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多种光纤接入技术的介绍说明

2016-8-14 08:52| 发布者: 十万个为什么| 查看: 123| 评论: 0|来自: 互联网

摘要: 1.传输用光纤 光纤技术在传输系统中的应用,首先是通过各种不同的光网络来实现的。截止目前建设的各种光纤传输网的拓扑结构基本上可以分为三类:星形、总线形和环形。而进一步从网络的分层模型来说,又可以把网络从 ...

1.传输用光纤

光纤技术在传输系统中的应用,首先是通过各种不同的光网络来实现的。截止目前建设的各种光纤传输网的拓扑结构基本上可以分为三类:星形、总线形和环形。而进一步从网络的分层模型来说,又可以把网络从上到下分成若干层,每一层又可以分为若干个子网。也就是说, 由各个交换中心极其传输系统构成的网与网还可以继续化分为若干个更小的子网,以便使整个数字网能有效地通信服务,全数字化的综合业务数字网(ISON)是通信网的总目标。ADSL和CATV的普及、城域接入系统容量的不断增加,干线骨干网的扩容都需要不同类型的光纤担当起传输的重任。

2.色散补偿光纤(DCF)

光纤色散可以使脉冲展宽,而导致误码。这是在通信网中必须避免的一个问题,也是长距离传输系统中需要解决的一个课题。一般来说,光纤色散包括材料色散和波导结构色散两部分,材料色散取决于制造光纤的二氧化硅母料和掺杂剂的分散性,而波导色散通常是一种模式的有效折射率随波长而改变的倾向。色散补偿光纤是在传输系统中用来解决色散管理的一种技术。非色散位移光纤(USF)以正的材料色散为主,它与小的波导色散合并以后,在1310nm附近产生零色散。而色散位移光纤(DSF)和非零色散位移光纤(NZDSF)是采用技术手段后,故意把光纤的折射率分布设计为可产生与材料色散相比的波导色散,是材料色散和波导色散相加后,DSF的零色散波长就移到了1550nm附近。1550nm波长是当今通信网中应用最多的一个波长。在海底光缆传输系统中,则是通过把两种分别具有正色散和负色散的光纤相互结合来组成传输系统进行色散管理的。随着传输系统的距离增长和容量的增加,大量的WDM和DWDM系统投入使用。在这些系统中,为了进行色散补偿又研制出了可在C波段和L波段上工作的双包层和三包层折射率分布的DCF。在C波段上可进行色散补偿的SMF的色散值为60~65 Ps/nm/km,其有效面积(Apff)达到23~28m2, 损耗为0.225~0.265 dB/km。

3.放大用光纤

在石英光纤芯层内掺杂稀土元素就可以制成放大光纤了,如掺铒放大光纤(EDF)、掺铥放大光纤(TOF)等等。放大光纤与传统的石英光纤具有良好的整合性能,同时还具有高输出、宽带宽、低噪声等许多优点。用放大光纤制成的光纤放大器(如EDFA)是当今传输系统中应用最广的关键器件。EDF的放大带宽已从C波段(1530~1560nm)扩大到了L波段(1570~1610nm,放大带宽达80nm 。最新研究成果表明EDF也可在S波段(1460~1530nm)进行放大,业已制造出感应喇曼光纤放大器,在S波段上进行放大。

对于L波段(1530~1560nm)放大光纤,在高输出领域已研发出了双包层光纤。其中第一包层多模传输泵浦光,在纤芯单模包层传输信号光并掺杂钉(Yd)作感光剂,以增大吸收系数。

在解决光纤的非线性方面,采用共掺杂Yb或La(镧)等稀土元素制作出EYDF光纤。这种光纤几乎无FWM发生。这是因为Yb离子与Er离子集结后增大了Er离子集结后增大了Er离子间的距离,解决了由于Ev 离子过度集中集结而引起的浓度消光,同时也增加了Er离子掺杂量,提高了增益系数,从而降低了非线性。

对于L波段(1570~1610nm)放大光纤,已报导日本住友电工研发的采用C波段EDF需要长度的1/3短尺寸EDF而扩大到L波段的EDF。制作成功适合40Gb/s高速率传输,总色散为零的L波段三级结构光纤放大器。该放大器第一段为具有负色散的常规EDF,而第二、三段波长色散值为正值的短尺寸EDF。

对于S波段(1460~1530nm)放大光纤,日本NEC公司采用双波长泵浦GS—TD FA进行了10.92 Tb/S的长距离传输试验,利用1440nm和1560nm双波长激光器(LD)实现了29%的转换率;NTT采用单波和1440nm双通道泵浦激光器实现了42%的转换率(掺铥浓度为6000ppm);Alcatei公司采用1240和1400nm多波喇曼激光器实现了48%转换率,同时利用800nm 钛兰宝石激光器和1400多级喇曼激光器双波长泵浦实现了50%的转换率,最新报导日本旭硝公司又提出了以铋(Bi)族氧化物玻璃为基质材料的S波段泵浦放大方案。简言之,需要解决的主要技术课题是如何降低声子能量成份的缠杂量和提高量子效率问题。


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