光纖通信模板

光纖通信模板第1頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一瑞典皇家科學院６日宣布，將２００９年諾貝爾物理學獎授予英國華裔科學家高錕以及兩位美國科學家。高錕獲獎，是因為他在“有關光在纖維中的傳輸以用于光學通信方面”做出了突破性成就?！禔siaweek》回顧影響20世紀的5位亞洲人時，他和鄧小平、黑澤明、甘地、盛天昭夫并列，各自在不同的領域塑造了整個世界的面貌。第2頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1光纖通信概述1.1什么是光纖通信1.2光纖通信的發(fā)展史1.3光纖通信的特點1.4光纖通信系統(tǒng)的組成1.5光纖通信的發(fā)展趨勢第3頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1.1什么是光纖通信利用光導纖維傳輸光波信號的通信方式，稱為光纖通信。光纖通信是工作在近紅外區(qū)，其波長是0.8～1.8μm，對應的頻率為167～375THz。光纖通信技術的發(fā)展十分迅速，已經(jīng)起到了舉足輕重的地位，發(fā)展前景十分廣闊。

第4頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1.2光纖通信的發(fā)展史我國古代使用的烽火臺就是大氣光通信的最好例子。后來的手旗、燈光甚至交通紅綠燈等均可劃入光通信的范疇。近代光通信的雛形可追朔到1880年Bell發(fā)明的光電話。但通信光電話未能像其它電通信方式那樣得到發(fā)展。第5頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1966年英籍華人高琨博士提出光導纖維的概念在全世界范圍內掀起了發(fā)展光纖通信的高潮。

1978年工作于0.8μm的第一代光波系統(tǒng)正式投入商業(yè)應用。上世紀80年代初，早期的采用多模光纖的第二代光波通信系統(tǒng)問世。1990年，工作于2.4Gb/s，1.55μm的第三代光波系統(tǒng)已能提供通信商業(yè)業(yè)務。第6頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第四代光波系統(tǒng)以采用光放大器(OA)增加中繼距離和采用頻分與波分復用(FDM與WDM)增加比特率為特征。第五代光波通信系統(tǒng)的研究與發(fā)展也經(jīng)歷了20多年歷程，已取得突破性進展。它基于光纖非線性壓縮抵消光纖色散展寬的新概念產(chǎn)生的光孤子，實現(xiàn)光脈沖信號保形傳輸。

第7頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一從通信網(wǎng)來看第一代為純電信網(wǎng)第二代通信網(wǎng)僅僅是用光纖代替銅線，使通信網(wǎng)的性能得到了某種改善，而網(wǎng)絡的拓撲骨架基本上之前的模式，光波通信的潛力尚未完全發(fā)揮。第三代通信網(wǎng)為全光通信網(wǎng)。1990年后，隨著光纖與光波電子技術的發(fā)展，新穎光纖與半導體功能光器件相繼問世，掀起了發(fā)展全光通信網(wǎng)的潮流。這種通信網(wǎng)中，不僅用光波系統(tǒng)傳輸信號，交換、復用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構建真正的光波通信網(wǎng)。

第8頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1.3光纖通信的特點傳輸頻帶寬，通信容量大。中繼距離遠?？闺姶鸥蓴_能力強，無串話。光纖細，光纜輕。資源豐富，節(jié)約有色金屬和能源。均衡容易。經(jīng)濟效益好。

抗腐蝕、不怕潮濕。第9頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1.4光纖通信系統(tǒng)的組成第10頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)調制信號的類型，光纖通信系統(tǒng)可以分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。 根據(jù)光源的調制方式，光纖通信系統(tǒng)可以分為直接調制光纖通信系統(tǒng)和間接調制光纖通信系統(tǒng)。第11頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)光纖的傳導模數(shù)量，光纖通信系統(tǒng)可以分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)的工作波長，光纖通信系統(tǒng)可分為短波長(0.8～0.9μm)光纖通信系統(tǒng)、長波長(1.0～1.7μm)光纖通信系統(tǒng)和超長波長(2μm以上)光纖通信系統(tǒng)。第12頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1.5光纖通信的發(fā)展趨勢國家863計劃通信技術主題專家組副組長

紀越峰：在高速光傳輸方面，目前已實現(xiàn)了10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的實驗系統(tǒng)；在超長距離傳輸方面，已達到了4000km無電中繼的技術水平

