集中在零色散波长的位移和色散平坦两方面。)(D)(D00)(D0SDDSRDS 光纤的总色散光纤的总色散:色散平坦光纤色散位移光纤1310nm最优化光纤色散平坦光纤色散位移光纤n由于

5、光信号的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的色散称模色散，又叫偏振色散。极化模色散本征光纤双折射随机的偏振模耦合双折射的光通信器件 极化模色散产生的原因ITU-T关于单模光纤的技术规范关于单模光纤的技术规范是光功率面积光纤中光通道的平均截是光纤有效面积，表示数，单位为是光纤非线性折射率系是光纤正常折射率PAWmnnPAnnneffeff/2202022),(),(qqqqqqrdrdrIrdrdrIArreff光脉冲的前后沿代表了时变的强度变化，光脉冲的前后沿代表了时变的强度变化，从而产生时变的从而产生时变的 折射率，这已时变的折折射率，这已时变的折射率变化会调制发送波长的相位，导致

6、受射率变化会调制发送波长的相位，导致受调光脉冲的光谱展宽。这种现象称为自相调光脉冲的光谱展宽。这种现象称为自相位调制位调制(SPM)。SPM使得脉冲波形前沿部分频率降低使得脉冲波形前沿部分频率降低,脉冲后沿脉冲后沿部分频率升高部分频率升高.n对于正常色散对于正常色散(负色散负色散)光纤光纤n对于反常色散对于反常色散(正色散正色散)光纤光纤effA主要对策：主要对策：减少光纤的色散减少光纤的色散 增大光纤的有效截面积增大光纤的有效截面积SPM既能发生在单一信道系统中也能发生在多信道系统既能发生在单一信道系统中也能发生在多信道系统中。而中。而XPM仅在多信道系统中才发生。仅在多信道系统中才发生。在

7、在DWDM系统中，某信道的系统中，某信道的XPM是其它信道共同作用是其它信道共同作用的结果。的结果。XPM已成为已成为DWDM系统主要的功率限制因素之一。系统主要的功率限制因素之一。XPM与信道间隔以及信道数有关，大的信道间隔，加快与信道间隔以及信道数有关，大的信道间隔，加快了信道间的走离，有助于减小了信道间的走离，有助于减小XPM。由于各信道之间偏振态的随机性，由于各信道之间偏振态的随机性，XPM又呈现出复杂的又呈现出复杂的统计特性。统计特性。)/(2MDBAf自发辐射噪声自发辐射噪声1f2f3f113f213,123f112f223f312,132f321,231f332f331f221f

8、频率产生的混合物三个信号的四波混频所2/)1(2NNkji为通道间隔光纤的色度色散为光纤有效面积为通道输入功率数为光纤非线性折射率系DAPnDAPneffeff2222)(影响影响FWM效率效率 的最敏感的因素是的最敏感的因素是波长间隔波长间隔42024110100通道间隔nm0.2nm5.1nm0.1)/(kmnmps色散)/(4sGbitWDM容量波长光孤子通信光孤子通信SRSSRS的阈值功率的阈值功率(1W)(1W)较高。由于光波系统中的注入功率一般较高。由于光波系统中的注入功率一般低于低于10mW10mW，因此，因此SRSSRS一般对光纤损耗不起作用。一般对光纤损耗不起作用。SBSSBS门限功率是所有非线形因素中最低的门限功率是所有非线形因素中最低的(几几mw)mw)，因而对容许传输的光功率有很大限制。，因而对容许传输的光功率有很大限制。SBSSBS的门限与通道数无关。的门限与通道数无关。表示待定表示影响不大，表示代价减小，表示代价增加，注：*800100012001400160018000.51.01.52.52.0波长波长(nm)衰减衰减(dB/km)典型单模光纤的衰减谱典型单模光纤的衰减谱OH吸收吸收当今世界范围的光纤通信系统当今世界范围的光纤通信系统海底光缆及洲际通信网