桂工 光纖通信第七章

1、擴(kuò)大容量和增加功能的擴(kuò)大容量和增加功能的新光通信技術(shù)新光通信技術(shù) 第第 7 7 章章 理論上，單根光纖可提供25THz帶寬，但目前遠(yuǎn)未利用起來。進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的容量，并增強(qiáng)功能，成為我們努力的目標(biāo)。 光纖通信課程 第7章2主要問題主要問題解決技術(shù)解決技術(shù)損耗及OSNR劣化新型FEC：等效于接收機(jī)優(yōu)化新型光纖：降低損耗分布喇曼放大、參量放大和EDFA混合放大：降低放大器噪聲指數(shù)增益平坦：減少多波長(zhǎng)信道之間的差異色散效應(yīng)新型光纖：減少跨波段的色散起伏色散及色散斜率補(bǔ)償：優(yōu)化跨波段段色散殘余量，減少多波長(zhǎng)信道間的差異新型光調(diào)制：提高系統(tǒng)的色散容限光孤子傳輸：抑制色散導(dǎo)致的光脈沖展寬延長(zhǎng)距離的關(guān)

2、鍵技術(shù)延長(zhǎng)距離的關(guān)鍵技術(shù)(1)(1)光纖通信課程 第7章3主要問題主要問題解決技術(shù)解決技術(shù)PMD效應(yīng)新型光纖：降低PMD系數(shù)PMD補(bǔ)償：補(bǔ)償傳輸鏈路PMD新型光調(diào)制：采用RZ碼抵消低階PMD電域補(bǔ)償：進(jìn)一步在電域補(bǔ)償PMD導(dǎo)致的信號(hào)損傷非線性效應(yīng)新型光調(diào)制：提高光脈沖抵抗非線性效應(yīng)的能力波形管理（含光孤子傳輸）：提高光脈沖抵抗非線性效應(yīng)的能力分布式喇曼放大和參量放大：利于降低入纖光功率有效面積管理：減小非線性效應(yīng)的有效作用區(qū)域新型光纖：利用大有效面積和低非線性系數(shù)延長(zhǎng)距離的關(guān)鍵技術(shù)延長(zhǎng)距離的關(guān)鍵技術(shù)(2)(2)光纖通信課程 第7章4擴(kuò)大容量的關(guān)鍵技術(shù)擴(kuò)大容量的關(guān)鍵技術(shù)主要問題主要問題解決技術(shù)解

3、決技術(shù)擴(kuò)展波段寬波段光放大：放大S、L、XL等波段分布式喇曼放大和參量放大提高光譜效率 相鄰信道偏振垂直：減少串?dāng)_殘留邊帶（VSB ）調(diào)制：減少串?dāng)_偏振光分復(fù)用（PDM）：提高單信道的容量光纖通信課程 第7章5本章內(nèi)容本章內(nèi)容n7.1 大容量WDM系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)n新型光纖技術(shù)n新型光調(diào)制技術(shù)n分布式光放大技術(shù)n前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)n光孤子技術(shù)n7.2 色散和偏振模色散補(bǔ)償n常用的色散補(bǔ)償技術(shù)n偏振模色散補(bǔ)償技術(shù)n7.3 光時(shí)分復(fù)用技術(shù)n7.4 量 子 通 信光纖通信課程 第7章67.1 大容量大容量WDM系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)n新型光纖技術(shù)新型光纖技術(shù)n新型光調(diào)制技術(shù)n分布式光放大技術(shù)

