增益补偿损耗.PPTVIP

所谓时隙互换，就是把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。如图7.32(b)，首先使时分复用信号经过分接器，在同一时间内，分接器每条出线上依次传输某一个时隙的信号；然后使这些信号分别经过不同的光延迟器件，获得不同的延迟时间；最后用复接器把这些信号重新组合起来。图7.32(c)示出时分光交换的空分等效。

7.3.3波分光交换

波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础，采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能的。图7.33(a)和(b)分别示出波长选择法交换和波长变换法交换的原理框图。设波分交换机的输入和输出都与N条光纤相连接。每条光纤承载W个波长的光信号。从每条光纤输入的光信号首先通过分波器(解复用器)WDMX，分为W个波长不同的信号。所有N路输入的波长为λi(i=1,2,…,W)的信号都送到λi空分交换器，在那里进行同一波长N路(空分)信号的交叉连接，到底如何交叉连接，将由控制器决定。然后，从W个空分交换器输出的不同波长的信号再通过合波器(复用器)WMUX复接到输出光纤上。这种交换机可应用于采用波长选路的全光网络中。但由于每个空分交换器可能提供的连接数为N×N,故整个交换机可能提供的连接数为N2W，比下面介绍的波长变换法少。波长变换法与波长选择法的主要区别是用同一个NW×NW空分交换器处理NW路信号的交叉连接，在空分交换器的输出必须加上波长变换器，然后进行波分复接。这样，可能提供的连接数为N2W2，即内部阻塞概率较小。

波长变换器将在7.7节介绍。 7.4光孤子通信

光孤子(Soliton)是经光纤长距离传输后，其宽度保持不变的超短光脉冲(ps数量级)。光孤子的形成是光纤的群速度色散和非线性效应相互平衡的结果。利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。光孤子通信的传输距离可达上万千米，甚至几万千米，目前还处于试验阶段。

我们知道，光纤通信的传输距离和传输速率受到光纤损耗和色散的限制。光纤放大器投入应用后，克服了损耗的限制，增加了传输距离。此时，光纤传输系统，尤其是传输速率在Gb/s以上的系统，光纤色散引起的脉冲展宽，对传输速率的限制，成为提高系统性能的主要障碍。为了增加传输距离，在光纤线路上，每隔一定的距离，可设置一个光纤放大器，以周期地补充光功率的损耗。但是多个光纤放大器产生的噪声累积又妨碍了传输距离的增加，因而要求提高传输信号的光功率，这样便产生非线性效应。非线性效应对光纤通信有害也有利，事实表明，克服其害还不如利用其利。

光纤非线性效应和色散单独起作用时，在光纤中传输的光信号都要产生脉冲展宽，对传输速率的提高是有害的。但是如果适当选择相关参数，使两种效应相互平衡，就可以保持脉冲宽度不变，因而形成光孤子。7.4.1光孤子的形成

在讨论光纤传输理论时，假设了光纤折射率n和入射光强(光功率)无关，始终保持不变。这种假设在低功率条件下是正确的，获得了与实验良好一致的结果。然而，在高功率条件下，折射率n随光强而变化，这种特性称为非线性效应。在强光作用下，光纤折射率n可以表示为

n=n0+n2|E|2(7.19)式中，E为电场强度，n0为E=0时的光纤折射率，约为1.45。这种光纤折射率n随光强|E|2而变化的特性，称为克尔(Kerr)效应，n2=10－22(m/V)2，称为克尔系数。虽然光纤中电场较强，为106(V/m)，但总的折射率变化Δn=n－n0=n2|E|2还是很小(10－10)的。即使如此，这种变化对光纤传输特性的影响还是很大的。

设波长为λ、光强为|E|2的光脉冲在长度为L的光纤中传输，则光强感应的折射率变化Δn(t)=n2|E(t)|2，由此引起的相位变化为(7.20)这种使脉冲不同部位产生不同相移的特性称为自相位调制(SPM)。如果考虑光纤损耗，式(7.20)中的L要用有效长度Leff代替。SPM引起脉冲载波频率随时间的变化为

如图7.34所示，在脉冲上升部分，|E|2增加，0，得到Δω0，频率下移；在脉冲顶部，|E|2不变，=0，得到Δω=0，频率不变；在脉冲下降部分，|E|2减小，0，得到Δω0，频率上移。频移使脉冲频率改变分布，其前部(头)频率降低，后部(尾)频率升高。这种情况称脉冲产生线性调频，或称啁啾(Chirp)。(7.21)图7.34脉冲的光强频率调制图7.9实际WDM系统的基本结构7.2.2WDM传输系统的基本结构

实际的WDM传输系统主要由五部分组成：光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统，如图7.9所示。光发射机位于WDM传输系统的发送端。在发送端首先将来自终端设备(如SDH端机)输出的