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1、第五章光纤通讯线路主要内容光通讯线路组成点到点链路的设计多路信号复用光放大器波分复用线路误码特性5.1 光通讯线路组成1、点到点单用户线路光发送机光接纳机光发送机光接纳机光发送机光接纳机光接纳机光发送机光缆光缆光端机光端机2、点到点多用户线路多路信号复用多路信号解复用多路信号复用多路信号解复用光端机光端机电端机电端机电源公务、管理3、远间隔线路光端机光端机电端机电端机中继站中继站远间隔信号损耗衰减中继站的作用：1光信号放大2光信号脉冲再生中继方式：1光信号直接放大-光放大器2光端机光端机光端机4、远间隔光通讯链路终端站中继站分路站枢纽站为了节约建立本钱，往往是一缆多对光纤，并行传输,m对为了防
2、止线路缺点中断，往往留有备份线路因此线路中，应有线路质量检测和倒换设备复用段、数字段中继段当发生线路缺点中断时，在该复用段倒换线路-用备份线路替代任务线路5.2 点到点链路的设计设备主要器件参数确实定,设备选型系统速率确实定路由设计 中继间隔确实定损耗限制系统色散限制系统链路中继间隔设计损耗限制系统中继间隔计算公式从光源耦合进尾纤的光功率接纳机灵敏度衔接器损耗光纤衰减dB/kmL 传输间隔 熔接损耗dB/km功率代价-计算灵敏度时没有思索的一些要素功率余量-老化使系统性能的下降消光比激光器强度噪声方式噪声方式分配噪声反射噪声频率Chirp定时抖动色散引起的脉冲峰下降链路总的展宽时间等于各个要素
3、引起的脉冲展宽时间的平方和的平方根限制系统数据速率的根本要素是：发送机展宽时间；光纤群时延色散GVD展宽时间；光纤模间色散展宽时间；接纳机展宽时间。展宽时间预算色散限制确定光纤链路中色散限制的常用方法是进展系统展宽时间分析。普通情况下，一条数字链路的总展宽时间劣化不能超越NRZ非归零比特周期的70%，RZ归零比特周期的35%。单模光纤的群时延展宽时间为损耗限制系统色散限制系统5.3 多路信号复用技术1、多路信号复用方式的分类FDMTDMCDM多路电信号复用方式多路光信号复用方式WDM-DWDM(OFDM)OTDMOCDM频分复用时分复用码分复用密集波分复用2、TDM同步时分复用准同步时分复用异
4、步时分复用在频域划分子信道在时域划分子信道正交编码，不同信道码型正交收发同步时钟时钟同步时分复用异步时分复用PDHSDHATMIP3、PDH速率等级数字复用等数字复用等级包含包含64Kb/s信道的信道的数目数目数据率（数据率（Mb/s）北美北美欧洲欧洲日本日本010.0640.0640.0641（次群）（次群）241.5541.554302.048483.1523.1522（次群）（次群）966.3126.3121208.4483（次群）（次群）48034.36832.06467244.376134491.053144097.7284（次群）（次群）1920139.2644032274.176
5、5760397.200一次群二次群三次群四次群4、PDH数字复接正码速调整速率调整同步复用定时系统时钟帧同步发生器分路恢复定时提取低速码流高速码流5.4光放大器光信号在光纤中传输时，会遭到光纤衰减和色散等要素的影响。光放大器的根本原理是利用受激辐射或受激散射来实现光信号的放大。传统的光纤通讯系统在间隔一定的间隔设置中继器，对由于衰减和色散引起的信号劣化进展再生，但光/电/光方式再生的中继器曾经不能顺应高速率长间隔光纤通讯系统的要求。抑制光纤衰减的最有效的措施就是运用光放大器。1、光放大器类型2、光放大器的根本原理、光放大器的根本原理光放大器的根本原理是受激辐射或受激散射效应，其根本机制和激光器
6、的发光原理非常类似。实践上，可以将光放大器了解为是一个没有反响或反响较小的激光器。对于某种特定的光学介质，当采用泵浦电能源或光能源方法，到达粒子数反转时就产生了光增益，即可实现光放大。普通来说，光增益不仅与入射光频率波长有关，也与放大器内部光强度有关。3、光放大器的主要参数、光放大器的主要参数1.泵浦和增益系数2.增益谱宽与放大器带宽3.增益饱和和饱和输出功率4.放大器噪声4、掺铒光纤放大器EDFAEDFA，ErbiumDopedFiberAmplifier掺铒光纤能放大光信号的根本原理在于铒离子能吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转，当波长为1.55m的信号光经过已被激活的掺铒光纤时，亚稳态上的
