华中科大光纤通信Chapter_5_Lightwave_Systems.ppt

OE, HUST * OE, HUST * Chapter 5 Lightwave Systems 5.1 System Architectures 5.1.1 P2P Point to point link 光通信系统最简单形式 适用短和长距离 对长距离需要中继器 对长距离需要色散补偿 DWDM光纤传输系统 * OE, HUST * O M U X O D E M U X OA OA OA 光发送 光发送 光发送 λ１ λ２ λΝ λ１，λ２……λΝ 光接收 光接收 光接收 λ１ λ２ λΝ 光放大器的出现使得DWDM系统成为可能！ 5.1.2 Distribution Networks广播和分配网 分配到子系统群 ISDN和CATV HUB和BUS拓扑结构 N个分支节点可得到的功率： PN=PTC[(1-δ)(1-C)]N-1 δ插入损耗 C耦合比 5.1.3 Local Area Network局域网 BUS拓扑结构：Ethernet Ring拓扑结构：FDDI(Fiber Distribution Data interface) HUB和BUS拓扑结构 STAR拓扑结构的功率分配： PN=(PT /N)(1-δ)log2N 三网合一：电信网、广播电视网、计算机互联网。 扁平化。 * OE, HUST * 5.2 Design Guidelines5.2.1 Power Budget（对发射功率，传输损耗，接收灵敏度进行功率预算）无光放大器 * OE, HUST * 5.2.2 Rise-time Budget The rise time of RC circuit Tr * OE, HUST * 思考题 某单模光纤通信线路长90km，工作在1550nm，色散系数D＝16ps/nm?km。若已知光发射机和光接收机的上升时间分别为Ttr＝50ps和Trec＝20ps，考虑单纵模激光器的半高全宽谱宽Δλ＝0.2nm，输入信号为RZ格式，按照上升时间预算线路允许工作速率为多少？ EDFA All optical and fiber compatible Wide bandwidth，20-70nm High gain，20-40dB High output power，200mV Bit rate，modulation format，power and wavelength insensitive Low distortion and low noise，(NF5dB) 泵浦光 980 nm 跃迁 亚稳态 信号光 1550 nm 受激放大光 1550 nm 基态 基态 激发态 EDF原理 铒纤吸收谱 泵浦波长可以是514、679、800、980、1480nm 波长短于980nm的泵浦效率低，因而通常采用980和1480nm泵浦。 EDFA的基本结构 EDFA 主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、光隔离器及光滤波器组成，结构如图所示。 信 号 光 耦 合 器 光隔 离器 掺铒 光纤 光隔 离器 光滤 波器 输 出 光 泵 浦 光 三种泵浦方式的EDFA LD2 WDM2 EDF APC APC in out LD1 WDM1 LD WDM EDF APC APC in out LD WDM EDF APC APC in out 同向泵浦(前向泵浦)型：较好的噪声性能 反向泵浦(后向泵浦)型：输出信号功率高 双向泵浦型：输出信号功率比单泵浦源高3dB，且放大特性与信号传输方向无关 EDFA Challenges Gain Flattening 增益平坦 Gain Transient 增益瞬态效应 Gain Bandwidth Widening 增益带宽的拓宽 C带（1530-1565nm）+L带 （1565-1610nm） Gain Flattening Passive equalization Pre-equalize the input signal Add dopant: fluoride based EDFA Broadband filter Hybrid pump Active equalization Acousto-Optic Tunable Filter(AOTF) * * 光耦合器的作用是将信号光和泵浦光复合在一起，注入到掺铒光纤中，一般采用波分复用器来实现。 光隔离器是用来抑制光反射，防止光放大器自激，确保工作稳定。 当较弱的信号光与较强的泵浦光一起输入EDF时，泵浦光激活EDF中的铒离子，跃迁到高能级态；在信号光的诱导下，铒离子受激辐射，跃迁到基态，