4、n前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)n光孤子技術(shù)光纖通信課程 第7章7n大容量超長(zhǎng)距WDM系統(tǒng)對(duì)光纖特性的要求：n很小的衰減n寬而平坦的光譜n適當(dāng)?shù)纳較大的有效面積n很低的PMDn理想的彎曲特性n存在可做色散補(bǔ)償?shù)纳⒒ツ鎲卧取?光纖通信課程 第7章8G.652光纖光纖n即常規(guī)單模光纖，又稱非色散位移光纖（NDSF）n特點(diǎn)：n零色散波長(zhǎng)在1310nm附近n在C波段（15301565nm）和L波段（15651625nm），色散系數(shù)為1722ps/nmkm，n損耗最小的波長(zhǎng)1550nm附近n速率在2.5Gbit/s以上時(shí)，采用G.652光纖受色散限制而傳輸距離不能很長(zhǎng)n改良的G.652光纖： G.652C光纖

5、n如朗訊的全波光纖，增強(qiáng)了對(duì)PMD的要求，并擴(kuò)展工作波段為13601530nm，但仍不能很好地兼顧色散特性與損耗特性。光纖通信課程 第7章9G.653光纖和光纖和G.654光纖光纖n統(tǒng)稱色散位移光纖（DSF）n特點(diǎn)：n零色散區(qū)域和最低損耗區(qū)域都在1550nm附近；n單波長(zhǎng)超長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖罴衙劫|(zhì)n在多波長(zhǎng)情況下于1550nm區(qū)域有很強(qiáng)的FWM、SPM、XPM等非線性效應(yīng)，不適用于WDM系統(tǒng)。 光纖通信課程 第7章10G.655光纖光纖n又稱非零色散位移光纖（NZDSF）n在15301565nm保持較小的色散，可以抑制1550nm附近較強(qiáng)的非線性效應(yīng)。n第一代G.655光纖（G.655A）n色散斜

6、率較大，主要工作在C波段，工作在L波段時(shí)色散較大而不適用于高速信號(hào)的長(zhǎng)距傳輸。n代表：朗訊的True-Wave光纖和康寧的SMF-LS光纖n第二代G.655光纖（G.655B）n減小了色散斜率進(jìn)而降低了對(duì)色散補(bǔ)償?shù)囊髇增大了纖芯有效面積進(jìn)而可有效地抑制非線性效應(yīng)n能較好地滿足了大容量WDM系統(tǒng)的要求，適用于C波段和L波段的長(zhǎng)距離DWDM系統(tǒng)。n代表：朗訊的True Wave-RS和True Wave-XL光纖、阿爾卡特的TeraLight光纖、康寧的大有效面積（LEAF）光纖等。 光纖通信課程 第7章11G.656光纖光纖n新型光纖，面向未來需求，技術(shù)正逐漸成熟n以較小的色散和較弱的非線性工

7、作于14601625nm范圍的S、C、L三個(gè)波段。 光纖通信課程 第7章12幾種應(yīng)用廣泛的單模光纖的色散系數(shù)分布幾種應(yīng)用廣泛的單模光纖的色散系數(shù)分布光纖通信課程 第7章137.1 大容量大容量WDM系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)n新型光纖技術(shù)n新型光調(diào)制技術(shù)新型光調(diào)制技術(shù)n分布式光放大技術(shù)n前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)n光孤子技術(shù)光纖通信課程 第7章14傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)的不足傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)的不足n基于非歸零（NRZ）碼的幅度調(diào)制n優(yōu)點(diǎn)：n實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、頻譜效率較高；n缺點(diǎn)：n缺少足夠的時(shí)鐘信息因而不便于定時(shí)；n對(duì)非線性和一階PMD較敏感；n不能有效地抵抗色散、非線性和噪音等的影響。光纖通信課程 第7章15