7、粒子以受激辐射的方式跃迁到基态。对应于每一次跃迁，都将产生一个与激发该跃迁的光子完全一样的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。1EDFA的任的任务原理原理基态亚稳态激发态铒离子的能级EDFA主要由掺铒光纤EDF、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成2EDFA组成输入功率dBm0-20-1001020输出功率(dBm)输出饱和光功率输入功率dBm4EDFA特性特性1. 增益特性增益特性2. 增益系数增益系数增益系数3. 噪声特性噪声特性EDFA的输出光中，除了有信号光外，还有自发辐射光，它们一同被放大，构成了影响信号光的噪声源。EDFA的噪声主要有以下四种：信号光的散粒噪声；被放大的
8、自发辐射光的散粒噪声；自发辐射光谱与信号光之间的差拍噪声；自发辐射光谱间的差拍噪声。以上四种噪声中，后两种影响最大，尤其是第三种。噪声是决议EDFA性能的主要要素。衡量EDFA的噪声特性可用噪声指数F来度量。EDFA根本配置构造根本配置构造EDFA的内部按泵浦方式分，有三种根本的构造：即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。同向泵浦信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入的构造，也称为前向泵浦。反向泵浦信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤的结构，也称后向泵浦。双向泵浦同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的构造。EDFA的运用的运用在长间隔、大容量、高速率光纤通讯系统中，EDFA有多种运用方式，其根本
9、作用是：1延伸中继间隔，使无中继传输达数百公里。2与波分复用技术结合，可迅速简便地实现扩容。3与光孤子技术结合，可实现超大容量、超长间隔光纤通讯。根本运用方式用于WDM系统中的EDFAEDFA对光光纤传输系系统的影响的影响非线性问题光浪涌问题色散问题光纤线路的长期可靠性问题5.5波分复用技术WDM，WavelengthDivisionMultiplexing1光波分复用的根本概念2WDM系统的特点3WDM系统的根本构造与任务原理4光波分复用系统的关键技术光波分复用WDM，WavelengthDivisionMultiplexing技术是在一根光纤上能同时传送多波长光信号的一项技术。1、光波分复
10、用的根本概念它是在发送端将不同波长的光信号组合起来复用，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进展传输，在接纳端又将组合波长的光信号分开解复用并作进一步处置，恢复出原信号送入不同的终端。因此，此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用WDM技术。单模光纤的带宽100nm100nmDWDM把在光纤同一低损耗窗口中信道间隔较小的波分复用称为密集波分复用。两个波长之间的间隔为0.8nm、1.6nm或更低。密集波分复用DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing1550nm波长WDM系统的根本方式系统的根本方式1.双纤单向传输2.单纤双向传输3.光分路插入传输双纤单向传输
11、单纤双向传输光分路插入传输TTTRR波分复用器也称合波器Multiplexer解复用器(也称为分波器De-multiplexer)光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机光发射机光发射机光发射机N123光接纳机光接纳机光接纳机光接纳机N123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2、WDM系统的特点系统的特点充分利用光纤的带宽资源可以在一根光纤同时传输多种电信业务可实现单纤双向传输节省大量光纤降低器件的超高速
12、要求适用于多种网络方式引入宽带业务方便高度的组网灵敏性、经济性和可靠性3、 WDM系统总体构造系统总体构造光波长的分配目前在SiO2光纤上，光信号的传输都在光纤的两个低损耗区段，即1310nm和1550nm。但由于目前常用的EDFA的任务波长范围为15301565nm。因此，光波分复用系统的任务波长应该在15301565nm。在这有限的波长区内如何有效地进展通路分配，关系到提高带宽资源的利用率及减少相邻通路间的非线性影响等。标称中心频率和最小通路间隔为了保证不同WDM系统之间的横向兼容性，必需对各个通路的中心频率进展规范。标称中心频率是指光波分复用系统中每个通路对应的中心波长。目前国际上规定的
