1、資料編碼碼產(chǎn)品名稱稱使用對象象產(chǎn)品版本本編寫部門門資料版本本原理專題題擬制：日期：審核：日期：審核：日期：批準：日期：華為技術(shù)術(shù)有限公司x所有xx必究修 訂訂 記記 錄錄日期修訂版本本作者描述目錄 o 1-3 h z u關(guān)鍵詞： 光纖纖 光源 光放放大 復用和和解復用用 光光監(jiān)控信信道 摘要：本課程主主要介紹紹了波分分復用技技術(shù)的基基礎(chǔ)知識識，并對對的主要要關(guān)鍵技技術(shù)、光光傳輸技技術(shù)規(guī)范范進行了了講解。通過本本課程，您您可以對對知識以以及光傳傳輸網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的發(fā)展展方向，有有一個較較全面的的了解?？s略語清清單：無。參考資料料清單：（1）光光纖通信信基礎(chǔ)（2）密密集波分分復用技技術(shù)導論論（3）傳輸系統(tǒng)

2、原理與測試（4）高高速光纖纖通信規(guī)規(guī)范與系系統(tǒng)設(shè)計計（5）城城域光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（6）052401 光監(jiān)控信道及其在系統(tǒng)中的應(yīng)用 1.0（7）光光纖與光光器件專專題（8）光光放大器器專題 原理專專題內(nèi)容說明明內(nèi)容介紹紹本文主要要介紹了了波分復復用技術(shù)術(shù)的基礎(chǔ)礎(chǔ)知識，并并對的主主要關(guān)鍵鍵技術(shù)、光傳輸輸技術(shù)規(guī)規(guī)范進行行了講解解。通過過本課程程，您可可以對知知識以及及光傳輸輸網(wǎng)絡(luò)的的發(fā)展方方向，有有一個較較全面的的了解。內(nèi)容結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)容分為為四章：第一章波波分復用用技術(shù)概概述這一章內(nèi)內(nèi)容告訴訴你什么么是波分分復用技技術(shù)，如如何發(fā)展展而來，的工作方式和組成形式以及的特點。通過本章的學習，可以使我們對于光傳輸網(wǎng)絡(luò)

3、前沿技術(shù)有一個基本的了解。第二章 傳輸媒媒質(zhì)這一章主主要介紹紹光纖的的結(jié)構(gòu)、種類和和特性。通過這這一章的的學習使使我們對對于G.6522、G.6533、G.6544、G.6555光纖有有一個基基本的認認識，同同時對于于色散、非線性性等概念念有一個個基本的的了解。第三章的的關(guān)鍵技技術(shù)如果要把把這種新新型技術(shù)術(shù)轉(zhuǎn)化為為商品，在在硬件上上如何實實現(xiàn)呢？帶著這這個疑問問從本節(jié)節(jié)內(nèi)容中中可以了了解到的的關(guān)鍵技技術(shù)以及及實現(xiàn)方方法，包包括光源源、光放放大和波波分復用用器件等等內(nèi)容。第四章光光傳輸系系統(tǒng)的技技術(shù)規(guī)范范本章內(nèi)容容主要介介紹了對對于系統(tǒng)統(tǒng)的一些些建議以以及規(guī)范范，使我我們對于于在系統(tǒng)統(tǒng)中涉及及的

4、到的的一些知知識有一一個基本本的了解解。波分復用用技術(shù)概概述 目標：掌握的基基本概念念。掌握的基基本原理理、傳輸輸方式以以及的組成。了解的產(chǎn)產(chǎn)生背景景、技術(shù)術(shù)特點。波分復用用光傳輸輸技術(shù)波分復用用的基本本概念光通信系系統(tǒng)可以以按照不不同的方方式進行行分類。如果按按照信號號的復用用方式來來進行分分類，可可分為頻頻分復用用系統(tǒng)（ ）、時分復用系統(tǒng)（）、波分復用系統(tǒng)（）和空分復用系統(tǒng)（）。所謂頻分、時分、波分和空分復用，是指按頻率、時間、波長和空間來進行分割的光通信系統(tǒng)。應(yīng)當說，頻率和波長是緊密相關(guān)的，頻分也即波分，但在光通信系統(tǒng)中，由于波分復用系統(tǒng)分離波長是采用光學分光元件，它不同于一般電通信中采