8、新型光調(diào)制技術(shù)分類新型光調(diào)制技術(shù)分類n基于幅度的調(diào)制n仍采用幅度調(diào)制方式和直接檢測(cè)技術(shù)，在RZ碼基礎(chǔ)上，從頻譜、相位等角度改善幅度調(diào)制信號(hào)的傳輸性能。n舉例：啁啾歸零碼（CRZ）、載頻抑制歸零碼（CSRZ）、差分歸零碼（DRZ）等。n基于相位的調(diào)制 n在發(fā)送端將信息調(diào)制到光信號(hào)的相位上，在接收端使用差分或相干等技術(shù)來檢測(cè)光信號(hào)。n舉例：多進(jìn)制相移鍵控（m-PSK）碼、差分相移鍵控（DPSK）碼、差分正交相移鍵控（DQPSK）碼、部分差分相移鍵控碼（P-DPSK）等。 光纖通信課程 第7章16基于幅度的新調(diào)制技術(shù)基于幅度的新調(diào)制技術(shù)n以RZ碼為基礎(chǔ)的原因n利于定時(shí)，平均光功率較低進(jìn)而利于抵抗非線

9、性效應(yīng)和偏振模色散等影響。nCRZ碼：對(duì)RZ碼的初始光脈沖引入預(yù)啁啾n可進(jìn)一步抑制有害的非線性效應(yīng)；但頻譜較寬，易因色散而展寬。nCSRZ碼：使相鄰的RZ碼元之間存在相位差pn載波分量均值為零，既可抑制載波又能減小頻譜寬度，增強(qiáng)了抵抗色散和非線性效應(yīng)的能力。n為了提高傳輸帶寬，同時(shí)避免光脈沖過窄，就需要提高調(diào)制技術(shù)的頻譜效率，因此出現(xiàn)了相位調(diào)制為主而幅度調(diào)制為輔的一些新型光調(diào)制技術(shù)。 光纖通信課程 第7章17光纖通信課程 第7章18光纖通信課程 第7章19基于相位的新調(diào)制技術(shù)基于相位的新調(diào)制技術(shù)nm-PSK碼：m=2時(shí)稱作BPSK碼，m=4時(shí)稱作QPSK碼nDBPSK和DQPSK碼：n是BPS

10、K、QPSK與差分輸入法的結(jié)合。n頻譜效率較高，所需功率較小，適用于長(zhǎng)距離大容量WDM系統(tǒng)，但復(fù)雜度較高。 nDPQPSK碼：雙偏振差分正交頻分復(fù)用碼n偏振復(fù)用技術(shù)和QPSK的結(jié)合n對(duì)PMD 和非線性等傳輸損傷有更高的容忍度 光纖通信課程 第7章20光纖通信課程 第7章217.1 大容量大容量WDM系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)n新型光纖技術(shù)n新型光調(diào)制技術(shù)n分布式光放大技術(shù)分布式光放大技術(shù)n前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)n光孤子技術(shù)nEDFA應(yīng)用于大容量長(zhǎng)距離WDM系統(tǒng)的不足n增益波段較窄，一般只可對(duì)C、L波段有效放大n在長(zhǎng)距離中級(jí)聯(lián)的EDFA引入較多噪聲n需較高光功率，引起較明顯的非線性效應(yīng)光纖通信課

11、程 第7章22分布式、寬波段的喇曼放大技術(shù)分布式、寬波段的喇曼放大技術(shù)n將波長(zhǎng)和功率適當(dāng)?shù)谋闷止庾⑷牍饫w，通過受激拉曼散射（SRS）效應(yīng)使光信號(hào)得到分布的漸變式的放大。n優(yōu)點(diǎn)：n較寬的增益波段（S、C、L波段）n更長(zhǎng)的放大距離（可以達(dá)到200300km）n引入的噪聲和非線性效應(yīng)較少n以較低的光功率就可獲得較大的光信噪比光纖通信課程 第7章23n實(shí)際應(yīng)用：nEDFA和喇曼放大器混合光放大，既可以在寬波段上獲得較大的平坦增益，又能避開高非線性區(qū)域和低信噪比區(qū)域。光纖通信課程 第7章247.1 大容量大容量WDM系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)n新型光纖技術(shù)n新型光調(diào)制技術(shù)n分布式光放大技術(shù)n前向糾