13、通路频率是基于参考频率为193.1THz，最小间隔为100GHz的频率间隔系列。16通路和通路和8通路通路WDM系统中心频率系统中心频率通路分配表WDM系统要处理的技术问题系统要处理的技术问题1.光源的波长准确度和稳定度问题2.光信道的串扰问题3.光纤色散对传输的影响问题4.光纤的非线性效应问题5.EDFA的动态可调整增益与锁定问题6.EDFA的增益平坦问题7.EDFA的光浪涌问题8.EDFA级联运用时的噪声积累问题光波分复用系统的关键技术1.光源技术-波长准确度和稳定度高的LD2.多复用低串扰的合波分波器3.光纤的色散补偿技术4.频带宽、增益平坦，动态可调整增益与锁定的EDFA光源技术对WD
14、M系统采用的光源技术主要有：波长可调谐激光器波长可调谐滤波器高精度光源外调制技术光波分复用/解复用器与光滤波器技术光波分复用/解复用器WDM/DWDM是波分复用系统的关键器件。其功能是将多个波长不同的光信号复合后送入同一根光纤中传送解复用器将在一根光纤中传送的多个不同波长的光信号分解后送入不同的接纳机解复用器。波分复用器和解复用器也分别被称为合波器和分波器.光波分复用器/解复用器性能的优劣对于WDM系统的传输质量有决议性的影响，其性能目的有插入损耗和串扰。WDM系统对光波分复用器/解复用器的特性要求是损耗及其偏向要小，信道间的串扰要小，通带损耗平坦等。1. WDM/DWDM器的构造原理器的构造
15、原理WDM器件类型熔锥光纤型WDM/DWDM干涉滤波器型WDM/DWDM光栅型WDM/DWDM集成光波导型WDM/DWDM干涉滤波器型DWDM器件原理光栅型DWDM器件原理平面阵列波导光栅型波分复用器2. WDM/DWDM器件性能器件性能插入损耗隔离度回波损耗任务波长范围通路带宽5.4光通讯线路性能目的误码性能和抖动性能误码率与通话质量误码率通话质量106感觉不到干扰105在低话音电平范围内感觉轻微干扰104在低话音电平范围内有个别“咯咯”声103在低话音电平范围内都感觉有干扰102强烈干扰，听懂程度明显下降0.5几乎听不懂如何测试SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDM
16、EDIADigitaltransmissionsystemsDigitalnetworksQualityandavailabilitytargetsErrorperformanceofaninternationaldigitalconnectionoperatingatabitratebelowtheprimaryrateandformingpartofanintegratedservicesdigitalnetwork低于基群速率的国际数字衔接的误码性能ITU-TRecommendationG.821INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNIONITU-TG.821T
17、ELECOMMUNICATIONSTANDARDIZATIONSECTOROFITU(08/96)1、HRX HypotheticalReferenceConnection2、Parameterserrored second (ES)Itisaone-secondperiodinwhichoneormorebitsareinerrorseverely errored second (SES)Itisaone-secondperiodwhichhasabiterrorratio1.10-3errored second ratio (ESR)TheratioofEStototalsecondsin
18、availabletimeduringafixedmeasurementintervalseverely errored second ratio (SESR) TheratioofSEStototalsecondsinavailabletimeduringafixedmeasurementintervalAvailable and unavailable timeAperiodofunavailabletimebeginswhenthebiterrorratio(BER)ineachsecondisworsethan1.10-3foraperiodoftenconsecutivesecond