我國已成為世界上為數(shù)不多的幾個掌握了全套SDH和WDM光通信系統(tǒng)系列產(chǎn)品技術的國家之一，在世界光通信系統(tǒng)和光網(wǎng)絡領域已經(jīng)占據(jù)了一席之地。

第13頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一從一九七０年到現(xiàn)在雖然只有短短不到三十年的時間，但光纖通信技術卻取得了極其驚人的進展。用帶寬極寬的光波作為傳送信息的載體以實現(xiàn)通信。然而就目前的光纖通信而言，其實際應用僅是其潛在能力的2％左右，尚有巨大的潛力等待人們去開發(fā)利用。第14頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2光波波譜

光波是電磁波，光波范圍包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300μm～6×10?3μm。

可見光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的連續(xù)光波組成，其中紅光的波長最長，紫光的波長最短。波長再短就是X射線、γ射線。第15頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一電磁波波譜圖第16頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3光纖3.1光纖的結構與類型3.2

光纖的射線理論分析3.3光纖的損耗特性3.4光纖的色散特性3.5單模光纖3.6光纖的傳輸帶寬3.7光纖連接器特性第17頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.1光纖的結構與類型3.1.1光纖的結構光纖(OpticalFiber，OF)就是用來導光的透明介質纖維，一根實用化的光纖是由多層透明介質構成的，一般可以分為三部分：折射率較高的纖芯、折射率較低的包層和外面的涂覆層第18頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一光纖結構示意圖第19頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.1.2光纖的類型光纖的分類方法很多，既可以按照光纖截面折射率分布來分類，光纖中傳輸模式數(shù)的多少光纖使用的材料傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩL來分類。第20頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一1.按光纖截面上折射率分布分類 按照截面上折射率分布的不同可以將光纖分為階躍型光纖(Step-IndexFiber，SIF)和漸變型光纖(Graded-IndexFiber，GIF)第21頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一光纖的折射率分布第22頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2.按傳輸模式的數(shù)量分類 按光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)量，可以將光纖分為多模光纖(Multi-ModeFiber，MMF)和單模光纖(SingleModeFiber，SMF)。 在一定的工作波上，當有多個模式在光纖中傳輸時，則這種光纖稱為多模光纖。第23頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一單模和多模光纖結構示意圖第24頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.按光纖的工作波長分類 按光纖的工作波長可以將光纖分為

短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。第25頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.按ITU-T建議分類 按照ITU-T關于光纖類型的建議，可以將光纖分為G.651光纖(漸變型多模光纖)、G.652光纖(常規(guī)單模光纖)、G.653光纖(色散位移光纖)、G.654光纖(截止波長光纖)和G.655(非零色散位移光纖)光纖。ITU-T的中文名稱是國際電信聯(lián)盟遠程通信標準化組(ITU-TforITUTelecommunicationStandardizationSector),它是國際電信聯(lián)盟管理下的專門制定遠程通信相關國際標準的組織。第26頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一（1）G.652光纖。G.652光纖特點是零色散波長在1.31μm，故其被稱為常規(guī)單模光纖或非色散位移單模光纖。G.652光纖在1.31μm處衰減系數(shù)為0.35dB/km左右，在1.55μm處衰減系數(shù)為人0.20dB/km左右，但1.55μm處的色散系數(shù)大約為17~20ps/km.nm，從而限制了其在工作波長為1550nm系統(tǒng)中的傳輸速率和傳輸距離。第27頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一（2）G.653光纖。G.653光纖特點是零色散波長由G.652光纖的1.31μm位移到1.55μm制得的光纖，故其稱為色散位移光纖。G.653光纖同時實現(xiàn)了1.55μm窗口的低衰減系數(shù)和小色散系數(shù)。但是當其用于帶有摻鉺光纖放大器的波分復用系統(tǒng)中時，由于光纖芯中的光功率密度過大產(chǎn)生了非線性效應，限制了G.653光纖在單信道速率10Gbit/s以上波分復用或密集波分復用系統(tǒng)中的應用第28頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一（3）G.655光纖。G.655光纖特點是在1.530~1.565μm波長區(qū)為非零色散，故其稱為非零色散位移光纖。G.655光纖解決G.653光纖在單信道速率10Gbit/s以上波分復用中出現(xiàn)的非線性效應，特別是四波混頻，所以其在10Gbit/s以上波分復用或密集波分復用的高速率、大容量、遠距離光纖傳輸系統(tǒng)中得到極為廣泛地應用。第29頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一G.657光纖標準將成為FTTx建設的主流G.652標準光纖的彎曲半徑為25mm，受彎曲半徑的限制，光纖不能隨意地進行小角度拐彎安裝

