通信工程師中級(jí)職稱光纖傳輸方向評(píng)職論文范文

　　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)通信業(yè)務(wù)的需求量也越來(lái)越大，業(yè)務(wù)種類早已由電話語(yǔ)音業(yè)務(wù)擴(kuò)展到數(shù)據(jù)/傳真、計(jì)算機(jī)、圖像等業(yè)務(wù)，如何經(jīng)濟(jì)/高效地提供用戶滿意的接入網(wǎng),已經(jīng)成為通信業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。下面探討光纖傳輸技術(shù)與進(jìn)展概況。

　　關(guān)鍵詞：傳輸技術(shù),光纖接入系統(tǒng)組成,進(jìn)展概況,復(fù)用技術(shù)

　　一 10Gb/s ETDM光纖傳輸技術(shù)。

　　1.1關(guān)鍵技術(shù)

　　單模光纖的損耗和色散是光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本限制因素，后來(lái)因?yàn)橛辛斯饫w放大器，光纖的損耗已不再是限制系統(tǒng)性能的主要因素，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)主要考慮色度色散、極化模色散和非線性問(wèn)題。

　　1.2用FPDC進(jìn)行光纖色散補(bǔ)償具有如下優(yōu)點(diǎn)

　　①采用FPDC對(duì)使用G.652的系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)容，只需增加少量設(shè)備(FPDC和EDFA)，可靠性好。② FPDC是線性無(wú)源器件，可放置于光纖線路的任何位置。③ 能實(shí)現(xiàn)寬帶色散補(bǔ)償和一階色散、二階色散全補(bǔ)償。④ 與G.652光纖兼容，只要適當(dāng)控制FPDC的模場(chǎng)直徑和改進(jìn)連接技術(shù)，就能得到較小的插入損耗。⑤FPDC的色散補(bǔ)償量是可控的。FPDC的缺點(diǎn)主要是插損大，所需的FPDC是要補(bǔ)償?shù)墓饫w長(zhǎng)度的20%，且體積大。光纖光柵具有插損低、體積小、成本低、批量制作容易、性能優(yōu)良等特點(diǎn)。Chirp光纖光柵的原理是利用在光纖光柵不同的位置有不同的周期，因而就有不同的Bragg波長(zhǎng)，當(dāng)光脈沖入射到光柵端面上，不同的頻率成分將在不同的位置發(fā)生諧振反射，因此經(jīng)歷的時(shí)延也就不同，從而實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償。光纖光柵色散補(bǔ)償器一般工作在反射狀態(tài)，它的色散值可正可負(fù)，只要在物理上反轉(zhuǎn)時(shí)延就能改變符號(hào)。

　　Chirp光纖光柵的反射帶寬可達(dá)幾十個(gè)納米，因此它在系統(tǒng)應(yīng)用中基本不受帶寬限制。在10Gb/s系統(tǒng)中，用10cm長(zhǎng)的Chirp光纖光柵，可補(bǔ)償700km G.652光纖在1550nm窗口的色散。若帶寬需要30nm，則光纖光柵長(zhǎng)度達(dá)2.2m，插損為3～4dB，可補(bǔ)償80km G.652光纖在1550nm窗口的色散。因此，它是最有發(fā)展前景的色散補(bǔ)償器件。

　　二、OTDM光纖傳輸技術(shù)

　　2.1超短光脈沖技術(shù)

　　2.2.1超短脈沖的產(chǎn)生一般有3種方法：

　　①增益轉(zhuǎn)換法是利用半導(dǎo)體激光器的弛張振蕩，產(chǎn)生的光脈沖有啁啾，不理想。

　　②EA法是用正弦波調(diào)制EA產(chǎn)生超短光脈沖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，引人注目。

　　③ 模同步法具有波長(zhǎng)可變性，產(chǎn)生的光脈沖幾乎沒(méi)有啁啾，在40GHz的范圍內(nèi)，不需要補(bǔ)償啁啾。

　　2.2全光時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用技術(shù)

　　在光復(fù)用器技術(shù)方面，主要有平面光波電路(PLC)、光纖延遲線構(gòu)成M-Z干涉儀、光耦合器等方式。光解復(fù)用技術(shù)有光學(xué)克爾開關(guān)，它是利用高功率泵浦使信號(hào)光的兩個(gè)正交偏振分量產(chǎn)生相位差，相位差為π時(shí)，開關(guān)動(dòng)作;相互相位調(diào)制(XPM)開關(guān)是利用時(shí)間/光頻變化原理;四波混頻(FWM)開關(guān)是利用光纖中的光參量/光頻變換原理;非線性光學(xué)環(huán)路鏡(NOLM)是一種將光耦合器的輸出兩端用光纖耦合成環(huán)形結(jié)構(gòu)的開關(guān)。其中后兩種較有發(fā)展前途，已用在100Gb/s的OTDM實(shí)驗(yàn)中。