19、s.Thesetensecondsareconsideredtobeunavailabletime.AnewperiodofavailabletimebeginswiththefirstsecondofaperiodoftenconsecutivesecondseachofwhichhasaBERbetterthan10-3.Itshouldbenotedthattotalobservationtime(Stotal)issplitintotwoparts,namely,timeforwhichtheconnectionisdeemedtobeavailable(Savail)andthatt
20、imewhenitisunavailable(Sunavail).Errorperformanceshouldonlybeevaluatedwhilsttheconnectionisintheavailablestate.3、PerformanceobjectivesPerformanceclassificationObjective(Notes1,2)SeverelyErroredSecondRatio0.002ErroredSecondRatio0.08NOTES1 Theratiosarecalculatedovertheavailabletime.Theobservationtimeh
21、asnotbeenspecifiedsincetheperiodmaydependupontheapplication.Aperiodoftheorderofanyonemonthissuggestedasareference.2 AnnexBillustrateshowtheoverallperformanceshouldbeassessed.4、Allocationoftheobjectivesforthethree-circuitclassificationsCircuitclassificationAllocationoftheobjectivesgiveninTable1Localg
22、rade(2ends)15%blockallowancetoeachend(Notes2,5and6)Mediumgrade(2ends)15%blockallowancetoeachend(Notes3,5and6)Highgrade40%(equivalenttoconceptualqualityof0.0016%perkmfor25000km)(Notes4,7and8)Allocation of Errored Second Ratio objectiveCircuitclassificationNetworkperformanceobjectivesESRLocalgrade0.01
23、2Mediumgrade0.012Highgrade0.032INTERNATIONALTELECOMMUNICATIONUNIONITU-T G.826TELECOMMUNICATIONSTANDARDIZATION SECTOROF ITU (02/99) SERIESG:TRANSMISSIONSYSTEMSANDMEDIA,DIGITALSYSTEMSANDNETWORKSDigitaltransmissionsystemsDigitalnetworksQualityandavailabilitytargetsError performance parameters and objec
24、tives for international, constant bit rate digital paths at or above the primary rateITU-TRecommendationG.826基群及更高速率的国际数字通道的误码性能1、HypotheticalReferencePath2、ErrorperformanceparametersErrored Block (EB): A block in which one or more bits are in error. Errored Second (ES): A one-second period with one