第30頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2006年12月，ITU-T第十五工作組通過了一個新的光纖標準，即G.657，稱為“用于接入網(wǎng)的低彎曲損耗敏感單模光纖和光纜特性”。根據(jù)G.657標準，光纖的彎曲半徑可達5～10mm，因此符合G.657標準的光纖可以像銅纜一樣，沿著建筑物內很小的拐角安裝，非專業(yè)的技術人員也可以掌握施工的方法，降低了FTTx網(wǎng)絡布線的成本。除此以外，實際施工中光纖的彎曲半徑一般會小于該類光纖的最小彎曲半徑，當光纖發(fā)生一定程度的老化時，信號仍然可以正常傳送。因此，G.657標準有助于提高光纖的抗老化能力，降低FTTx的維護成本。第31頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.2光纖的射線理論分析3.2.1基本光學定義和定律 光在均勻介質中是沿直線傳播的，其傳播速度為v=c/n

式中：c＝2.997×105km/s，是光在真空中的傳播速度；n是介質的折射率(空氣的折射率為1.00027，近似為1；玻璃的折射率為1.45左右)。第32頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一反射定律：反射光線位于入射光線和法線所決定的平面內，反射光線和入射光線處于法線的兩側，并且反射角等于入射角，即：θ1′＝θ1。 折射定律：折射光線位于入射光線和法線所決定的平面內，折射光線和入射光線位于法線的兩側，且滿足：n1sinθ1=n2sinθ2第33頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.2.2光纖中的模式傳輸1.傳導模的概念模式是波動理論的概念。在波動理論中，一種電磁場的分布稱之為一個模式。在射線理論中，通常認為一個傳播方向的光線對應一種模式，有時也稱之為射線模式。第35頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2.相位一致條件光纖中光波相位的變化情況第36頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一相位一致條件就是說：如果圖中所示的這個模式在A、B處相位相等，則經(jīng)過一段傳播距離后，在A′、B′處也應該相位相等或相差2π的整數(shù)倍。 光纖的相位一致條件也可以從另外一個角度出發(fā)得到。根據(jù)物理學的知識可知：波在無限空間中傳播時，形成行波；而在有限空間傳播時，形成駐波。第37頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.3光纖的損耗特性1.衰減系數(shù)損耗是光纖的一個重要傳輸參量，是光纖傳輸系統(tǒng)中繼距離的主要限制因素之一。損耗的大小可以用衰減常數(shù)α定義。通常α表示成dB/km為單位的形式。第38頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2.光纖通信的低損耗窗口第39頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一由石英光纖的損耗譜曲線自然地顯示光纖通信系統(tǒng)的三個低損耗窗口：①第一低損耗窗口短波長0.85μm附近；②第二低損耗窗口長波長1.31μm附近；③第三低損耗窗口長波長1.55μm附近；實驗上曲線的損耗值為：對于單模光纖，在0.85μm時約為2.5dB/km；在1.31μm時約為0.4dB/km；在1.55μm時僅為0.2dB/km，已接近理論值(理論極限為0.1dB/km)。第40頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一