　　2.3光定時(shí)提取技術(shù)

　　目前一般采用兩種方法：利用行波半導(dǎo)體光放大器(TW-LDA)的四光波混合的PLL電路;利用TW-LDA內(nèi)的增益調(diào)制的PLL電路。

　　三、 WDM光纖傳輸技術(shù)

　　3.1 WDM的關(guān)鍵技術(shù)

　　超高速光纖傳輸系統(tǒng)采用光WDM技術(shù)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。這種技術(shù)是用多個(gè)發(fā)射不同波長(zhǎng)的光源，將多個(gè)光載波信號(hào)通過(guò)復(fù)用器件復(fù)接到一根光纖上，關(guān)鍵技術(shù)有：多波長(zhǎng)光纖的XPM效應(yīng);光源的波長(zhǎng)控制;可調(diào)窄帶光濾波器;WDM復(fù)用、解復(fù)用器件;寬帶大功率EDFA(增益均衡、增益鎖定、預(yù)加重);監(jiān)控技術(shù)等。

　　光WDM技術(shù)中用到的復(fù)用/解復(fù)用器件是雙向可逆性器件，同一器件既可作復(fù)用器，又可作解復(fù)用器。這對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光傳輸是理想的。WDM對(duì)所傳的數(shù)據(jù)格式是全透明的，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級(jí)是最理想、最方便的。一般稱波長(zhǎng)間隔≥0.8nm(約100GHz)的光復(fù)復(fù)用技術(shù)為WDM，而間隔<0.8nm的光復(fù)用稱為OFDM，它一般用頻率間隔來(lái)標(biāo)稱，間隔通常≤10GHz。

　　OFDM技術(shù)目前存在的技術(shù)難點(diǎn)主要是沒(méi)有高穩(wěn)定度、長(zhǎng)期高可靠性的光源，WDM技術(shù)，特別是4和8WDM，是現(xiàn)在的光電子技術(shù)和光纖技術(shù)完全可以支持的。由于ETDM受微電子技術(shù)的限制，所以WDM的應(yīng)用已成必然趨勢(shì)。這一點(diǎn)，世界的光纖通信界的人士已達(dá)成共識(shí)。

　　四、光纖用戶接入系統(tǒng)的組成

　　接入網(wǎng)的用戶終端設(shè)備都屬于電氣設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、電話機(jī)、傳真機(jī)等)所以在局端和用戶端之間，以光波作為載波，光纖作為傳輸媒介時(shí)，在兩端都要進(jìn)行光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。光通信系統(tǒng)的組成主要有光源、光 纖、光檢測(cè)器。發(fā)端的光源在電信號(hào)的作用下，發(fā)出與之時(shí)應(yīng)的光信號(hào)，完成電、光轉(zhuǎn)換的任務(wù)。常用的光源有半導(dǎo)體激光二極管和半導(dǎo)體發(fā)光二極管。接收端收到從發(fā)端經(jīng)過(guò)光纖送來(lái)的光載波時(shí)，首先由光檢測(cè)器把收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大均衡，還原成所需要的電信號(hào)。光檢測(cè)器是光信號(hào)接收的關(guān)鍵器件。在光纖通信中，常用的光檢測(cè)器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管。光纖在信號(hào)的傳輸過(guò)程中起著媒介的作用。光纖按其傳輸模式可分為單模光纖和多模光纖。

　　五、進(jìn)展概況

　　我們對(duì)G.652光纖進(jìn)行了16×10Gb/s WDM傳輸試驗(yàn)，其結(jié)果很好。系統(tǒng)受條件限制，有調(diào)制的信號(hào)光只有7個(gè)波道，其余9個(gè)波道用直流光頂替。其基本參數(shù)為：速率，9.95328Gb/s;信號(hào)圖案，231-1偽隨機(jī)碼;靈敏度條件，BER<10-12。

