中级通信工程师职称光纤传输方向论文范文
2014-9-15 15:26:59 点击：
中级通信工程师职称光纤传输方向论文范文分析值得关注 随着社会经济的发展，人们对通信业务的需求量也越来越大，业务种类早已由电话语音业务扩展到数据/传真、计算机、图像等业务，如何经济/高效地提供用户满意的接入网,已经成为通信业关注的焦点。下面探讨光纤传输技术与进展概况。
关键词：传输技术,光纤接入系统组成,进展概况,复用技术
一 10Gb/s ETDM光纤传输技术。
1.1关键技术
单模光纤的损耗和色散是光纤通信系统设计的两个基本限制因素，后来因为有了光纤放大器，光纤的损耗已不再是限制系统性能的主要因素，因此在系统设计时应主要考虑色度色散、极化模色散和非线性问题。
1.2用FPDC进行光纤色散补偿具有如下优点
①采用FPDC对使用G.652的系统升级和扩容，只需增加少量设备(FPDC和EDFA)，可靠性好。② FPDC是线性无源器件，可放置于光纤线路的任何位置。③ 能实现宽带色散补偿和一阶色散、二阶色散全补偿。④ 与G.652光纤兼容，只要适当控制FPDC的模场直径和改进连接技术，就能得到较小的插入损耗。⑤FPDC的色散补偿量是可控的。FPDC的缺点主要是插损大，所需的FPDC是要补偿的光纤长度的20%，且体积大。光纤光栅具有插损低、体积小、成本低、批量制作容易、性能优良等特点。Chirp光纤光栅的原理是利用在光纤光栅不同的位置有不同的周期，因而就有不同的Bragg波长，当光脉冲入射到光栅端面上，不同的频率成分将在不同的位置发生谐振反射，因此经历的时延也就不同，从而实现色散补偿。光纤光栅色散补偿器一般工作在反射状态，它的色散值可正可负，只要在物理上反转时延就能改变符号。
Chirp光纤光栅的反射带宽可达几十个纳米，因此它在系统应用中基本不受带宽限制。在10Gb/s系统中，用10cm长的Chirp光纤光栅，可补偿700km G.652光纤在1550nm窗口的色散。若带宽需要30nm，则光纤光栅长度达2.2m，插损为3～4dB，可补偿80km G.652光纤在1550nm窗口的色散。因此，它是最有发展前景的色散补偿器件。
二、OTDM光纤传输技术
2.1超短光脉冲技术
2.2.1超短脉冲的产生一般有3种方法：
①增益转换法是利用半导体激光器的弛张振荡，产生的光脉冲有啁啾，不理想。
②EA法是用正弦波调制EA产生超短光脉冲，结构简单，引人注目。
③ 模同步法具有波长可变性，产生的光脉冲几乎没有啁啾，在40GHz的范围内，不需要补偿啁啾。
2.2全光时分复用/解复用技术
在光复用器技术方面，主要有平面光波电路(PLC)、光纤延迟线构成M-Z干涉仪、光耦合器等方式。光解复用技术有光学克尔开关，它是利用高功率泵浦使信号光的两个正交偏振分量产生相位差，相位差为π时，开关动作;相互相位调制(XPM)开关是利用时间/光频变化原理;四波混频(FWM)开关是利用光纤中的光参量/光频变换原理;非线性光学环路镜(NOLM)是一种将光耦合器的输出两端用光纤耦合成环形结构的开关。其中后两种较有发展前途，已用在100Gb/s的OTDM实验中。
2.3光定时提取技术
目前一般采用两种方法：利用行波半导体光放大器(TW-LDA)的四光波混合的PLL电路;利用TW-LDA内的增益调制的PLL电路。
三、 WDM光纤传输技术
3.1 WDM的关键技术
超高速光纤传输系统采用光WDM技术具有其独特的优势。这种技术是用多个发射不同波长的光源，将多个光载波信号通过复用器件复接到一根光纤上，关键技术有：多波长光纤的XPM效应;光源的波长控制;可调窄带光滤波器;WDM复用、解复用器件;宽带大功率EDFA(增益均衡、增益锁定、预加重);监控技术等。
光WDM技术中用到的复用/解复用器件是双向可逆性器件，同一器件既可作复用器，又可作解复用器。这对于点对点、点对多点的光传输是理想的。WDM对所传的数据格式是全透明的，对网络的扩容升级是最理想、最方便的。一般称波长间隔≥0.8nm(约100GHz)的光复复用技术为WDM，而间隔<0.8nm的光复用称为OFDM，它一般用频率间隔来标称，间隔通常≤10GHz。