5、用的濾波器，所以我們?nèi)詫烧叻殖蓛蓚€不同的系統(tǒng)。波分復用用是光纖纖通信中中的一種種傳輸技技術(shù)，它它利用了了一根光光纖可以以同時傳傳輸多個個不同波波長的光光載波的的特點，把把光纖可可能應(yīng)用用的波長長范圍劃劃分成若若干個波波段，每每個波段段作一個個獨立的的通道傳傳輸一種種預定波波長的光光信號。光波分分復用的的實質(zhì)是是在光纖纖上進行行光頻分分復用（），只是因為光波通常采用波長而不用頻率來描述、監(jiān)測與控制。隨著電-光技術(shù)的向前發(fā)展，在同一光纖中波長的密度會變得很高。因而，使用術(shù)語密集波分復用（），與此對照，還有波長密度較低的系統(tǒng)，較低密度的就稱為稀疏波分復用（）。這里可以以將一根根光纖看看作是一一個“

6、多車道道”的公用用道路，傳傳統(tǒng)的系系統(tǒng)只不不過利用用了這條條道路的的一條車車道，提提高比特特率相當當于在該該車道上上加快行行駛速度度來增加加單位時時間內(nèi)的的運輸量量。而使使用技術(shù)術(shù)，類似似利用公公用道路路上尚未未使用的的車道，以以獲取光光纖中未未開發(fā)的的巨大傳傳輸能力力。技術(shù)的發(fā)發(fā)展背景景隨著科學學技術(shù)的的迅猛發(fā)發(fā)展，通通信領(lǐng)域域的信息息傳送量量正以一一種加速速度的形形式膨脹脹。信息息時代要要求越來來越大容容量的傳傳輸網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。近幾幾年來，世世界上的的運營公公司及設(shè)設(shè)備制造造廠家把把目光更更多地轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向了技技術(shù)，并并對其投投以越來來越多的的關(guān)注，增增加光纖纖網(wǎng)絡(luò)的的容量及及靈活性性，提高高傳輸速速

7、率和擴擴容的手手段可以以有多種種，下面面對幾種種擴容方方式進行行比較?？辗謴陀糜茫ǎ┛辗謴陀糜檬强吭鲈黾庸饫w纖數(shù)量的的方式線線性增加加傳輸?shù)牡娜萘?，傳傳輸設(shè)備備也線性性增加。在光纜制制造技術(shù)術(shù)已經(jīng)非非常成熟熟的今天天，幾十十芯的帶帶狀光纜纜已經(jīng)比比較普遍遍，而且且先進的的光纖接接續(xù)技術(shù)術(shù)也使光光纜施工工變得簡簡單，但但光纖數(shù)數(shù)量的增增加無疑疑仍然給給施工以以及將來來線路的的維護帶帶來了諸諸多不便便，并且且對于已已有的光光纜線路路，如果果沒有足足夠的光光纖數(shù)量量，通過過重新敷敷設(shè)光纜纜來擴容容，工程程費用將將會成倍倍增長。而且，這這種方式式并沒有有充分利利用光纖纖的傳輸輸帶寬，造造成光纖纖帶寬資

8、資源的浪浪費。作作為通信信網(wǎng)絡(luò)的的建設(shè)，不不可能總總是采用用敷設(shè)新新光纖的的方式來來擴容，事事實上，在在工程之之初也很很難預測測日益增增長的業(yè)業(yè)務(wù)需要要和規(guī)劃劃應(yīng)該敷敷設(shè)的光光纖數(shù)。因此，空空分復用用的擴容容方式是是十分受受限。時分復用用（）時分復用用也是一一項比較較常用的的擴容方方式，從從傳統(tǒng)的的一次群群至四次次群的復復用，到到如今的的1、4、16乃至至64的復復用。通通過時分分復用技技術(shù)可以以成倍地地提高光光傳輸信信息的容容量，極極大地降降低了每每條電路路在設(shè)備備和線路路方面投投入的成成本，并并且采用用這種復復用方式式可以很很容易在在數(shù)據(jù)流流中抽取取某些特特定的數(shù)數(shù)字信號號，尤其其適合在在