25、 or more errored blocks or at least one defect. Severely Errored Second (SES): A one-second period which contains 30% errored blocks or at least one defect. SES is a subset of ES. Errored Second Ratio (ESR): The ratio of ES to total seconds in available time during a fixed measurement interval. Seve
26、rely Errored Second Ratio (SESR): The ratio of SES to total seconds in available time during a fixed measurement interval. Background Block Error Ratio (BBER): The ratio of Background Block Errors (BBE) to total blocks in available time during a fixed measurement interval. The count of total blocks
27、excludes all blocks during SESs. 3、ErrorperformanceobjectivesEnd-to-endobjectivesRate Mbit/s1.5 to 5 5 to 15 15 to 55 55 to 160 160 to 3500Bits/block800-5000 2000-80004000-200006000-2000015000-30000ESR0.040.050.0750.16SESR0.0020.0020.0020.0020.002BBER2104210421042104104Allocation to the national por
28、tion of the end-to-end path Eachnationalportionisallocatedafixedblockallowanceof17.5%oftheend-to-endobjectiveAnallocationof1%per500kmisthenappliedtotheresultingdistance.Allocation to the international portion of the end-to-end path Theinternationalportionisallocatedablockallowanceof2%perintermediate
29、countryplus1%foreachterminatingcountry.Anallocationof1%per500kmisthenappliedtotheresultingdistance.17.5%总目的100%固定分配45%间隔分配55%国际10%终端国1%x2中间国2%x4国内35%=2x17.5%1%/500/km用户线路6%光放大器类型掺铒光纤放大器EDFA掺镨光纤放大器PDFA2、光纤放大器FRA1、半导体放大器SOAErbiumDopedFiberAmplifer5.5 光放大器光放大器 传统放大技术的缺陷放大整形判决再生O/EE/O未来全光网络AON的开展趋势：光复用、
30、光交换、光路由，所以必需在光传输上实现全光化。光放大器：直接在光域进展放大。缺陷：1、设备复杂。2、稳定性可靠性不够。3、不利于波分复用。4、光电转换限制通讯的容量。常用光放大器的构造图耦合器件激活物质耦合器件泵浦源光输入信号放大光信号半导体光放大器SOA半导体光放大器SOA是经过受激辐射过程来实现入射光功率放大的，产生受激辐射所需的粒子数反转机制与半导体激光器中运用的完全一样。虽然光放大器再构造上与激光器很类似，但它没有反响机制，而反响机制对于发射机是很有必要的。因此，光放大器可以放大输入信号，但不能产生相关的光输出。如下图。其中设备吸收了外部泵浦光源提供的能量，在激活介质中，泵浦为电子提供
31、能量，使其到达较高能级，产生粒子数反转。输入信号光子会经过受激辐射过程触发这些曾经激活的电子，使其跃迁到较低的能级，从而产生一个放大的信号。光输入信号光纤到放大器的输入耦合器件激活介质泵浦源放大的光输出信号图11.2普通光放大器的根本任务原理半导体光放大器SOA有很多吸引人的地方，由于它们任务在1300nm和1550nm的低损耗窗口，可以很容易地与其他光设备和电路如耦合器、光隔离器及接纳电路集成在同一基片上；与DFA相比，SOA功耗低，组成器件少，构造紧凑。AOS具有1ps到0.1ns量级的快速增益呼应。快速增益呼应的优缺陷：他的优点是，当光网络同时要求交换和信号处置时，SOA可以完成这样的义
