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1、第10章 光纤通信新技术简介,一、概述,1、发射端:利用先进的调制方式（ASK、FSK、PSK）(不是IM/DD) 2、接收端：用外差接收构成的一种新型光纤通信系统。,10.1 相干光纤通信系统,二、相干光通信系统组成,光发射机、光纤和光接收机（注意与IM/DD的区别）。,混频,ASK/FSK/PSK,1、系统组成,2、相干光发射机,1）发射机的组成框图：,ASK/FSK/PSK,2）调制方式,相干光发射机中的光调制器根据调制方式的不同，可分为： ASK、FSK、PSK,3）调制方式的比较,ASK方式最简单，缺点是要损失一部分光源功率，通断消光比不理想，耦合时所附加的插入损耗较大。 FSK方式
2、的一个突出优点是无需外部调制器，可对半导体激光器进行直接注入电流调制，但这种方式对激光器要求较高。 PSK方式的接收灵敏度最高可达20光子/比特，适用于长距离无中继传输，但它对光源的线宽要求极高。,3、光纤,单模光纤作为一种传输媒介，其作用是将已调光波从发送端传送到接收端，传送模式为基模传输。,4、光接收机,数字式相干光接收机的组成框图,相干光纤通信系统与IM-DD系统比较其优点： 1）光接收机灵敏度高，中继距离长 2）频率选择性好，通信容量大 3）具有多种调制方式,三、相干光通信系统的优点,四、相干光通信系统的关键技术,1光源的稳定技术 外差接收的混频过程是信号光和本振光差拍，对信号光源和本
3、振光源的频率稳定度要求都非常高。要求为10-510-6以上，频率漂移在10MHz以下。 2光调制技术 相干光调制分：半导体激光器直接调制和光波导型外调制。要求载波光源的单色性非常好，否则将引起相位噪声的增大。,3光波的极化稳定 在外差式光接收机中，当信号光与本振光有相同的偏振方向(即匹配)时，才能有比较高的接收灵敏度。不稳定的因素有光纤截面几何形状不均匀，光纤内部应力不均匀、光纤弯曲，扭绞、振动、受压等。在光纤制造时要采取一系列措施，如制造极化保持光纤等。 4接收机性能 相干光通信的接收技术包括光的接收技术和中频之后的各种制式的解调技术，接收机仍是相干通信的关键技术，它的稳定性、可靠性及成本等
4、是实用化的关键。,要实现相干光纤通信，还需要解决几项关键性的技术问题,一、光孤子通信起源,1、定义： 孤子（Soliton）又称孤立波，是一种特殊形式的超短脉冲，在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变的脉冲状行波。 也有人把孤子定义为：孤子与其他同类孤立波相遇后，能维持其幅度、形状和速度不变。,10.2 光孤子通信技术,2、发展过程,1834年英国海军工程师Scott Russel观察到河面上船过后隆起的水波可以保形传输，从此揭开了孤子理论的研究序幕。,1973年，Hasegawa与Tappert一起从理论上证明了光孤子脉冲能在光纤中保形传输这一现象，能否将光孤子作为一种信息载体用于高速通信呢
5、？,二、光孤子通信基本原理,1、光孤子：(Optical Soliton)是一种具有双曲正割形状的光脉冲，这种脉冲在光纤中传输是利用光纤的群速度色散（GVD）和非线性作用中的自相位调制（SPM）两种影响达到平衡时，能保持原来的形状传输。利用光孤子的这种特性，可以实现超长距离、超大容量的光通信。,三、光孤子通信研究进程,20世纪90年代前，孤子技术在实验室完成的； 1995年后开始现场试验和实用化研究。 现已经日趋成熟并已引起工业界和电信运营商的高度重视，它将是下一代光纤通信的主流方式。,一、光交换的基本原理,电子交换 光转换成电（交换）转换成光传输 光交换-三种交换方式,10. 3 全光通信,
6、1、空分光交换,在空间域利用光开关进行转换-P213,2、时分光交换,时隙互换,3、波分光交换,波长交换,4、复合光交换,同时采用三种交换(两种)方式-复合光交换 习题：P215 9-5（空分、时分、波分 ） 9-6（同时采用2-3种）,1、全光网的概念,全光网是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）、分叉复用（OADM）、掺铒光纤放大器（EDFA） 。,10. 3 全光通信,2全光网的基本结构,可以分为： 光网络层和电网络层。 光网络层的拓扑结构可以是环
7、形、星形和网孔形等，交换方式各采用空分、时分或波分光交换。目前国际上所试验的全光网更注重于波分光交换的应用。,3、全光网络的关键技术 1）光交叉连接设备（OXC） 2）光分插复用器（OADM） 3）掺铒光纤放大器（EDFA）,4、全光网的管理、控制和运作 1） 网络层与传输层一致的问题。 2） 使用新的监控方法的问题。 3） 协调处理好不同系统、不同传输层之间关系的问题。,5、全光网的特点, 全光网通过波长选择器来实现路由选择，即以波长来选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式具有透明性的优点。 全光网不仅可以与现有的通信网络兼容，而且还可以支持未来的宽带综合业务数字网以及网络的升级。, 全光网络具备可扩展性。可同时扩展用户、容量和种类。 全光网还具备可重构性，动态地改变网络结构，可为突发业务提供临时连接，从而充分利用网络资源。 全光网的光网络层有许多光器件，可靠性高，维护费用低。,小 结,1、相干光通信系统概念、优点及组成。 2、光孤子的概念。 3、全光网概念及关键技术。,