12、錯(cuò)編碼技術(shù)前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)n光孤子技術(shù)光纖通信課程 第7章25光傳輸系統(tǒng)中的光傳輸系統(tǒng)中的FEC技術(shù)技術(shù)n光通信系統(tǒng)中的典型FECn漢明碼、BCH碼、RS碼、卷積碼、級(jí)聯(lián)碼。n應(yīng)用最廣泛的是RS(255,239)和RS(255,238) 。n在應(yīng)用中的分類n帶內(nèi)FEC：將FEC碼元放在幀結(jié)構(gòu)的空閑比特中，不改變線路速率且兼容性更好；但冗余開銷少，通常只能帶來12dB的光信噪比余量。n帶外FEC：在幀結(jié)構(gòu)以外追加FEC編碼開銷，糾錯(cuò)能力更強(qiáng)，通?？商岣?4dB的光信噪比余量。nFEC帶來給光通信系統(tǒng)的好處n在OSNR一定時(shí)可提高BER性能。n可在一定程度上增加OSNR的設(shè)計(jì)富裕量，降低線性及非線

13、性因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，n可增加光放大器間隔，延長(zhǎng)傳輸距離，提高信道速率，降低發(fā)射機(jī)功率、改善接收機(jī)靈敏度。光纖通信課程 第7章267.1 大容量大容量WDM系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)系統(tǒng)超長(zhǎng)傳輸技術(shù)n新型光纖技術(shù)n新型光調(diào)制技術(shù)n分布式光放大技術(shù)n前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)n光孤子技術(shù)光孤子技術(shù)光纖通信課程 第7章27光孤子的概念光孤子的概念n指經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸而保持形狀不變的光脈沖。n由光纖中的GVD和SPM兩種效應(yīng)共同作用形成的。n當(dāng)光脈沖具有適當(dāng)?shù)姆取⑿螤顣r(shí)，由于光脈沖在光纖中的SPM效應(yīng)，前沿因頻率降低而速度減慢，后沿因頻率升高而速度加快，從而脈寬變窄。當(dāng)GVD和SPM的恰好抵消時(shí)，光脈沖便在很長(zhǎng)距離上

14、保持穩(wěn)定的波形傳輸，即形成了光孤子。 光孤子的形狀滿足雙曲正割表達(dá)式 2)(hsec),(ZieTTZU光纖通信課程 第7章28 光孤子的強(qiáng)度光孤子的強(qiáng)度|U|2與傳輸距離無關(guān)，可以在傳播過程中保持脈沖形狀不變。與傳輸距離無關(guān)，可以在傳播過程中保持脈沖形狀不變。 2)(hsec),(ZieTTZU光纖通信課程 第7章29n光孤子通信的特點(diǎn)：n容量大，可達(dá)100Gb/s以上；n抗干擾能力強(qiáng)、誤碼率低；n中繼站間隔距離長(zhǎng)，對(duì)光信號(hào)的再生需求較少。n目前，上百Gb/s速率、上百km無中繼的光孤子通信實(shí)驗(yàn)已成功實(shí)現(xiàn)，并有準(zhǔn)孤子光通信系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際的超長(zhǎng)距海纜通信，此外還出現(xiàn)了色散管理光孤子傳輸技術(shù)。

15、光纖通信課程 第7章307.2 色散和偏振模色散補(bǔ)償色散和偏振模色散補(bǔ)償n采取適當(dāng)?shù)纳⒀a(bǔ)償技術(shù)，能減少甚至抵消色散的影響，從而改善系統(tǒng)的傳輸性能。n色散補(bǔ)償?shù)幕舅悸罚簄采用線性或非線性的方法，抵消各階色散系數(shù)，使光信號(hào)傳輸后總合的色散系數(shù)趨近零，進(jìn)而將色散導(dǎo)致光脈沖展寬控制在一定范圍內(nèi)。n非線性色散補(bǔ)償：n典型的例子光孤子傳輸系統(tǒng)，利用光纖中的非線性效應(yīng)來抵消色散，使光脈沖在長(zhǎng)距離傳輸中保持不變。n線性色散補(bǔ)償色散補(bǔ)償光纖（負(fù)色散光纖）法；啁啾光纖光柵法；預(yù)啁啾技術(shù)；色散支持法；頻譜反轉(zhuǎn)法；多電平編碼；相干光檢測(cè)（電均衡法）；集成Mach-Zehnder干涉法；時(shí)延線光均衡器。 光纖通信課