32、务；缺陷是在比特速率添加到几个Gb/s时，快速载波呼应会导致特定波长上的增益随着信号速率起伏。又由于这种起伏会影响到整个增益，其他波长上的信号增益也会产生起伏，从而在必需放大波长宽谱时引起串扰。掺杂光纤放大器掺杂光纤放大器DFA：在在DFA中，用来在中，用来在1550nm窗口任务的激活介质是经过在石英光纤纤芯中掺少量稀窗口任务的激活介质是经过在石英光纤纤芯中掺少量稀土元素铒或镒而产生的，任务在土元素铒或镒而产生的，任务在1300nm窗口的激活介质是由在氟化物光纤中掺钕窗口的激活介质是由在氟化物光纤中掺钕或镨元素得到的。或镨元素得到的。DFA的重要特性包括：在不同的波长上对器件进展泵浦的才干。的
33、重要特性包括：在不同的波长上对器件进展泵浦的才干。与之相容的光纤传输介质间的耦合损耗低、增益对光偏振形状依存性小等。另外，与之相容的光纤传输介质间的耦合损耗低、增益对光偏振形状依存性小等。另外，由于其载流子寿命在由于其载流子寿命在0.110ms量级，量级，DFA表现为慢增益动态特性，因此对信号表现为慢增益动态特性，因此对信号格式和比特速率具有很高的透明度。当信号调制超越几个千赫兹时，格式和比特速率具有很高的透明度。当信号调制超越几个千赫兹时，DFA的增益的增益呼应根本是不变的。通常，呼应根本是不变的。通常，DFA是不受同时注入放大器的波长宽谱内不同光信道是不受同时注入放大器的波长宽谱内不同光信
34、道的干扰串扰和互调制失真影响的。的干扰串扰和互调制失真影响的。常用光放大器及其任务波段PDFAFRASOAEDFA波长1550nm1310nm损耗1半导体光放大器任务原理：在电泵浦源的作用下，半导体资料发生粒子数反转，当遇到外来光子鼓励时，产生受激辐射，对光的能量进展放大。放大波段：1300nm-1600nm优点：1、覆盖1310nm和1550nm的窗口范围。2、充分利用激光器技术，工艺成熟，便于集成。缺陷：1、与光纤耦合困难。2、对光的偏振特性敏感。3、噪声及串扰大。半导体光放大器半导体光放大器 的类型的类型法布里-珀罗放大器FPA行波放大器(TWA)法布里法布里-珀珀罗放大器放大器FPA：
35、 在在FPA中，半中，半导体晶体的两个了解面作体晶体的两个了解面作为构成法布里构成法布里-珀珀罗腔的部分反射端面腔的部分反射端面镜，其自然了解反射率接近其自然了解反射率接近32，有，有时会会经过在端面上构成的反射在端面上构成的反射电介介质薄薄层而提高而提高反射率。当光信号反射率。当光信号进入入FPA时，在两个，在两个镜面面间来回反射并得到放大，直到以来回反射并得到放大，直到以较高高的的强度度发射出去。射出去。虽然然FPA很容易制造，但光信号增益很容易制造，但光信号增益对放大器温度及入射光放大器温度及入射光频率率变化都很敏感，因此化都很敏感，因此FPA要求温度和注入要求温度和注入电流有流有较强的
36、的稳定性。定性。行波放大器行波放大器(TWA)：行波放大器在构造上与行波放大器在构造上与FPA一一样，但其端面上或者有增透膜或者有切面角度，因，但其端面上或者有增透膜或者有切面角度，因此不会此不会发生内反射生内反射 ，入射光信号只需，入射光信号只需经过一次一次TWA就会得到放大。由于就会得到放大。由于TWA的光的光带宽较宽，饱和功率高以量和功率高以量级，所以，所以TWA比比FPA运用得更运用得更为广泛。又由于广泛。又由于TWA得得3dB带宽比比FPA大三个数量大三个数量级，所以在网，所以在网络运用中运用中选择TWA作作为SOA。要特。要特别留留意的是，意的是，TWA在在1300nm窗口用作放大
37、器，在窗口用作放大器，在1550nm窗口那么用作波窗口那么用作波长变换器。器。对于大多数情况来于大多数情况来说，在有关光，在有关光纤系系统得近期著作中都不加限定地用得近期著作中都不加限定地用“SOA表示表示行波半行波半导体光放大器。体光放大器。 增益对输入光功率得典型依存关系增益对输入光功率得依存关系如图利用光泵浦源对光纤进展激发，使光纤中产生非线性效应拉曼散射，将泵浦光的能量向信号光转移，从而实现光的放大。2、拉曼放大器一、任务原理：拉曼散射：介质在强光功率下产生对入射光的非弹性散射，使得短波长光的的能量向长波长转移。 二、放大波段三、优点1、输出光功率大，任务稳定2、噪声特性好，耦合容易四