OFDM技术目前存在的技术难点主要是没有高稳定度、长期高可靠性的光源，WDM技术，特别是4和8WDM，是现在的光电子技术和光纤技术完全可以支持的。由于ETDM受微电子技术的限制，所以WDM的应用已成必然趋势。这一点，世界的光纤通信界的人士已达成共识。
四、光纤用户接入系统的组成
接入网的用户终端设备都属于电气设备(如计算机、电话机、传真机等)所以在局端和用户端之间，以光波作为载波，光纤作为传输媒介时，在两端都要进行光信号与电信号之间的转换。光通信系统的组成主要有光源、光 纤、光检测器。发端的光源在电信号的作用下，发出与之时应的光信号，完成电、光转换的任务。常用的光源有半导体激光二极管和半导体发光二极管。接收端收到从发端经过光纤送来的光载波时，首先由光检测器把收到的光信号转换成对应的电信号，再经过放大均衡，还原成所需要的电信号。光检测器是光信号接收的关键器件。在光纤通信中，常用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管。光纤在信号的传输过程中起着媒介的作用。光纤按其传输模式可分为单模光纤和多模光纤。
五、进展概况
我们对G.652光纤进行了16×10Gb/s WDM传输试验，其结果很好。系统受条件限制，有调制的信号光只有7个波道，其余9个波道用直流光顶替。其基本参数为：速率，9.95328Gb/s;信号图案，231-1伪随机码;灵敏度条件，BER<10-12。
色散代价大部分是负的，仅在短波长有0.2dB的代价。随着传输距离的增加，由于EDFA的累加效应，在光谱仪上可看出短波长功率明显降低，信噪比也明显下降，导致短波长的接收结果明显变差。而且随着传输距离的增加，色散斜率对传输的影响增大，长波段和短波段色散补偿差异增大，可能需要在分波后补偿，这样将加大设备复杂度。可以从两方面解决这个问题，一是减小G.655光纤的色散斜率，二是增大DCF的色散斜率。我们认为色散斜率对系统的影响最大，在系统上它比色散值更难对付。因此在较长距离时应采用大斜率的色散补偿光纤，或使用小色散斜率的光纤。从实验结果来看，当信噪比>24dB时，接收基本没有问题。
为了解决WDM中的四波混频问题，已研究出G.655光纤，即所谓的真波光纤，或俗称非零色散光纤。它是把原来G.653的零色散区移到1560nm以外，但当WDM的通道增多时，由于功率大，光纤的有效面积不足，产生非线性，限制了WDM在G.655光纤上的传输。为此，美国康宁公司研制出大面积光纤(LEAF)，它的衰减和色散特性与G.655光纤相同。
六、光信号的复用技术
利用光纤作为传输媒介，光纤可以传输很高速率的数字信号，并且容量大。光纤的传输容量取决于光信号的复用技术。将多个波长不同的光载波合路后在一根光纤卜传送的方法，称为波分复用。利用不同波长的光载波没不同方向传输，还可以实现单根光纤的双向传输。波分复用的容量与相邻两个光载波波长之间的间隔有关。通常将 波长间隔比较大50~100nm的系统，称为WDM 系统;波长间隔比较小1 ~10nm的系统，称为密集的波分复用DWDM系统;波长间隔小于是 1nm 时，称为光频分复用FDM系统。实现波分复用技术的关键在于波分复用器件，即分波和合波器。它们的作用是在发端将同一系统中各光源产生的不同波长的光合路到一根光纤上传输，在接收端将接收到的光信号分成不同波长的光信号送到光检测器进行光、电转换。 光波分复用技术具有很多优点， 利用光波分复用技术可以根据业务发展的需 要，在原有光缆容量的基础上进行扩容;波分复用器件具有方向可逆性，即同一 个器件可用作合波和分波， 所以在同一根光纤上可以实现双向传输;在光波分复 用技术中，各个波长工作系统所用的调制方式、传输速率、传送的信号类型彼此没有关系，但相互兼容。
七、结语
接入网传送全业务的需要和光纤通信技术的日趋完善和发展，用光纤构成接入网来实现传送承载功能已成为接入网的发展方向，光纤宽带接入网将以其独特的优点，在全业务宽带通信接入网中发挥主要作用。经济的发展、社会的进步使得人与人之间的信息交流以及人与机器之间、机器与机器之间的信息交换更多地要借助于数据和图像，而不仅仅是语声，这就进一步要求通信网向全面综合化、智能化、宽带化、个人化发展。宽带化是网络发展的必然趋势，宽带通信网是世界通信网的发展方向。