3.光纖損耗主要包括：(1)材料的吸收損耗光纖材料吸收損耗包括紫外吸收、紅外吸收和雜質吸收等，它是材料本身所固有的，因此是一種本征吸收損耗。第41頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一(2)光纖的散射損耗瑞利散射損耗。光纖在加熱過程中，熱擾動使原子產(chǎn)生壓縮性的不均勻，造成密度不均勻，進一步造成折射率不均勻。這種不均勻性在冷卻過程中固定了下來并引起光的散射。波導散射損耗。當光纖的纖芯直徑沿軸向不均勻時，產(chǎn)生導模和輻射模間的耦合，能量從導模轉移到輻射模，從而形成附加的波導散射損耗。非線性散射損耗。當光線中傳輸?shù)墓鈴姶蟮揭欢ǔ潭葧r，就會產(chǎn)生非線性受激拉曼散射和受激布里淵散射，是輸入光能部分轉移到新的頻率分量上。第42頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一(3)輻射損耗當理想的圓柱形光纖受到某種外力作用時，會產(chǎn)生一定曲率半徑的彎曲，導致能量泄露到包層，這種由能量泄露導致的損耗稱為輻射損耗。第43頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.4光纖的色散特性1.什么是光纖色散信號在光纖中是由不同的頻率成分和不同模式成分攜帶的，這些不同的頻率成分和模式成分有不同的傳播速度，從而引起色散。也可以從波形在時間上展寬的角度去理解，即光脈沖在通過光纖傳播期間，其波形在時間上發(fā)生了展寬，這種觀象就稱為色散。第44頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一光纖色散是光纖通信的另一個重要特性，光纖的色散會使輸入脈沖在傳輸過程中展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，這樣就限制了通信容量。因此制造優(yōu)質的、色散小的光纖，對增加通信系統(tǒng)容量和加大傳輸距離是非常重要的。引起光纖色散的原因很多，由于信號不是單一頻率而引起的色散有材料色散和波導色散，由于信號不是單一模式所引起的色散稱為模式色散。第45頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2.色散的程度描述時延差Δτ可以表示光纖的色散程度：Δτ=DΔλL式中：D為色散系數(shù)，單位為ps/(nm·km)，Δλ為光源譜寬，L為傳輸?shù)木嚯x時延差越大，色散越嚴重。第46頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.材料色散和波導色散(1)材料色散它是由于材料折射率隨光波長非線性變化引起的色散在λ0=1.27μm時，時延差最小，這個波長稱為材料的零色散波長。第47頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第48頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一(2)波導色散對于單模光纖，波導的作用不能忽略。對于某模式的電磁波而言，傳播常數(shù)β可以由U（導波徑向歸一化常數(shù)）、V（歸一化頻率）和W（導波徑向歸一化衰減系數(shù)）推出，在不同的頻率下，相位常數(shù)β不同，使得群速不同而引起色散，這種色散稱為波導色散。第49頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.模式色散模式色散是指不同模式的電磁波在光纖中傳播，群速不同而引起的色散。可以用光纖中傳輸?shù)淖罡吣Ｊ脚c最低模式之間的時延差來表示第50頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第51頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.5單模光纖1、什么是單模光纖單模光纖是在給定的工作波長上，只傳輸單一基模的光纖。在單模光纖中不存在模式色散，因此它具有相當寬的傳輸頻帶，適用于長距離、大容量的傳輸，近年來，單模光纖通信系統(tǒng)得到迅速發(fā)展第53頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2、單模光纖的折射率分布(1)階躍型單模光纖折射率分布形式(2)下凹型單模光纖3、單模傳輸條件0＜V＜2.40483(3-10-1)上式稱為單模光纖的單模傳輸條件。第54頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4、單模光纖的特征參數(shù)(1)衰減系數(shù)α對于單模光纖在1.31μm附近α約為0.35dB/km，在1.55μm附近，α可降至0.2dB/km以下。(2)截止波長λc所謂截止波長，一般指的是LP11模的截止波長第55頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一(3)模場直徑d從理論上講，單模光纖只有基模（LP01）傳輸，寂寞場強在光纖截面上的分布與光纖的結構有關，而模場直徑就是衡量光纖橫截面上一定場強范圍的物理量。對于均勻單模光纖，基模場強在光纖橫截面上近似為高斯分布。通常，將纖芯中場分布曲線最大值的1/e處，所對應的寬度定義為模場直徑，用d表示。第56頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.6光纖的傳輸帶寬色散使沿光纖傳輸?shù)墓饷}沖展寬，最終可能使兩個相鄰脈沖發(fā)生重疊。重疊嚴重時使接收機無法區(qū)分它們，造成誤碼第57頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一定義相鄰兩脈沖雖重疊但仍能區(qū)別開時的最高脈沖速率為該光纖線路的最大可用帶寬。光纖的帶寬特性如圖3-11-2第58頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一對階躍多模光纖，帶寬主要受模間色散的限制，僅數(shù)十MHz·km。漸變多模光纖，當工作在1.3μm波長、采用LD光源時，模間色散是主要的限制。對單模光纖，影響帶寬的是材料色散和波導色散，單模光纖有最大的帶寬距離積。另外，梯度折射率分布的塑料多模光纖(芯徑420μm)已達到2.5GHz的帶寬，傳輸距離100m，光源為647nmLD，預期可達到10～20GHz帶寬，距離100m。這種光纖可用于近距離的局域網(wǎng)(LAN)中。第60頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.7光纖連接器特性 評價一個連接器的主要指標有4個，即插入損耗、回波損耗、重復性和互換性。1.插入損耗 插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后，其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝數(shù)，表達式為：Ac＝-10lgP1/P0(dB)式中：Ac為連接器插入損耗；P0為輸入端的光功率；P1為輸出端的光功率。第61頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2.回波損耗

