1、WTI W ireless Technology Innovation InstituteBUPT通信工程师 有线传输工程雷新华 博士北京邮电大学Date 1WTI W ireless Technology Innovation Institute概 要 光纤通信基本理论 光纤通信的发展及特点 基本光纤系统组成 光发送机、光接收机 光检测器、光放大器 光传送网技术 光层连网概述 同步数字 (SDH)传送网技术 WDM光传送网络 WDM光传送网络基本概念 波分复用光纤网络特点Date 2WTI W ireless Technology Innovation Institute光纤通信基本理论Da
2、te 3WTI W ireless Technology Innovation Institute(1) 光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。 光纤通信技术是 30年来迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。l 1966年，英籍华人高锟（ C. K. Kao)预见利用玻璃可以制成衰减为 20dB/Km的通信光导纤维（即光纤）。当时世界上最优秀的光学玻璃衰减高达 1000dB/Km。l 1970年，美国康宁（ Corning） 公司首先研制成衰减为 20dB/Km的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通
3、信的研究。光纤通信的发展历程光纤通信的发展历程Date 4WTI W ireless Technology Innovation Institutel 高锟博士早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰耗的主要因素，后来研究发现 OH离子对衰耗也有重要影响，通过限制上面两方面的杂质离子， 1980年，光纤衰减就降低到了 0.2dB/Km， 接近理论值。 这就使得长距离的光纤通信成为可能，这在光纤通信史上具有里程碑的意义。l 我国目前也有相当多的公司可以拉制性能很好的通信光纤，比如长飞、大唐电信等等。l 不同种类的光纤也相继研发出来，比如 色散位移光纤、保偏光纤、掺杂光纤、塑料光纤、光子晶
4、体光纤等等。Date 5WTI W ireless Technology Innovation Institutel 目前，半导体激光器不仅可以在室温下工作，而且其直接调制速率可以达到 10Gbit/s乃至更高，逐渐满足了高效率、高速率、低啁啾、大功率、长寿命等要求。光纤与光源的逐年进步解决了衰减和色散问题，其结果是增加了光纤系统的通信容量。l 光探测器发展异常迅速。(2)光纤通信系统中使用的光源经历了从发光二极管到半导体激光器的进步。 光探测器也达到了 GHz的响应灵敏度。Date 6WTI W ireless Technology Innovation Institutel 光放大器都是由
5、增益介质、能源、输入输出耦合结构组成。根据增益介质的不同，目前主要有两类光放大器：(3) 90年代初，光放大器的问世引起了光纤通信技术的重大变革，这在光通信史上具有里程碑的意义。它节省了光电变换的中继过程，而且实现了波长透明、速率透明和调制方式透明的光信号放大，从而诞生了采用波分复用（ WDM） 技术的新一代光纤系统商用化。一类是用活性介质 ，如半导体材料和掺稀土元素（如 Nd， Sm， Ho， Er， Pr， Tm和 Yb） 的光纤，利用受激辐射机制实现光的直接放大，如半导体激光放大器和掺杂光纤放大器；一类是基于光纤的非线性效应 ，利用受激散射机制实现光的直接放大，如光纤喇曼放大器和光纤布里
6、渊放大器。Date 7WTI W ireless Technology Innovation Institutel 在光纤放大器被新一代波分复用系统广泛使用的同时，光纤放大器的研究和开发也在不断进步。l 最近五年，技术上已经成熟的多种类型的光放大器（ EDFA、 GS-EDFA、 TDFA、 GS-TDFA和 RFA） 已经覆盖了 1365-1650nm波长范围，使得在上述范围内实施波分复用成为可能。l 拉曼放大器（ RA） 利用了光纤中的拉曼散射效应实现光信号的放大。由于受激拉曼散射效应的阈值很高，随作近年来大功率半导体激光器的研制成功，这项光放大技术已经开始走向实用。l 光通信窗口新的划分
7、： 1570-1604nm称为 L波段，短于 1525nm的波长范围称为 S波段，这个波段因为全波光纤的研制成功可以扩展到1365nm。 这两个波段又可以分别称为光通信的第 4窗口和第 5窗口。Date 8WTI W ireless Technology Innovation Institute 工作波长为 0.85m多模光纤光通信系统； 工作波长为 1.3m多模光纤光通信系统和单模光纤光通信系统； 工作波长为 1.55m单模光纤光通信系统。而色散位移光纤（ DSF， G.653） 是应用于第三代光纤通信系统的一项重要成就。普通单模光纤的零色散点在 1.31m附近，色散位移光纤将零色散点从1.
8、31m移到 1.55m， 有效地解决了 1.55m光通信系统的色散问题。 总之，在数十年的发展过程中，光纤通信系统经历了三代：Date 9WTI W ireless Technology Innovation Institutel SDH网络可以算是第一代的光网络，它的特点是以点到点波分复用（WDM）传输系统为基础，提供大容量、长距离、高可靠的业务传送，但所有的交换和选路在电层实现。 90年代中期发展的密集波分复用（DWDM）光网络技术进一步挖掘了光纤的带宽潜力，提高了网络的传输性能，但在联网技术上没有实现统一 l ITU-T于上世纪末提出的光传送网（ OTN）可以认为是第二代光网络，主要特点是在光层实现交换、选路等功能，从而成为真正意义上的 “光”网络。光分插复用器（ OADM）、光交叉连接器（ OXC）等光节点技术的成熟为 OTN的发展铺平了道路，光网络的拓扑形式从环网向格形网演化，一些复杂的网络功能（如保护和恢复）也得以实现。目前，实际中的光网络发展到了这一阶段 光网络技术的发展 -典型的光网络技术：Date 10