关键词：传输技术,光纤接入系统组成,进展概况,复用技术
一 10Gb/s ETDM光纤传输技术。
1.1关键技术
单模光纤的损耗和色散是光纤通信系统设计的两个基本限制因素，后来因为有了光纤放大器，光纤的损耗已不再是限制系统性能的主要因素，因此在系统设计时应主要考虑色度色散、极化模色散和非线性问题。
1.2用FPDC进行光纤色散补偿具有如下优点
①采用FPDC对使用G.652的系统升级和扩容，只需增加少量设备(FPDC和EDFA)，可靠性好。② FPDC是线性无源器件，可放置于光纤线路的任何位置。③ 能实现宽带色散补偿和一阶色散、二阶色散全补偿。④ 与G.652光纤兼容，只要适当控制FPDC的模场直径和改进连接技术，就能得到较小的插入损耗。⑤FPDC的色散补偿量是可控的。FPDC的缺点主要是插损大，所需的FPDC是要补偿的光纤长度的20%，且体积大。光纤光栅具有插损低、体积小、成本低、批量制作容易、性能优良等特点。Chirp光纤光栅的原理是利用在光纤光栅不同的位置有不同的周期，因而就有不同的Bragg波长，当光脉冲入射到光栅端面上，不同的频率成分将在不同的位置发生谐振反射，因此经历的时延也就不同，从而实现色散补偿。光纤光栅色散补偿器一般工作在反射状态，它的色散值可正可负，只要在物理上反转时延就能改变符号。
Chirp光纤光栅的反射带宽可达几十个纳米，因此它在系统应用中基本不受带宽限制。在10Gb/s系统中，用10cm长的Chirp光纤光栅，可补偿700km G.652光纤在1550nm窗口的色散。若带宽需要30nm，则光纤光栅长度达2.2m，插损为3～4dB，可补偿80km G.652光纤在1550nm窗口的色散。因此，它是最有发展前景的色散补偿器件。
二、OTDM光纤传输技术
2.1超短光脉冲技术
2.2.1超短脉冲的产生一般有3种方法：
①增益转换法是利用半导体激光器的弛张振荡，产生的光脉冲有啁啾，不理想。
②EA法是用正弦波调制EA产生超短光脉冲，结构简单，引人注目。
③ 模同步法具有波长可变性，产生的光脉冲几乎没有啁啾，在40GHz的范围内，不需要补偿啁啾。
2.2全光时分复用/解复用技术
在光复用器技术方面，主要有平面光波电路(PLC)、光纤延迟线构成M-Z干涉仪、光耦合器等方式。光解复用技术有光学克尔开关，它是利用高功率泵浦使信号光的两个正交偏振分量产生相位差，相位差为π时，开关动作;相互相位调制(XPM)开关是利用时间/光频变化原理;四波混频(FWM)开关是利用光纤中的光参量/光频变换原理;非线性光学环路镜(NOLM)是一种将光耦合器的输出两端用光纤耦合成环形结构的开关。其中后两种较有发展前途，已用在100Gb/s的OTDM实验中。
2.3光定时提取技术
目前一般采用两种方法：利用行波半导体光放大器(TW-LDA)的四光波混合的PLL电路;利用TW-LDA内的增益调制的PLL电路。
三、 WDM光纤传输技术
3.1 WDM的关键技术
超高速光纤传输系统采用光WDM技术具有其独特的优势。这种技术是用多个发射不同波长的光源，将多个光载波信号通过复用器件复接到一根光纤上，关键技术有：多波长光纤的XPM效应;光源的波长控制;可调窄带光滤波器;WDM复用、解复用器件;宽带大功率EDFA(增益均衡、增益锁定、预加重);监控技术等。
光WDM技术中用到的复用/解复用器件是双向可逆性器件，同一器件既可作复用器，又可作解复用器。这对于点对点、点对多点的光传输是理想的。WDM对所传的数据格式是全透明的，对网络的扩容升级是最理想、最方便的。一般称波长间隔≥0.8nm(约100GHz)的光复复用技术为WDM，而间隔<0.8nm的光复用称为OFDM，它一般用频率间隔来标称，间隔通常≤10GHz。
OFDM技术目前存在的技术难点主要是没有高稳定度、长期高可靠性的光源，WDM技术，特别是4和8WDM，是现在的光电子技术和光纤技术完全可以支持的。由于ETDM受微电子技术的限制，所以WDM的应用已成必然趋势。这一点，世界的光纤通信界的人士已达成共识。