38、、缺陷光纤长度过大，于偏振态有关1270nm-1670nm五、构造图与能带图光波长耦合器泵浦光1信号光21 2+滤波器放大信号光212h1h2泵浦光信号光振动态光声子什么是掺铒光纤放大器任务波长：nmnm3、掺铒光纤放大器是在石英光纤中掺入Er元素，在泵浦光的鼓励下，对特定波长的信号光进展放大。优点1任务波长与光纤的最小窗口和目前的波分窗口相对应。2耦合效率高。3增益与偏振态无关。5增益高、输出功率大。4所需的泵浦功率小。6噪声小Nf=47dB(7)对信号和传输速率透明，兼容各种制式8频带宽9WDM无串话1、任务原理在泵浦光源的鼓励下，掺铒光纤基级上的电子产生受激吸收被激发到到高的激发能级上，
39、继而马上下降到稍低的亚稳态级，与基级构成粒子数反转分布，当信号光满足h=Eg时，将产生受激辐射激发同频同偏振方向的光子，从而对光产生放大。基态亚稳态激发态普通运用发射980nm光子的泵浦激光器去鼓励电子，使之从基态跃迁到泵浦能级。这些受激离子从泵浦带到亚稳带衰变得非常快。在衰变过程中，多余的能量以声子得方式释放，或者等价地以为在光纤内产生了机械振动。在亚稳态能带中，激发态离子的电子将移至能带的底端，在这里，人们运用荧光时间来表征这个过程，这个时间长达10ns左右。另一种能够的泵浦波长是1480nm，这些泵浦光子的能量很接近信号光子能量，只是要稍高一些，吸收个这样的泵浦光子，会直接吧一个电子从基
40、态激发到很少被粒子占据的亚稳态能级的顶部，然后这些电子又将移向粒子数较多的亚稳态较低端。位于亚稳态的电子，在没有外部鼓励光子流时，一部分会衰变回到基态，这种景象就是所谓的自发辐射，自发辐射会导致放大器的噪声。2、的根本构造及功能合波器光滤波器泵浦光源掺铒光纤信号光光隔离器光隔离器放大的信号光将输入光信号和泵浦光混合在一同送给输出一个较短波长的激光为提供鼓励防止反射光影响光放大器的任务稳定性。提供能产生粒子数反转的任务物质，放大光信号。去除放大器的噪声，提高系统的信噪比光纤放大器由掺杂光纤、一个或多个泵浦激光器、无源波长耦合器、光隔离器组成。双色性的耦合器可以运用980/1550nm或1480/
41、1550nm的波长组合，将泵浦光功率与信号光功率一同有效的耦合进光纤放大器。抽头耦合器不受波长影响，典型分光比是从到95:5。通常运用于放大器的两侧，将输入信号与放大的输出信号进展比较。光隔离器是用来防止放大的光信号反射回原器件，这称为同向泵浦;也可以沿相反方向进展。同向泵浦反向泵浦双向泵浦EDFA三种配置构造1、功率增益G=10Lg(Pout/Pin)(dB)增益与泵浦源功率曲线增益与的长度曲线3、主要参数粒子数反转趋于饱和粒子数反转趋于饱和放大的光被损耗抵消放大的光被损耗抵消要得到最大的增益必需选择适宜的泵浦光功率和掺铒光纤长度输出饱和功率和最大输出功率输入功率dBm0-20-100102
42、0输出功率(dBm)当输出光功率到达一定值时，添加输入信号功率，输出光功率不变，这个输出光功率叫做输出饱和光功率。输出饱和光功率定义3dB的饱和光功率为最大输出光功率，阐明EDFA正常任务的最大输出功率。最大输出光功率、噪声系数放大器的噪声主要来源于自发辐射。噪声系数：4、任务带宽最大增益下降3dB处对应的光谱宽度定义为任务带宽。波长1560nm1530nm4 EDFA的功率转换效率及增益的功率转换效率及增益EDFA的输入输出功率可以运用能量守恒原理表示为16等式中，是输入泵浦功率，和分别是泵浦波长和信号波长。上式的根本物理意义是从EDFA输出的信号能量总和不能超越注入的泵浦能量。为使泵浦系统
43、可以任务，必需有=200GHz(1.6nm)复用系复用系统波波长间隔隔为100GHz、50GHz密集波分复用系密集波分复用系统WDM技技术成成为目前光目前光纤通通讯最具代表性的先最具代表性的先进技技术光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机中继器中继器中继器光接纳机光发射机光发射机光发射机光发射机N123光接纳机光接纳机光接纳机光接纳机N123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系统构成系统构成复用复用/解复用器解复用器类型：型： 多多层介