9、需要采采取自愈愈環(huán)保護護策略的的網(wǎng)絡(luò)中中使用。但時分復復用的擴擴容方式式有兩個個缺陷：第一是是影響業(yè)業(yè)務(wù)，即即在“全盤”升級至至更高的的速率等等級時，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口口及其設(shè)設(shè)備需要要完全更更換，所所以在升升級的過過程中，不不得不中中斷正在在運行的的設(shè)備；第二是是速率的的升級缺缺乏靈活活性，以以設(shè)備為為例，當當一個線線路速率率為一五五5的系系統(tǒng)被要要求提供供兩個一一五5的的通道時時，就只只能將系系統(tǒng)升級級到6222，即即使有兩兩個一五五5將被被閑置，也也沒有辦辦法。對于更高高速率的的時分復復用設(shè)備備，目前前成本還還較高，并并且400的設(shè)備已已經(jīng)達到到電子器器件的速速率極限限，即使使是100的速率率,

10、在不同同類型光光纖中的的非線性性效應(yīng)也也會對傳傳輸產(chǎn)生生各種限限制?，F(xiàn)在，時時分復用用技術(shù)是是一種被被普遍采采用的擴擴容方式式，它可可以通過過不斷地地進行系系統(tǒng)速率率升級實實現(xiàn)擴容容的目的的，但當當達到一一定的速速率等級級時，會會由于器器件和線線路等各各方面特特性的限限制而不不得不尋尋找另外外的解決決辦法。不管是采采用空分分復用還還是時分分復用的的擴容方方式，基基本的傳傳輸網(wǎng)絡(luò)絡(luò)均采用用傳統(tǒng)的的或技術(shù)，即即采用單單一波長長的光信信號傳輸輸，這種種傳輸方方式是對對光纖容容量的一一種極大大浪費，因因為光纖纖的帶寬寬相對于于目前我我們利用用的單波波長信道道來講幾幾乎是無無限的。我們一一方面在在為網(wǎng)絡(luò)

11、絡(luò)的擁擠擠不堪而而憂心忡忡忡，另另一方面面卻讓大大量的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源源白白浪浪費。波分復用用（）波分復用用是利用用單模光光纖低損損耗區(qū)的的巨大帶帶寬，將將不同速速率（波波長）的的光混合合在一起起進行傳傳輸，這這些不同同波長的的光信號號所承載載的數(shù)字字信號可可以是相相同速率率、相同同數(shù)據(jù)格格式，也也可以是是不同速速率、不不同數(shù)據(jù)據(jù)格式?？梢酝ㄍㄟ^增加加新的波波長特性性，按用用戶的要要求確定定網(wǎng)絡(luò)容容量。對對于2.5以下下的速率率的,目目前的技技術(shù)可以以完全克克服由于于光纖的的色散和和光纖非非線性效效應(yīng)帶來來的限制制，滿足足對傳輸輸容量和和傳輸距距離的各各種需求求。擴容容方案的的缺點是是需要較較多的光

12、光纖器件件，增加加失效和和故障的的概率。和技術(shù)合合用利用和兩兩種技術(shù)術(shù)的優(yōu)點點進行網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擴容容是應(yīng)用用的方向向?？梢砸愿鶕?jù)不不同的光光纖類型型選擇的的最高傳傳輸速率率，在這這個基礎(chǔ)礎(chǔ)上再根根據(jù)傳輸輸容量的的大小選選擇復用用的光信信道數(shù)，在在可能情情況下使使用最多多的光載載波。毫毫無疑問問，多信信道永遠遠比單信信道的傳傳輸容量量大，更更經(jīng)濟。原理概述述技術(shù)是利利用單模模光纖的的帶寬以以及低損損耗的特特性，采采用多個個波長作作為載波波，允許許各載波波信道在在光纖內(nèi)內(nèi)同時傳傳輸。與與通用的的單信道道系統(tǒng)相相比，密密集（）不僅僅極大地地提高了了網(wǎng)絡(luò)系系統(tǒng)的通通信容量量，充分分利用了了光纖的的帶寬，而而