四、光纤用户接入系统的组成
接入网的用户终端设备都属于电气设备(如计算机、电话机、传真机等)所以在局端和用户端之间，以光波作为载波，光纤作为传输媒介时，在两端都要进行光信号与电信号之间的转换。光通信系统的组成主要有光源、光 纤、光检测器。发端的光源在电信号的作用下，发出与之时应的光信号，完成电、光转换的任务。常用的光源有半导体激光二极管和半导体发光二极管。接收端收到从发端经过光纤送来的光载波时，首先由光检测器把收到的光信号转换成对应的电信号，再经过放大均衡，还原成所需要的电信号。光检测器是光信号接收的关键器件。在光纤通信中，常用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管。光纤在信号的传输过程中起着媒介的作用。光纤按其传输模式可分为单模光纤和多模光纤。
五、进展概况
我们对G.652光纤进行了16×10Gb/s WDM传输试验，其结果很好。系统受条件限制，有调制的信号光只有7个波道，其余9个波道用直流光顶替。其基本参数为：速率，9.95328Gb/s;信号图案，231-1伪随机码;灵敏度条件，BER<10-12。
色散代价大部分是负的，仅在短波长有0.2dB的代价。随着传输距离的增加，由于EDFA的累加效应，在光谱仪上可看出短波长功率明显降低，信噪比也明显下降，导致短波长的接收结果明显变差。而且随着传输距离的增加，色散斜率对传输的影响增大，长波段和短波段色散补偿差异增大，可能需要在分波后补偿，这样将加大设备复杂度。可以从两方面解决这个问题，一是减小G.655光纤的色散斜率，二是增大DCF的色散斜率。我们认为色散斜率对系统的影响最大，在系统上它比色散值更难对付。因此在较长距离时应采用大斜率的色散补偿光纤，或使用小色散斜率的光纤。从实验结果来看，当信噪比>24dB时，接收基本没有问题。
为了解决WDM中的四波混频问题，已研究出G.655光纤，即所谓的真波光纤，或俗称非零色散光纤。它是把原来G.653的零色散区移到1560nm以外，但当WDM的通道增多时，由于功率大，光纤的有效面积不足，产生非线性，限制了WDM在G.655光纤上的传输。为此，美国康宁公司研制出大面积光纤(LEAF)，它的衰减和色散特性与G.655光纤相同。
六、光信号的复用技术
利用光纤作为传输媒介，光纤可以传输很高速率的数字信号，并且容量大。光纤的传输容量取决于光信号的复用技术。将多个波长不同的光载波合路后在一根光纤卜传送的方法，称为波分复用。利用不同波长的光载波没不同方向传输，还可以实现单根光纤的双向传输。波分复用的容量与相邻两个光载波波长之间的间隔有关。通常将 波长间隔比较大50~100nm的系统，称为WDM 系统;波长间隔比较小1 ~10nm的系统，称为密集的波分复用DWDM系统;波长间隔小于是 1nm 时，称为光频分复用FDM系统。实现波分复用技术的关键在于波分复用器件，即分波和合波器。它们的作用是在发端将同一系统中各光源产生的不同波长的光合路到一根光纤上传输，在接收端将接收到的光信号分成不同波长的光信号送到光检测器进行光、电转换。 光波分复用技术具有很多优点， 利用光波分复用技术可以根据业务发展的需 要，在原有光缆容量的基础上进行扩容;波分复用器件具有方向可逆性，即同一 个器件可用作合波和分波， 所以在同一根光纤上可以实现双向传输;在光波分复 用技术中，各个波长工作系统所用的调制方式、传输速率、传送的信号类型彼此没有关系，但相互兼容。
七、结语
接入网传送全业务的需要和光纤通信技术的日趋完善和发展，用光纤构成接入网来实现传送承载功能已成为接入网的发展方向，光纤宽带接入网将以其独特的优点，在全业务宽带通信接入网中发挥主要作用。经济的发展、社会的进步使得人与人之间的信息交流以及人与机器之间、机器与机器之间的信息交换更多地要借助于数据和图像，而不仅仅是语声，这就进一步要求通信网向全面综合化、智能化、宽带化、个人化发展。宽带化是网络发展的必然趋势，宽带通信网是世界通信网的发展方向。
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