16、程 第7章317.2.1 色散補(bǔ)償光纖（色散補(bǔ)償光纖（DCF）法）法n思路：用一段在1.550處具有負(fù)色散系數(shù)的光纖抵消常規(guī)光纖或NZDSF中的正色散系數(shù)。nDCF光纖的實(shí)現(xiàn)途徑：光纖的色散系數(shù)與橫截面上的折射率分布緊密相關(guān)，合理設(shè)計(jì)光纖橫截面可使光纖在1.550處具有大的負(fù)色散系數(shù)值，如W型折射率分布的光纖。W型光纖的折射率分布和色散譜型光纖的折射率分布和色散譜 光纖通信課程 第7章32在1550nm處，G.652光纖的色散系數(shù)D = 16.5ps/(nmkm)和色散斜率DS = 0.057ps/(nm2km) ，例子中DCF的D和DS分別是79.0ps/(nmkm)和0.22ps/(nm2

17、km)，DCF與G.652的長(zhǎng)度之比為1:4.6。標(biāo)有SMF+DCF的曲線為補(bǔ)償后的總色散，結(jié)果表明，采用DCF法，在1500nm1600nm波段上總色散很小。 用用DCF法進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)膶?shí)例法進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)膶?shí)例 光纖通信課程 第7章33nDCF法的特點(diǎn)nDCF是一種無源器件，使用靈活、方便、可靠，且具有帶寬補(bǔ)償能力，是比較常用的色散補(bǔ)償方案；n缺點(diǎn)是傳輸損耗和插入損耗大，非線性強(qiáng)，在很大程度上限制了傳輸速率、傳輸距離和DCF的安裝位置。 光纖通信課程 第7章347.2.2 啁啾光纖光柵法啁啾光纖光柵法 n啁啾光纖光柵：纖芯折射率呈周期分布，且周期由大到小。n色散補(bǔ)償原理：光脈沖通過一段啁啾光

18、纖光柵時(shí)，其長(zhǎng)波長(zhǎng)分量和短波長(zhǎng)分量分別在光柵的頭、尾部反射，兩種波長(zhǎng)分量之間產(chǎn)生時(shí)延差，從而補(bǔ)償了GVD。光纖通信課程 第7章35n啁啾光纖光柵法的優(yōu)點(diǎn)：n體積小、對(duì)極化不敏感、插入損耗低、與光纖兼容性好、波長(zhǎng)選擇性好、易于集成；n便于系統(tǒng)使用和維護(hù)，成本低，可升級(jí)性好，可靠性高，受非線性效應(yīng)影響小。n啁啾光纖光柵法的缺點(diǎn)：n啁啾光纖光柵是帶通濾波器，色散補(bǔ)償帶寬較窄；n啁啾光纖光柵是通過反射實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)?，因此需要光環(huán)形器來防止反射光對(duì)系統(tǒng)造成負(fù)面影響。光纖通信課程 第7章367.2.3 偏振模色散補(bǔ)償技術(shù)偏振模色散補(bǔ)償技術(shù) n偏振模式色散（PMD）n起因于光纖的雙折射現(xiàn)象：實(shí)際中光纖的纖芯