13、且它具具有擴容容簡單和和性能可可靠等諸諸多優(yōu)點點，特別別是它可可以直接接接入多多種業(yè)務(wù)務(wù)更使得得它的應(yīng)應(yīng)用前景景十分光光明。在模擬載載波通信信系統(tǒng)中中，為了了充分利利用電纜纜的帶寬寬資源，提提高系統(tǒng)統(tǒng)的傳輸輸容量，通通常利用用頻分復復用的方方法。即即在同一一根電纜纜中同時時傳輸若若干個頻頻率不同同的信號號，接收收端根據(jù)據(jù)各載波波頻率的的不同利利用帶通通濾波器器濾出每每一個信信道的信信號。同樣，在在光纖通通信系統(tǒng)統(tǒng)中也可可以采用用光的頻頻分復用用的方法法來提高高系統(tǒng)的的傳輸容容量。事事實上，這這樣的復復用方法法在光纖纖通信系系統(tǒng)中是是非常有有效的。與模擬擬的載波波通信系系統(tǒng)中的的頻分復復用不同同

14、的是，在在光纖通通信系統(tǒng)統(tǒng)中是用用光波作作為信號號的載波波，根據(jù)據(jù)每一個個信道光光波的頻頻率（或或波長）不不同將光光纖的低低損耗窗窗口劃分分成若干干個信道道，從而而在一根根光纖中中實現(xiàn)多多路光信信號的復復用傳輸輸。由于目前前一些光光器件（如如帶寬很很窄的濾濾光器、相干光光源等）還還不很成成熟，因因此，要要實現(xiàn)光光信道非非常密集集的光頻頻分復用用（相干干光通信信技術(shù)）是是很困難難的，但但基于目目前的器器件水平平，已可可以實現(xiàn)現(xiàn)相隔光光信道的的頻分復復用。人人們通常常把光信信道間隔隔較大（甚甚至在光光纖不同同窗口上上）的復復用稱為為光波分分復用（），再把在同一窗口中信道間隔較小的稱為密集波分復用（

15、）。隨著科技的進步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級的復用，甚至可以實現(xiàn)波長間隔為零點幾個納米級的復用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴格而已，因此把波長間隔較小的16個波、40個波、80乃至更多個波長的復用稱為。系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成及光光譜示意意圖如37212403 r h * 圖圖1-11所示。發(fā)送端端的光發(fā)發(fā)射機發(fā)發(fā)出波長長不同而而精度和和穩(wěn)定度度滿足一一定要求求的光信信號，經(jīng)經(jīng)過光波波長復用用器復用用在一起起送入摻摻鉺光纖纖功率放放大器（摻摻鉺光纖纖放大器器主要用用來彌補補合波器器引起的的功率損損失和提提高光信信號的發(fā)發(fā)送功率率），再再將放大大后的多多路光信信號送入入光纖傳傳輸，中中間可以以

16、根據(jù)情情況決定定有或沒沒有光線線路放大大器，到到達接收收端經(jīng)光光前置放放大器（主主要用于于提高接接收靈敏敏度，以以便延長長傳輸距距離）放放大以后后，送入入光波長長分波器器分解出出原來的的各路光光信號。系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成及頻頻譜示意意圖設(shè)備的傳傳輸方式式單向如37212459 r h * 圖1-2所示示，單向向波分復復用系統(tǒng)統(tǒng)采用兩兩根光纖纖，一根根光纖只只完成一一個方向向光信號號的傳輸輸，反向向光信號號的傳輸輸由另一一根光纖纖來完成成。的單向傳傳輸方式式這種系統(tǒng)統(tǒng)可以充充分利用用光纖的的巨大帶帶寬資源源，使一一根光纖纖的傳輸輸容量擴擴大幾倍倍至幾十十倍。在在長途網(wǎng)網(wǎng)中，可可以根據(jù)據(jù)實際業(yè)業(yè)務(wù)量的的需