　　色散代價(jià)大部分是負(fù)的，僅在短波長(zhǎng)有0.2dB的代價(jià)。隨著傳輸距離的增加，由于EDFA的累加效應(yīng)，在光譜儀上可看出短波長(zhǎng)功率明顯降低，信噪比也明顯下降，導(dǎo)致短波長(zhǎng)的接收結(jié)果明顯變差。而且隨著傳輸距離的增加，色散斜率對(duì)傳輸?shù)挠绊懺龃螅L(zhǎng)波段和短波段色散補(bǔ)償差異增大，可能需要在分波后補(bǔ)償，這樣將加大設(shè)備復(fù)雜度。可以從兩方面解決這個(gè)問(wèn)題，一是減小G.655光纖的色散斜率，二是增大DCF的色散斜率。我們認(rèn)為色散斜率對(duì)系統(tǒng)的影響最大，在系統(tǒng)上它比色散值更難對(duì)付。因此在較長(zhǎng)距離時(shí)應(yīng)采用大斜率的色散補(bǔ)償光纖，或使用小色散斜率的光纖。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)信噪比>24dB時(shí)，接收基本沒(méi)有問(wèn)題。

　　為了解決WDM中的四波混頻問(wèn)題，已研究出G.655光纖，即所謂的真波光纖，或俗稱非零色散光纖。它是把原來(lái)G.653的零色散區(qū)移到1560nm以外，但當(dāng)WDM的通道增多時(shí)，由于功率大，光纖的有效面積不足，產(chǎn)生非線性，限制了WDM在G.655光纖上的傳輸。為此，美國(guó)康寧公司研制出大面積光纖(LEAF)，它的衰減和色散特性與G.655光纖相同。

　　六、光信號(hào)的復(fù)用技術(shù)

　　利用光纖作為傳輸媒介，光纖可以傳輸很高速率的數(shù)字信號(hào)，并且容量大。光纖的傳輸容量取決于光信號(hào)的復(fù)用技術(shù)。將多個(gè)波長(zhǎng)不同的光載波合路后在一根光纖卜傳送的方法，稱為波分復(fù)用。利用不同波長(zhǎng)的光載波沒(méi)不同方向傳輸，還可以實(shí)現(xiàn)單根光纖的雙向傳輸。波分復(fù)用的容量與相鄰兩個(gè)光載波波長(zhǎng)之間的間隔有關(guān)。通常將 波長(zhǎng)間隔比較大50~100nm的系統(tǒng)，稱為WDM 系統(tǒng);波長(zhǎng)間隔比較小1 ~10nm的系統(tǒng)，稱為密集的波分復(fù)用DWDM系統(tǒng);波長(zhǎng)間隔小于是 1nm 時(shí)，稱為光頻分復(fù)用FDM系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)波分復(fù)用技術(shù)的關(guān)鍵在于波分復(fù)用器件，即分波和合波器。它們的作用是在發(fā)端將同一系統(tǒng)中各光源產(chǎn)生的不同波長(zhǎng)的光合路到一根光纖上傳輸，在接收端將接收到的光信號(hào)分成不同波長(zhǎng)的光信號(hào)送到光檢測(cè)器進(jìn)行光、電轉(zhuǎn)換。 光波分復(fù)用技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)， 利用光波分復(fù)用技術(shù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需 要，在原有光纜容量的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容;波分復(fù)用器件具有方向可逆性，即同一 個(gè)器件可用作合波和分波， 所以在同一根光纖上可以實(shí)現(xiàn)雙向傳輸;在光波分復(fù) 用技術(shù)中，各個(gè)波長(zhǎng)工作系統(tǒng)所用的調(diào)制方式、傳輸速率、傳送的信號(hào)類型彼此沒(méi)有關(guān)系，但相互兼容。

　　七、結(jié)語(yǔ)

　　接入網(wǎng)傳送全業(yè)務(wù)的需要和光纖通信技術(shù)的日趨完善和發(fā)展，用光纖構(gòu)成接入網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送承載功能已成為接入網(wǎng)的發(fā)展方向，光纖寬帶接入網(wǎng)將以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在全業(yè)務(wù)寬帶通信接入網(wǎng)中發(fā)揮主要作用。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步使得人與人之間的信息交流以及人與機(jī)器之間、機(jī)器與機(jī)器之間的信息交換更多地要借助于數(shù)據(jù)和圖像，而不僅僅是語(yǔ)聲，這就進(jìn)一步要求通信網(wǎng)向全面綜合化、智能化、寬帶化、個(gè)人化發(fā)展。寬帶化是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)，寬帶通信網(wǎng)是世界通信網(wǎng)的發(fā)展方向。