19、總會(huì)呈現(xiàn)一定程度的橢圓度，導(dǎo)致偏振方向正交的兩個(gè)基模具有不同的傳輸速度。nPMD的影響n由于模式耦合引起附加損耗，降低信噪比；n引起脈沖展寬，速率受限。nPMD甚至被認(rèn)為是限制高速光纖通信系統(tǒng)傳輸容量和距離的最終因素。光纖通信課程 第7章37nPMD補(bǔ)償原理：n首先在光域或電域上將兩個(gè)偏振模信號(hào)分開，然后用延遲線分別對(duì)它們進(jìn)行延時(shí)，在反饋回路的控制下使兩個(gè)偏振模之間的時(shí)延差為零，最后將補(bǔ)償后的兩個(gè)偏振模信號(hào)混合輸出。n光域PMD補(bǔ)償法：n延時(shí)線通常由保偏光纖、基于鋰酸鈮調(diào)制器的分布式平衡器等構(gòu)成。n這類方法很有潛力，但技術(shù)不夠成熟。n電域PMD補(bǔ)償法：n先將探測(cè)到的光信號(hào)變成電信號(hào)，再通過非線

20、性補(bǔ)償判決電路進(jìn)行電信號(hào)的整形，該電路的判決閾值可根據(jù)信號(hào)間干擾的程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而提高信噪比，并減少誤碼率。n電域PMD補(bǔ)償法應(yīng)用較廣泛，補(bǔ)償器與光接收機(jī)易于集成，技術(shù)較成熟，系統(tǒng)也穩(wěn)定，但補(bǔ)償?shù)牧坑邢蕖９饫w通信課程 第7章387.3 光時(shí)分復(fù)用技術(shù)光時(shí)分復(fù)用技術(shù) n光時(shí)分復(fù)用（OTDM）：采用超短光脈沖在時(shí)間上間插復(fù)用的方法來提高單個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率，其速率可達(dá)每秒幾百吉比特，大大超過了預(yù)計(jì)的電子速率的極限。nOTDM的主要特點(diǎn)：n可以避開或削弱WDM的一些缺點(diǎn)： WDM本質(zhì)上是一種模擬技術(shù)，模擬系統(tǒng)固有的一些缺點(diǎn)（如，放大器級(jí)聯(lián)產(chǎn)生的增益特性不平坦、非理想濾波器和開關(guān)產(chǎn)生的串?dāng)_、光纖中有害

21、的非線性效應(yīng)、復(fù)雜的穩(wěn)頻系統(tǒng)、昂貴的多波長(zhǎng)激光器和濾波器等）。n便于組網(wǎng)：(1)單波長(zhǎng)上的線路速率可高達(dá)幾百Gbps，支路數(shù)據(jù)可具有任意速率等級(jí)；(2)速率一定時(shí)通過OTDM技術(shù)可以僅利用單波長(zhǎng)傳輸，簡(jiǎn)化放大器級(jí)聯(lián)管理和色散管理；(3)在提高系統(tǒng)容量的同時(shí)放寬了對(duì)電子設(shè)備的要求。 光纖通信課程 第7章397.3.1 OTDM原理原理nOTDM技術(shù)把各個(gè)支路光信號(hào)變換成高速率、窄超短脈沖信號(hào)，然后間插到復(fù)用信道中已分配好的時(shí)隙上。 光纖通信課程 第7章407.3.2 OTDM關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)（1）超短光脈沖發(fā)生技術(shù)）超短光脈沖發(fā)生技術(shù)n要求：n高重復(fù)率、高穩(wěn)定性、占空比相當(dāng)小的超窄光脈沖。n重復(fù)