17、要逐逐步增加加波長來來實現(xiàn)擴擴容，十十分靈活活。在不不清楚實實際光纜纜色散的的前提下下，也是是一種暫暫時避免免采用超超高速光光系統(tǒng)而而利用多多個2.5系統(tǒng)統(tǒng)實現(xiàn)超超大量傳傳輸?shù)氖质侄?。雙向如55466854 r h * 圖1-3所示示，雙向向波分復復用系統(tǒng)統(tǒng)則只用用一根光光纖，在在一根光光纖中實實現(xiàn)兩個個方向光光信號的的同時傳傳輸，兩兩個方向向光信號號應(yīng)安排排在不同同波長上上。單纖雙向向傳輸方方式允許許單根光光纖攜帶帶全雙工工通路，通通?？梢砸员葐蜗蛳騻鬏敼?jié)節(jié)約一半半的光纖纖器件，由由于兩個個方向傳傳輸?shù)男判盘柌唤唤换ギa(chǎn)生生（四波波混頻）產(chǎn)產(chǎn)物，因因此其總總的產(chǎn)物物比雙纖纖單向傳傳輸少很很多，

18、但但缺點是是該系統(tǒng)統(tǒng)需要采采用特殊殊的措施施來對付付光反射射（包括括由于光光接頭引引起的離離散反射射和光纖纖本身的的瑞利后后向反射射），以以防多徑徑干擾；當需要要將光信信號放大大以延長長傳輸距距離時，必必須采用用雙向光光纖放大大器以及及光環(huán)形形器等元元件，但但其噪聲聲系數(shù)稍稍差。的雙向傳傳輸方式式建議G.6922文件對對于單纖纖雙向和和雙纖單單向傳輸輸方式的的優(yōu)劣并并未給出出明確的的看法。實用的的系統(tǒng)大大都采用用雙纖單單向傳輸輸方式。開放式與與集成式式系統(tǒng)通常有兩兩種應(yīng)用用形式：開放式集成式開放式系系統(tǒng)的特特點是對對復用終終端光接接口沒有有特別的的要求，只只要求這這些接口口符合建建議的光光接口

19、標標準。系系統(tǒng)采用用波長轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換技術(shù)術(shù)，將復復用終端端的光信信號轉(zhuǎn)換換成指定定的波長長，不同同終端設(shè)設(shè)備的光光信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成不不同的符符合建議議的波長長，然后后進行合合波。集成式系系統(tǒng)沒有有采用波波長轉(zhuǎn)換換技術(shù)，它它要求復復用終端端的光信信號的波波長符合合系統(tǒng)的的規(guī)范，不不同的復復用終端端設(shè)備發(fā)發(fā)送不同同的符合合建議的的波長，這這樣他們們在接入入合波器器時就能能占據(jù)不不同的通通道，從從而完成成合波。根據(jù)工程程的需要要可以選選用不同同的應(yīng)用用形式。在實際際應(yīng)用中中，開放放式和集集成式可可以混合合使用。系統(tǒng)組成成N路波長長復用的的系統(tǒng)的的總體結(jié)結(jié)構(gòu)主要要由發(fā)送送和接收收光復用用終端（）單元與中繼線路放

20、大（）單元三部分組成，如果按組成模塊來分有：光波長轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元元（）；波分復用用器：分分波/合合波器（）；光放大器器（）；光監(jiān)控信信道/通通路（）；光波長轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換單元元（）將將非標準準的波長長轉(zhuǎn)換為為所規(guī)范范的標準準波長，系系統(tǒng)中應(yīng)應(yīng)用光/電/光光（）的的變換，即即先用光光電二極極管或把接收收到的光光信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電電信號，然然后該電電信號對對標準波波長的激激光器進進行調(diào)制制，從而而得到新新的合乎乎要求的的光波長長信號。波分復用用器可分分為發(fā)端端的光合合波器。光合波波器用于于傳輸系系統(tǒng)的發(fā)發(fā)送端，是是一種具具有多個個輸入端端口和一一個輸出出端口的的器件，它它的每一一個輸入入端口輸輸入一個個預選波波長