回波損耗又稱為后向反射損耗。是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射，是一對線自身的反射。不匹配主要發(fā)生在連接器的地方，但也可能發(fā)生于電纜中特性阻抗發(fā)生變化的地方。回波損耗將引入信號的波動，返回的信號將被雙工的千兆網(wǎng)誤認為是收到的信號而產(chǎn)生混亂。

后向反射光對輸入光的比率的分貝數(shù)，表達式為：Ar＝-10lgPR/P0

(dB)式中：Ar表示回波損耗；P0表示輸入光功率；PR表示后向反射光功率。（可達60dB）第62頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.重復性和互換性 重復性是指光纖(纜)活動連接器多次插拔后插入損耗的變化，用dB表示。互換性是指連接器各部件互換時插入損耗的變化，也用dB表示。第63頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4光端機4.1光源與光纖的耦合4.2光調制第64頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.1光源與光纖的耦合從光源發(fā)射出來的光功率盡可能多地送入光纖中傳輸，這就是光源與光纖的耦合問題。衡量光源與光纖耦合的質量可以用耦合效率η，它定義為

η=PF/PS(6-1-1)式中：

PF—耦合進入光纖的光功率

PS—光源發(fā)射的功率。第65頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一光源與光纖的耦合效率：與光源的類型(LED或LD)及光纖的類型(多模光纖或模光纖)有關。LD與單模光纖的耦合效率較高，可以達到30～50%，而LED與單模光纖的耦合效率較低，可能小于1%。

第66頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.2光調制要實現(xiàn)光纖通信，首先要解決的問題是如何將電信號加載到光源的發(fā)射光束上，即需要進行光調制。根據(jù)調制與光源的關系，光調制可分為：直接調制和間接調制。

第67頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.2.1光源的直接調制直接調制就是將調制信號直接作用在光源上，把要傳送的信息轉變?yōu)殡娫葱盘栕⑷氲絃D或LED，獲得相應的光信號。這種方法調制的是光源的發(fā)光強度調制(IM)。直接調制具有簡單、經(jīng)濟、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，但存在波長(頻率)的抖動，是光纖通信系統(tǒng)中廣泛采用的調制方式。從調制信號的形式來說，光源的直接調制又可分為模擬信號調制和數(shù)字信號調制第68頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一模擬調制第69頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字調制第70頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第71頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第72頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.2.2LD調制特性LD的直接調制具有許多突出的特點，它在光纖通信系統(tǒng)中應用極其廣泛。LD的調制特性如下：(1)電光延遲(2)張馳振蕩(3)小信號輸入的頻率響應(4)頻率啁啾第73頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.2.3光源的外部調制光源內調制的優(yōu)點是電路簡單容易實現(xiàn)，但是，在高碼速下將使光源的性能變壞，因此需要對光源的外調制方式。外調制方式需要調制器，結構復雜，但可獲得優(yōu)良的調制性能，特別適合高速率光通信系統(tǒng)目前使用的外調制方式有：