22、率和振蕩波長(zhǎng)應(yīng)可調(diào)諧以便于信號(hào)同步和傳輸性能優(yōu)化。n脈寬一般至少要小于1/3碼元周期，脈寬越窄可以復(fù)用的路數(shù)越多。n脈形應(yīng)該是變換受限的，以減小脈沖形變，進(jìn)而降低碼間干擾。n光源：n目前主要有四種：鎖模光纖激光器、鎖模半導(dǎo)體激光器、分布反饋式激光器和增益開關(guān)半導(dǎo)體激光器。n其中效果較好的是鎖模光纖激光器和鎖模半導(dǎo)體激光器。 光纖通信課程 第7章41（2）光復(fù)用技術(shù)）光復(fù)用技術(shù)n利用光波導(dǎo)的超高速非線性效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光域的復(fù)用/解復(fù)用功能。n并行OTDM復(fù)用器n并行調(diào)制各個(gè)子信道，再通過延遲器或調(diào)相器將子信道的位置相互錯(cuò)開，然后通過耦合器將各個(gè)錯(cuò)開的子信道以比特間插方式合在一起。n對(duì)調(diào)制解調(diào)器速率的

23、要求較低，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)時(shí)鐘抖動(dòng)和漂移較敏感。n串行OTDM復(fù)用器n將超短脈沖信號(hào)串行調(diào)制，對(duì)器件速率要求高，需消除因器件串聯(lián)而積累起來的有害影響。光纖通信課程 第7章42（3）光解復(fù)用技術(shù)）光解復(fù)用技術(shù)nOTDM解復(fù)用器是OTDM系統(tǒng)中最關(guān)鍵的器件之一。nOTDM解復(fù)用器需要快速、穩(wěn)定、無誤碼地工作，與偏振無關(guān)，且定時(shí)抖動(dòng)值小，控制功率還要低。nOTDM解復(fù)用器的典型結(jié)構(gòu)n非線性光環(huán)路鏡（NOLM）nT赫茲非對(duì)稱解復(fù)用器（TOAD）n輔以SOA的馬赫曾德爾干涉儀（SOA-MZI）光纖通信課程 第7章43n接收到的信號(hào)脈沖從A端輸入，被耦合器被分為兩束幅度相等、相位相差p/2的信號(hào)分量，分別

24、沿環(huán)路順時(shí)針和逆時(shí)針方向傳輸，作為探測(cè)脈沖。n控制信號(hào)（頻率為OTDM信號(hào)的幀速率 ）經(jīng)由WDM耦合器進(jìn)入光纖環(huán)并順時(shí)針傳輸。n沒有控制脈沖時(shí)，兩束探測(cè)脈沖在沿著光纖環(huán)傳輸之后相位相差p/2，在耦合器中干涉相消，不能從B端輸出。n有控制脈沖時(shí)，只有順時(shí)針的探測(cè)脈沖因與控制脈沖之間的XPM而獲得相移，兩束探測(cè)脈沖在耦合器中干涉增強(qiáng)，進(jìn)而從B端輸出。n特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)換效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但功耗較大，工作狀態(tài)不穩(wěn)定，對(duì)偏振非常敏感。 NOLM解復(fù)用器光纖通信課程 第7章44n工作原理與NOLM類似。nNOLM利用光纖中的XPM效應(yīng)nTOAD則利用SOA中的XPMn n特點(diǎn)：nSOA

25、是一種非線性較強(qiáng)的介質(zhì)，TOAD用SOA代替光纖，縮短了環(huán)路長(zhǎng)度，結(jié)構(gòu)更緊湊，功率更小，工作更穩(wěn)定，且易于集成。 TOAD解復(fù)用器光纖通信課程 第7章45（4）時(shí)鐘提取技術(shù)）時(shí)鐘提取技術(shù)n電時(shí)鐘提取n采用一個(gè)高Q值的濾波器直接提取時(shí)鐘。n較簡(jiǎn)單，但不適用于高速OTDM系統(tǒng)。n光電鎖相環(huán)時(shí)鐘提取n采用光電結(jié)合的反饋鎖相環(huán)路，將本地光時(shí)鐘與入射光脈沖流鎖定。n既具備光學(xué)信號(hào)處理的高速性能，又利用了傳統(tǒng)電子鎖相環(huán)的頻率和相位跟蹤特性，因此得到了較廣泛的應(yīng)用。n全光時(shí)鐘提取n主要利用自脈動(dòng)半導(dǎo)體激光器注入鎖定技術(shù)，或窄帶光濾波器技術(shù)；n是速度最快的時(shí)鐘提取方式，潛力大，但技術(shù)不夠成熟。 光纖通信課程