21、的光光信號，輸輸入的不不同波長長的光波波由同一一輸出端端口輸出出。光分分波器用用于傳輸輸系統(tǒng)的的接收端端，正好好與光合合波器相相反，它它具有一一個輸入入端口和和多個輸輸出端口口，將多多個不同同波長信信號分類類開來。光放大器器不但可可以對光光信號進進行直接接放大，同同時還具具有實時時、高增增益、寬寬帶、在在線、低低噪聲、低損耗耗的全光光放大器器，是新新一代光光纖通信信系統(tǒng)中中必不可可少的關(guān)關(guān)鍵器件件。在目目前實用用的光纖纖放大器器中主要要有摻鉺鉺光纖放放大器（）、半導體光放大器（）和光纖拉曼放大器（）等，其中摻鉺光纖放大器以其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于長距離、大容量、高速率的光纖通信系統(tǒng)中，作為前置

22、放大器、線路放大器、功率放大器使用。光監(jiān)控信信道是為為的光傳傳輸系統(tǒng)統(tǒng)的監(jiān)控控而設(shè)立立的。建建議優(yōu)選選采用一一五100波長，容容量為22?？康偷退俾氏孪赂叩慕咏邮侦`敏敏度（-48）仍仍能正常常工作。但必須須在之前前下光路路，而在在之后上上光路。的優(yōu)勢光纖的容容量是極極其巨大大的，而而傳統(tǒng)的的光纖通通信系統(tǒng)統(tǒng)都是在在一根光光纖中傳傳輸一路路光信號號，這樣樣的方法法實際上上只使用用了光纖纖豐富帶帶寬的很很少一部部分。為為了充分分利用光光纖的巨巨大帶寬寬資源，增增加光纖纖的傳輸輸容量，以以密集（）技術(shù)術(shù)為核心心的新一一代的光光纖通信信技術(shù)已已經(jīng)產(chǎn)生生。技術(shù)具有有如下特特點：超大容量量目前使用用的普通

23、通光纖可可傳輸?shù)牡膸捠鞘呛軐挼牡模淦淅寐事蔬€很低低。使用用技術(shù)可可以使一一根光纖纖的傳輸輸容量比比單波長長傳輸容容量增加加幾倍、幾十倍倍乃至幾幾百倍?，F(xiàn)在商商用最高高容量光光纖傳輸輸系統(tǒng)為為3.22系統(tǒng)，華華為公司司波分系系統(tǒng)可實實現(xiàn)1992x110或者者80 xx40方方案結(jié)構(gòu)構(gòu)。對數(shù)據(jù)的的“透明”傳輸由于系統(tǒng)統(tǒng)按光波波長的不不同進行行復用和和解復用用，而與與信號的的速率和和電調(diào)制制方式無無關(guān)，即即對數(shù)據(jù)據(jù)是“透明”的。一一個系統(tǒng)統(tǒng)的業(yè)務(wù)務(wù)可以承承載多種種格式的的“業(yè)務(wù)”信號，如如、或者將將來有可可能出現(xiàn)現(xiàn)的信號號。系統(tǒng)統(tǒng)完成的的是透明明傳輸，對對于“業(yè)務(wù)”層信號號來說，系統(tǒng)中的各個

24、光波長通道就像“虛擬”的光纖一樣。系統(tǒng)升級級時能最最大限度度地保護護已有投投資在網(wǎng)絡(luò)擴擴充和發(fā)發(fā)展中，無無需對光光纜線路路進行改改造，只只需更換換光發(fā)射射機和光光接收機機即可實實現(xiàn)，是是理想的的擴容手手段，也也是引入入寬帶業(yè)業(yè)務(wù)（例例如、和等）的的方便手手段，而而且利用用增加一一個波長長即可引引入任意意想要的的新業(yè)務(wù)務(wù)或新容容量。高度的組組網(wǎng)靈活活性、經(jīng)經(jīng)濟性和和可靠性性利用技術(shù)術(shù)構(gòu)成的的新型通通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)比用傳傳統(tǒng)的電電時分復復用技術(shù)術(shù)組成的的網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)要大大大簡化化，而且且網(wǎng)絡(luò)層層次分明明，各種種業(yè)務(wù)的的調(diào)度只只需調(diào)整整相應(yīng)光光信號的的波長即即可實現(xiàn)現(xiàn)。由于于網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)簡化化、層次次分明以以