(1)電光調制（2）聲光調制（3）磁光調制第74頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一電光調制器電光調制的基本工作原理是晶體的線性電光效應。電光效應是指電場引起晶體折射率變化的現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生電光效應的晶體稱為電光晶體第75頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一聲光調制器聲光調制器是利用介質的圣光效應制成，他的工作原理是，當調制電信號變化時，由于壓電效應，使壓電晶體產(chǎn)生機械振動形成超聲波，這個聲波引起聲光介質的密度發(fā)生變化，使介質折射率跟著變化，從而形成一個變化的光柵，由于光柵的變化，時光強隨之發(fā)生變化，結果使光波受到調制第76頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一磁光調制磁光調制是利用法拉第效應得到的一種光外調制，入射光信號經(jīng)過起偏器，使入射光變?yōu)槠窆猓@束偏振光通過YIG（摻釔鐵石榴石）磁棒時，其偏振方向隨繞在上面線圈的調制信號而變化，當偏振方向與后面的檢偏器相同時，輸出光強最大，當偏振方向與檢偏器方向垂直時，輸出光強最小，從而使輸出光強隨調制信號變化，實現(xiàn)了光的外調制。第77頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.3光中繼器在光纖通信線路上，光纖的吸收和散射導致光信號衰減，光纖的色散將使光脈沖信號畸變，導致信息傳輸質量降低，誤碼率增高，限制了通信距離。為了滿足長距離通信的需要，必須在光纖傳輸線路上每隔一定距離加入一個中繼器，以補償光信號的衰減和對畸變信號進行整形，然后繼續(xù)向終端傳送。第78頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第79頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一5波分復用技術5.1多信道復用技術5.2波分復用技術第80頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一5.1多信道復用技術

盡管目前光纖通信單信道實用化系統(tǒng)的傳輸速率發(fā)展到了10Gbit/s，線路的利用率有了很大提高，但與光纖巨大的帶寬潛力相比還微不足道。復用技術是為了提高通信線路的利用率，而采用的在同一傳輸線路上同時傳輸多路不同信號而互不干擾的技術。光時分復用(OTDM)光碼分復用(OCDM)副載波復用(SCM)空分復用(SDM)光波分復用(WDM)第81頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一5.2波分復用技術5.2.1WDM光波分復用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)技術是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來(復用)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開(解復用)，并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端，因此將此項技術稱為光波長分割復用技術，簡稱光波分復用技術。第82頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一通常把光信道間隔較大（甚至在光纖的不同窗口上）的復用稱為光波分復用（WDM），而把在同一窗口中信道間隔較小的WDM稱為密集波分復用（DWDM）。第83頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一5.2.2光信號的分出和插入通過光分插復用器（OADM）可以實現(xiàn)各波長的光信號在中間站的分出與插入，即完成上/下光路，利用這種方式可以完成DWDM系統(tǒng)的環(huán)形組網(wǎng)。第84頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一5.2.3波分復用技術有以下主要特點。

(1)可以充分利用光纖的巨大帶寬潛力，使一根光纖上的傳輸容量比單波長傳輸增加幾十至上萬倍。

(2)N個波長復用以后在一根光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量的光纖。第85頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一(3)波分復用通道對傳輸信號是完全透明的，即對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調制方式均具有透明性，可同時提供多種協(xié)議的業(yè)務，不受限制地提供端到端業(yè)務。(4)可擴展性好。(5)降低器件的超高速要求。第86頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一第87頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一5.2.4WDM系統(tǒng)基本類型

WDM系統(tǒng)從不同的角度可以分為不同的類型，常見的分類方法有：從傳輸方向分，可以分為雙纖單向波分復用系統(tǒng)和單纖雙向波分復用系統(tǒng)；從光接口類型分，可以分為集成式波分復用系統(tǒng)和開放式波分復用系統(tǒng)。1.雙纖單向傳輸 單向DWM是指所有光路同時在一根光纖上沿同一方向傳送，如圖8.10所示。第88頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一雙纖單向傳輸示意圖第89頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一2.單纖雙向傳輸 同一光波分復用器既可作合波器，又可作分波器，具有方向的可逆性，因此，可以在同一根光纖上實現(xiàn)雙向傳輸。第90頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一3.集成式波分復用系統(tǒng) 考慮到各波長之間的影響最小和更多廠家的設備能互通工作，WDM使用的激光器發(fā)出的光的中心波長、波長間隔、中心頻率偏移等均有嚴格的規(guī)定，必需符合ITU-TG.692建議。第91頁，共107頁，2023年，2月20日，星期一4.開放式波分復用系統(tǒng) 開放式系統(tǒng)就是在波分復用器前加入波長轉換器(Optical