26、第7章467.3.3 OTDM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)（1）OTDM廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)n當(dāng)廣域網(wǎng)的規(guī)模和距離很大，網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到幾個(gè)Tbps時(shí)，如果僅采用WDM技術(shù)則會(huì)遇到一些難以克服的困難，如波長(zhǎng)數(shù)目有限及多波長(zhǎng)的長(zhǎng)途傳輸問題等，因而采用OTDM和WDM結(jié)合的方案來對(duì)廣域網(wǎng)擴(kuò)容。采用OTDM高速干線連接多個(gè)WDM子網(wǎng)，在主節(jié)點(diǎn)可配置OADM和OXC來負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的上下路、輸導(dǎo)和保護(hù)等功能。 光纖通信課程 第7章47混合采用混合采用OTDMWDM的廣域網(wǎng)分層模型的廣域網(wǎng)分層模型lWDM層對(duì)應(yīng)著顆粒最大的波長(zhǎng)通道。lOTDM層對(duì)應(yīng)著較小顆粒，既支持比特間插的信道交換，又可支持基于分組的數(shù)據(jù)交換。lOADM和光分組交換設(shè)

27、備所對(duì)應(yīng)的功能是這兩層之間聯(lián)系的紐帶。光纖通信課程 第7章48n采用U型總線拓?fù)鋪磉B接高性能計(jì)算機(jī)，利用比特間插光時(shí)分多址（OTDMA）技術(shù)提供高質(zhì)量的互連和接入手段。n為了實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)同步，由一個(gè)超短脈沖源提供各節(jié)點(diǎn)讀寫操作的時(shí)鐘脈沖，由起始端沿著總線傳輸。n在計(jì)算機(jī)進(jìn)行寫操作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口提取一部分時(shí)鐘脈沖，經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信道通過一個(gè)可變延時(shí)器和耦合器插入到合適的時(shí)隙中去。n在進(jìn)行讀操作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口取出一部分時(shí)鐘和信號(hào)脈沖，取出的時(shí)鐘脈沖用來驅(qū)動(dòng)解復(fù)用器，從OTDMA的數(shù)據(jù)流中提取出所需的信道。2）基于比特間插的）基于比特間插的OTDM LAN光纖通信課程 第7章49（3）基于時(shí)隙

28、復(fù)用的）基于時(shí)隙復(fù)用的OTDM LANn采用基于幀的螺旋式單向總線結(jié)構(gòu)，并通過時(shí)隙復(fù)用方法來支持光纖總線上用戶之間的互連。n為了實(shí)現(xiàn)CoS和QoS，可以對(duì)總線時(shí)隙分類和分級(jí)，再根據(jù)優(yōu)先級(jí)把時(shí)隙帶寬動(dòng)態(tài)地分給用戶：n保證帶寬的時(shí)隙（GBW時(shí)隙）n按需分配帶寬的時(shí)隙（BOD時(shí)隙）n接收機(jī)時(shí)隙（RCV時(shí)隙）光纖通信課程 第7章507.4 量子通信量子通信n光既有粒子性又有波動(dòng)性，即波粒二象性。n可以利用光的量子性進(jìn)行通信。n量子通信n量子理論和信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物；n利用光在微觀上的粒子特性，通過光子或糾纏的光子對(duì)作為信息載體；n特點(diǎn)是，在理論上可實(shí)現(xiàn)超大容量的信息傳遞，并能生成理論上無法破譯的密鑰。光纖通信課程 第7章517.4.1 量子通信的理論基礎(chǔ)量子通信的理論基礎(chǔ)n量子信息n用量子態(tài)表示信息，量子態(tài)的演變遵從薛定諤方程，信息