44、介质膜膜 阵列波列波导光光栅 array-waveguide-grating AWG 衍射光衍射光栅型型功用：功用： 在波分复用在波分复用 WDM 系系统中，将不同波中，将不同波长的光信的光信号复合注入到一根光号复合注入到一根光纤复用，或者相反地把复合的复用，或者相反地把复合的不同波不同波长信号信号别分开来解复用分开来解复用多层介质膜解复用器多层介质膜解复用器特点：特点： 利器具有不同透射波利器具有不同透射波长的多的多层介介质薄膜薄膜实现解复用解复用 信道信道间隔目前隔目前=0.8nm 端口数达端口数达32 康宁康宁 有色散有色散滤波波 无源无源 可可经过级联的方法的方法扩展端口展端口2468
45、7531玻璃基片12.8透镜阵列波导光栅阵列波导光栅AWG array-waveguide-grating输入波导输入波导输出波导输出波导阵列波导阵列波导片状波导片状波导 dLf x片状波导片状波导半波片半波片,偏振补偿偏振补偿 特点：特点：信道间隔信道间隔1.6 0.8 0.4nm端口端口1 8 1 16 1 32 1 64)需求温控需求温控0.01nm/C0)无色散滤波无色散滤波衍射光栅型解复用器：衍射光栅型解复用器：输入光纤输出光纤1N1.N单模光纤单模光纤光波导光波导InP资料资料光栅光栅任务原理任务原理:光栅衍射光栅衍射在在WDM系统中，最重要的一个性能就是信道串扰，系统中，最重要的
46、一个性能就是信道串扰，信道串扰包括：信道串扰包括：线性串扰线性串扰非线形串扰非线形串扰 线性串扰：线性串扰： 来源：解复用器或光滤波器对带外信道有限的损耗、来源：解复用器或光滤波器对带外信道有限的损耗、信道波长的漂移信道波长的漂移非线性串扰：非线性串扰： 源于光纤非线性效应引起的信道串扰，源于光纤非线性效应引起的信道串扰， 包括：包括：XPM ( 交叉相位调制交叉相位调制 )、 SRS ( 受激喇曼散射受激喇曼散射)、 FWM ( 四波混频四波混频 )WDM系统性能系统性能WDM系统的开展趋势单路超高速40Gb/s,160Gb/s,640Gb/s超密信道间距10GHz even Zero信道数
47、攀升1022 Channel展宽波长范围C-Band,L-Band,S-Band超长无中继450km with remote Amp超长传输间隔单路 27,000km(Loop) 104*10G over 10000km 80*10G over 3400km网络化 2、工程施工、工程施工1、工程、工程设计3、仪器与测试、仪器与测试1应贯彻国家的根本建立方针和经济技术要求政策，服从投资少见效快的原那么，防止反复投资2应与国家传输线路的长久规划以及中远期通讯容量的开展要求相一致。3在技术和设备的出卖参数上要服从ITUT的建议和规范。一、工程设计的要求要求第一节、工程设计第一节、工程设计二、设计步骤
48、：1、初步设计光源的类型及任务波长的选用光纤和光缆的类型、性能目的以及构造中继长度计算2、施工图设计路由的实地勘测施工图纸的制造工程施工的预算分工协作三、中继间隔的估算：损耗限制系统：当传输的带宽与码速相比足够大时，色散对中继的影响可以忽略，只思索损耗的影响。带宽限制系统：当损耗足够小的时候，系统的中继间隔只收带宽的限制。一损耗限制系统中继间隔的估算Ps(dBm)Pr(dBm)Ac(dB)Af(dB/km)Ac(dB)As(dB/km)线路富余McdB/km设备富余Me(dB)0.15dB/km13dBPs=Pr+2Ac+AfL+AsL+McL+MeL=(Ps-Pr-Me-2Ac)/(Af+A
49、s+Mc)(km)二 带宽受限中继间隔的估算LD=B DLD-中继间隔KmB-线路码速MbpsD-色散系数ps/kmnm-常系数，与光源有关，多纵模光源取0.115，单纵模光源0.306 106 一、光缆的敷设方式：直埋敷设： 直接将光缆埋入地下用于长途干线第二节、工程施工第二节、工程施工 架空光缆：利用现有明线的秆子架设光缆用于二级干线或本地网局内敷设：光线进入局内机房的敷设方式。保证光缆的松弛与美观。管道敷设：利用下水道的多余空间架设光缆管道或运用已有的其他管道设缆。水底敷设：人工直接发掘敷设人工直接截流敷设水泵冲槽敷设二、直埋光缆的敷设过程。步骤：开沟=1.2米，破度要S走势沟底处置细沙踏实布放光缆人工布放，自动缆车布放。平整，不起拱回填维护设标二、光缆的接续一熔接机的原理它是采用它是采用电弧弧焊接法，即利用接法，即利用电弧放弧放电产生高温，使被生高温，使被衔接的光接的光纤熔化而熔化而焊接成接成为一体。一体。胜利的熔接利的熔接头在在显微微镜下察看，找不到任何痕迹，下察看，找不到任何痕迹，衔接接损耗也很小，因此，耗也很小，因此，熔接熔接衔接是接是实现光光纤“真正真正衔接的独一有效方法。接的独一有效方法。
