现代交换原理与技术（第2版）课件第11章　光交换技术.pptVIP

主要内容 光交换的基本概念 介绍光交换元件 光交换机构 光交换技术当前的发展概况 　　 　 概 述 为什么要研究和发展光交换网络 ？ 主要基于以下原因： 历史的观点：模拟传输产生了机电交换，随后引入数字传输便有了数字交换。现在光传输被使用，如果历史重演的话，那么下一步将是光交换网络 速度极限：电子交换网络的速度被限制在几个Gbit/s范围（接近10Gbit/s），更高速度必须要用光交换网络来实现 代价降低：在采用光传输和电子交换的系统中，光/电和电/光接口是必不可少的。若整个系统都采用光技术，则可省掉这些昂贵的部件，并且在交换过程中还能充分发挥光信好的高速、宽带和五电磁感应的优点 概 述 光交换技术 通信技术的发展，实质上始终是将发端信息调制成适合传输的信号，在通信线路上传送，到接收端，再将信号解调成与发端信号相同的信息。信号可以调制成普通的PCM数字信号，一可以调制成射频信号。若采用可视光调制，通过可视光波段的信号进行传送，即光传输技术。对传输的光信号，直接采用光交换设备实现信息交换的任务，称为光交换技术 光复用技术 在光网络领域提高光纤容量采用的方法包括 波分复用（WDM）：将光分成许多波长，每一个都可以同时携带不同的信息流 时分复用技术(TDM)：是提高激光的速度或激光光脉冲每秒开关的次数 空分复用技术 密集波分复用技术（DWDM）:由于当今多数WDM技术均可以传输相互间隔非常近的波长，这一技术又称为密集波分复用技术 光纤通信技术的发展 1960年，利用红宝石棒成功地发射出空间相干光，从而发明了激光器，在盛行研究光波导的初期，所制作的光纤传输损耗高达几千分贝/km。因此，一般人认为将光纤应用于通信是不现实的 1966年，英国STC公司研究员分析了当时玻璃纤维损耗不能降低的原因，并指出有大幅度降低光损耗的可能性 1970年，美康宁玻璃公司等人发表了有关光纤的论文，经过8年的实验室研究成功地制造出损耗为20dB/km的光纤。于是发展光纤通信成为现实 同年，半导体激光器在室温条件下连续振荡首次获得成功 光纤传输损耗是逐年降低的，目前为0.2dB/km 光纤用于通信是1978年，进行了商业性实验。1980年美国建成了长度为1241.6km的干线光缆。1985年，纵贯日本的干线光纤宣告完成，全长为3400km。1988年，大西洋海底光缆宣告建成，长度为13000km 光纤通信的基本原理 光纤通信的基本原理 发端将用户传送来的电信号，送给调制器，然后再送入发光二极管或半导体激光器等光源，发出的光强度随电信号的强弱变化，称为光强度调制，送往光缆作为传输介质 接收端用光检测器把光缆送来的光信号接收，再经光电转换还原为电信号（即解调），这样构成了一个完整的光纤通信 光纤通信的基本原理 光纤的模式 光在光纤中传播，它的电磁场在光纤中按一定的方式分布，这种分布方式称为模式 光纤的种类 单模：只允许一种电磁场分布方式存在的光纤（直径很小） 多模：允许多种电磁场分布方式同时存在的光纤 当光入射于光纤的纤芯时，纤芯与包层面产生反射，使光波受到导引而限于纤芯内部向前传播，简称为光导纤维。光在纤芯内作之字形前进 光交换元件 光交换元件概述 光交换元件是光交换技术的基础，近年来开发的光交换元件根据其功能分为 相关器件：属于无源器件。功能是在输入和输出之间建立某种关系或映射，而这些关系是器件控制信号的函数，与输入的信号数据无关。它的速率与光纤带宽是同一个数量级，模拟与数字系统均可用。（定向耦合器，星形耦合器，光放大器和空间光调制器开关均属此类） 逻辑器件：通过携带信号的信息和数据来控制器件的状态，在其输入端完成逻辑功能或组合逻辑功能。光逻辑器件主要是电光效应器件，需要电光能量共同控制。（双稳态激光器，关导体激光器，自光电效应器件，非线性法布里——泊罗（NLFP）激光器） 半导体光开关（激光放大器，属相关器件）：用来对输入的光信号进行放大，并且通过控制放大器的偏置信号来控制其放大倍数 耦合波导开关（光偶合器）：有两个输入端和两个输出端，一个控制电极它是利用铌酸锂（LiNbO3)材料制作的 硅衬底平面光波导开关：它包含两个3dB定向耦合器和两个长度相等的波导臂。该器件的交换原理是基于硅介质波导内的热——电效应，平时编压为零时，器件处于交叉连接状态。当加热波导臂时，它可以切换到平行连接状态 波长转换器（用于光交换的器件） 直接转换：光——电——光 间接转换（通过外调制器的方法实现）：在外调制器的控制端上施加适当的直流编置电压，使得波长为λi的入射光被调制成波长为λj的出射光 光存储器:光存储器是时分光交换系统的关键器件，它可以实现光