第7章光纤通信新技术 7.1光纤放大器 7.2光波分复用技术 7.3光交换技术 7.4光孤子通信 7.5相干光通信技术 7.6光时分复用技术 7.7波长变换技术 返回主目录
7.1 光纤放大器 7.2 光波分复用技术 7.3 光交换技术 7.4 光孤子通信 7.5 相干光通信技术 7.6 光时分复用技术 7.7 波长变换技术 第 7 章 光纤通信新技术 返回主目录
第7章光纤通信新技术 光纤通信发展的目标是提高通信能力和通信质量,降低 价格,满足社会需要。进入20世纪90年代以后,光纤通信成为 个发展迅速、技术更新快、新技术不断涌现的领域。本章 主要介绍一些已经实用化或者有重要应用前景的新技术,如光 放大技术,光波分复用技术,光交换技术,光孤子通信,相干 光通信,光时分复用技术和波长变换技术等
第7章 光纤通信新技术 光纤通信发展的目标是提高通信能力和通信质量，降低 价格，满足社会需要。进入20世纪90年代以后，光纤通信成为 一个发展迅速、 技术更新快、新技术不断涌现的领域。本章 主要介绍一些已经实用化或者有重要应用前景的新技术，如光 放大技术，光波分复用技术，光交换技术，光孤子通信，相干 光通信，光时分复用技术和波长变换技术等
7.1.纤放大器 光放大器有半导体光放大器和光纤放大器两种类型。半 导体光放大器的优点是小型化,容易与其他半导体器件集成 缺点是性能与光偏振方向有关,器件与光纤的耦合损耗大。 光纤放大器的性能与光偏振方向无关,器件与光纤的耦合损 耗很小,因而得到广泛应用。 光纤放大器实际上是把工作物质制作成光纤形状的固体 激光器,所以也称为光纤激光器 20世纪80年代末期,波长为155μm的掺铒(Er)光纤放大 器(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)研制成功并投入 实用,把光纤通信技术水平推向一个新高度,成为光纤通信 发展史上一个重要的里程碑
7.1光 纤 放 大 光放大器有半导体光放大器和光纤放大器两种类型。半 导体光放大器的优点是小型化，容易与其他半导体器件集成； 缺点是性能与光偏振方向有关，器件与光纤的耦合损耗大。 光纤放大器的性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损 耗很小， 因而得到广泛应用。 光纤放大器实际上是把工作物质制作成光纤形状的固体 激光器，所以也称为光纤激光器。 20世纪80年代末期，波长为1.55 μm的掺铒(Er)光纤放大 器(EDFA： Erbium Doped Fiber Amplifier)研制成功并投入 实用，把光纤通信技术水平推向一个新高度，成为光纤通信 发展史上一个重要的里程碑
7.11掺铒光纤放大器工作原理 图71示出掺铒光纤放大器EDFA)的工作原理,说明了光 信号为什么会放大的原因。从图71(a)可以看到,在掺铒光纤 EDF)中,铒离子(Er3+)有三个能级:其中能级1代表基态, 能量最低;能级2是亚稳态,处于中间能级;能级3代表激发 态,能量最高。当泵浦(Pump,抽运)光的光子能量等于能级3 和能级1的能量差时,铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态 (1→3)。但是激发态是不稳定的,Er3+很快返回到能级2。如 果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差,则 处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1),产生受激辐射光,因 而信号光得到放大
7.1.1 图7.1示出掺铒光纤放大器(EDFA)的工作原理，说明了光 信号为什么会放大的原因。从图7.1(a)可以看到，在掺铒光纤 (EDF)中，铒离子(Er3+)有三个能级： 其中能级1代表基态， 能量最低；能级2是亚稳态，处于中间能级；能级3代表激发 态， 能量最高。当泵浦(Pump, 抽运)光的光子能量等于能级3 和能级1的能量差时，铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态 (1→3)。但是激发态是不稳定的，Er3+很快返回到能级2。如 果输入的信号光的光子能量等于能级2和能级1的能量差，则 处于能级2的Er3+将跃迁到基态(2→1)，产生受激辐射光，因 而信号光得到放大
4F9/2 uzuzzu4 0 65um Z2z20.801 4111/2244777z098um 吸收 zzdzzzz 1.53um 1.48pm 光信号 泵浦 2 增益 1481.501.521.541.56 波长 图7.1掺铒光纤放大器的工作原理 (a)硅光纤中铒离子的能级图;(b)EDA的吸收和增益频谱
图 7.1 (a) 硅光纤中铒离子的能级图；(b) EDFA的吸收和增益频谱 4F9 / 2 4I9 / 2 4I11 / 2 4I13 / 2 4I15 / 2 1.48 m 泵 浦 0.65 m 0.80 m 0.98 m 1.53 m 1 2 3 光 信 号 1.48 1.50 1.52 1.54 1.56 0 2 4 6 0 2 4 6 8 10 吸 收 增 益 波 长 / m 损耗或增益 /( dB·m － 1 ) (b) (a) 截 面 / (×10 － 2 5m2 )