2007-6-11
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2. 用于WDM系统中的EDFA
增益带宽 增益平坦 增益特性优化 噪声系数和饱和输出功率
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WDM系统中EDFA的要求
增益带宽 增益平坦 增益特性优化 噪声系数 饱和输出功率 光纤及各类接插件长期可靠性问题
光放大器
光纤放大器
掺稀土元素放大器
非线性效应放大器
半导体光放大器
谐振式
行波式
掺铒 光纤 放大器
掺镨 光纤 放大器
光纤 啦曼 放大器
光纤 布里渊 放大器
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图10-2 EDFA的基本组成
光耦合器 光隔离器 EDF
信号光输入
光隔离器 光滤波器
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10.4 光交换技术
现有的通信网络中，高速光纤通信系统只是用作点到 点的传输手段。网络中主要的交换功能还是采用电子交换 技 术 。 传 统 电 子 交 换 机 的 端 口 速 率 只 有 几 Mbit/s 到 几 百 Mbit/s，不仅限制了光纤通信网络速率的提高，而且要求 在众多的接口进行频繁的复用/解复用，光/电和电/光转 换，增加了设备的复杂性和成本。要彻底地解决高速光纤 通信网中存在的矛盾，必须要实现全光通信。光交换是实 现全光通信的关键技术。所谓光交换是指对送来的光信号 直接进行交换，无需经过光/电/光的变换方式。
D(ps/km·nm)
+20 +15
+5 0 -5
G.652
1310 1550
λ(nm)
- 20
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DCF
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DCF的品质因数
DCF的品质因数FOM（Figure of Merit）定义
为
FOM = D α
（11-3）
式中 FOM为品质因数，单位（ps/nm·dB）；
D——色散系数，单位（ps/nm·km）
α——衰减系数，单位（dB/km）。
FOM是DCF的重要参数，可以用来对不同类型的
DCF进行性能比较。
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色散补偿光纤DCF
对光纤一阶群速度色散（GVD）完全补偿的条件为
Dt (λ)Lt＋Dc (λ)Lc＝0
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EDFA与RA比较
放大机理 增益带宽
EDFA 掺铒光纤的受激发射 较窄，平坦增益谱约30nm
RA 光纤的 受激啦曼效应
理论上无限制
增益物质
掺铒光纤
传输光纤本身
使用位置
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有一定限制
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1. EDFA的工作原理
掺铒光纤放大器（EDFA，Erbium Doped Fiber Amplifier 是 目 前 最 成 熟 的 光 放 大 器 。 EDFA主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、耦合 器、隔离器等组成，如图10-4所示。
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光突发交换OBS
鉴于OPS网络的不成熟和OWS网络的颗粒度 较 大 等 缺 点 ， 提 出 了 光 突 发 交 换OBS的概念。 OBS网络结合了前述两者的优点，OBS网络中的 最小的单位称为突发信号（Burst），其中包括控 制突发（CB）和数据突发（DB）两部分。首先由 CB根据业务的要求沿着光通道确定带宽等，一旦 光路上所有节点都确认后再进行DB的传送。
泵浦光
反向泵浦式EDFA
光隔离器 光耦合器 EDF 光耦合器 光隔离器 光滤波器 信号光输出
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泵浦光
泵浦光
双向泵浦式EDFA
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1. 基本应用形式
光发送机
光纤
功率放大器
Booster Am plifie r
光接收机
光发送机 光发送机
式中
（11-1）
Dt (λ) DLc t(λ)
——传输光纤在波长处的色散系数； ——色散补偿光纤在波长处的色散系数； ——传输光纤的长度；
Lc ——色散补偿光纤的长度。
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G.652光纤＋DCF的补偿效果
Dispersion/ps/nm Residual dispersion/ps/nm
2007-6-11
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主要的色散补偿技术
色散补偿光纤 预啁啾技术 色散均衡器 光相位共轭色散补偿 色散支持传输 光纤自相位调制
2007-6-11
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色散补偿光纤DCF与常规单模光纤色散特性
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光纤
光纤
线路放大器
Line Am plifier
光纤
前置放大器 P re Am plifie r
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光接收机 光接收机
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3. EDFA对光纤传输系统的影响
非线性问题 光浪涌问题 色散问题 光纤线路的长期可靠性问题
2007-6-11
以上四种噪声中，后两种影响最大，尤其是第三种 噪声是决定EDFA性能的主要因素。
衡量EDFA的噪声特性可用噪声指数F来度量。其定 义为EDFA的输入信噪比与输出信噪比的比值。它与同 相传输的自发辐射频谱密度和放大器增益密切相关。
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2000
20
15
1000
10
5
0
0
-5
-1000
-10
-15
-2000 1530
1535
1540 1545 1550 1555 Wavelength/nm
1560
-20
1565
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色散均衡器
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第十章 光纤通信新技术
10.1 光纤放大器 10.2 色散补偿技术 10.3 相干光通信 10.4 光交换技术 10.5 光孤子通信
2007-6-11
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图10.1 光放大器类型
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10
10.2.3 EDFA基本结构
EDFA的内部按泵浦方式分，有三种基本的结构：即 同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。 同向泵浦
信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入 的结构，也称为前向泵浦。 反向泵浦
信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤的结 构，也称后向泵浦。 双向泵浦
光纤通信与传输技术基础
沈建华
通信与信息工程学院
10.1 光纤放大器
光信号在光纤中传输时，不可避免会在存在 着一定的损耗和色散，损耗导致光信号能量的降 低，色散使信号展宽，从而限制了通信传输距离 与码速的提高。因此，隔一定的距离就需设立一 个中继器，以便对信号进行放大和再生。解决这 问题的常规方法是目前采用的光电中继器。光电 中继器采用的是光/电/光的变换和处理方式，这种 方式已经满足不了现代电信传输的要求。补偿光 纤损耗的最有效方法是用光放大器直接对光信号 进行放大。
相干光纤通信在发送端可对光载波进行幅度、频率或 相位调制；在接收端则利用零差或外差检测，这种检测技 术称为相干检测。
2007-6-11
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光波长交换OWS
光波长交换网络是目前最为成熟的光网络的 交换技术，在OWS网络中，业务的最小颗粒度为 一个波长，节点的OXC和OADM以波长为单位对 业务进行疏导和分插。根据端到端的波长是否连 续可以进一步分为波长通道和虚波长通道 （Virtual）两种实现形式。
同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的结构。
2007-6-11
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三种不同泵浦方式EDFA结构
光耦合器 光隔离器 EDF 信号光 Nhomakorabea入光隔离器 光滤波器 信号光输出
信号光输入
泵浦光 光隔离器
同向泵浦式EDFA
EDF
光耦合器 光隔离器
光滤波器 信号光输出
信号光输入
灵活
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10.2 色散补偿技术
高速光纤通信系统中，光纤损耗、色散和非线 性效应是限制系统传输性能的主要因素。
光放大器的普遍采用解决了光纤损耗补偿问题。 随着光纤通信单信道传输速率的不断增大，色散 补偿就成为高速光纤通信的关键技术之一。国内、 外已对色散补偿技术进行了广泛的理论和实验研 究，提出了许多各具特色的色散补偿技术方案。
输出功率/dBm
放 大 ， 但 实 际 的 EDFA
C
却并非如此。当输入功 率增加时，受激辐射加 10
B
曲线A表示同向泵浦
A
曲线B表示反向泵浦 曲线C表示双向泵浦
快，以至于减少了粒子
反转数，使受激辐射光
减弱，输出功率趋于平 O 稳。EDFA的输入/输出
-20
-10
0
输入功率/dBm
关系如图所示。
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