25、及業(yè)務(wù)務(wù)調(diào)度方方便，由由此而帶帶來的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的靈靈活性、經(jīng)濟性性和可靠靠性是顯顯而易見見的。可兼容全全光交換換可以預見見，在未未來可望望實現(xiàn)的的全光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，各各種電信信業(yè)務(wù)的的上/下、交交叉連接接等都是是在光上上通過對對光信號號波長的的改變和和調(diào)整來來實現(xiàn)的的。因此此，技術(shù)術(shù)將是實實現(xiàn)全光光網(wǎng)的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)之一，而而且系統(tǒng)統(tǒng)能與未未來的全全光網(wǎng)兼兼容，將將來可能能會在已已經(jīng)建成成的系統(tǒng)統(tǒng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上實現(xiàn)現(xiàn)透明的的、具有有高度生生存性的的全光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。簡介（密集波波分復用用）無疑疑是當今今光纖應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域的首選選技術(shù)，但但其也存存在著價價格比較較昂貴的的一面。有沒有有可能以以較低的的成本享享用波分分

26、復用技技術(shù)呢？面對這這一需求求，(稀稀疏波分分復用)應(yīng)運而而生。稀疏波分分復用，顧顧名思義義，是密密集波分分復用的的近親，它它們的區(qū)區(qū)別有兩兩點：（11）載波波通道間間距較寬寬，因此此一根光光纖上只只能復用用2到116個左左右波長長的光波波，“稀疏”與“密集”稱謂的的差別就就由此而而來；（22）調(diào)制制激光采采用非冷冷卻激光光，而采采用的是是冷卻激激光，它它需要冷冷卻技術(shù)術(shù)來穩(wěn)定定波長，實實現(xiàn)起來來難度很很大，成成本也很很高。避避開了這這一難點點，系統(tǒng)統(tǒng)采用的的激光器器不需要要冷卻，因因而大幅幅降低了了成本，整整個系統(tǒng)統(tǒng)成本只只有的330%。隨著越越來越多多的城域域網(wǎng)運營營商開始始尋求更更合理的

27、的傳輸解解決方案案，越來來越廣泛泛地被業(yè)業(yè)界接受受。在同一根根光纖中中傳輸?shù)牡牟煌úㄩL之間間的間距距是區(qū)分分和的主要要參數(shù)。目前的的稀疏波波分復用用系統(tǒng)一一般工作作在從112600到16620波波段，間間隔為220，可可復用116個波波長通道道，其中中14000波段段由于損損耗較大大，一般般不用。相對于密密集波分分復用系系統(tǒng)，稀稀疏波分分復用系系統(tǒng)在提提供一定定數(shù)量的的波長和和1000公里以以內(nèi)的傳傳輸距離離的同時時，大大大降低了了系統(tǒng)的的成本，并并具有非非常強的的靈活性性。因此此稀疏波波分復用用系統(tǒng)主主要應(yīng)用用于城域域網(wǎng)中。用很低低的成本本提供了了很高的的接入帶帶寬，適適用于點點對點、以太

28、網(wǎng)網(wǎng)、環(huán)等等各種流流行的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)，特別別適合短短距離、高帶寬寬、接入入點密集集的通信信場合，如如大樓內(nèi)內(nèi)或大樓樓之間的的網(wǎng)絡(luò)通通信。但是，是是成本與與性能折折衷的產(chǎn)產(chǎn)物，不不可避免免地存在在一些性性能上的的局限。業(yè)內(nèi)專專家指出出，目前前主要存存在以下下三點不不足：（11）在單單根光纖纖上支持持的復用用波長個個數(shù)較少少，導致致日后擴擴容成本本較高；（2）復復用器、復用調(diào)調(diào)制器等等設(shè)備的的成本還還應(yīng)進一一步降低低，這些些設(shè)備不不能只是是相應(yīng)設(shè)設(shè)備的簡簡單改型型；（33）還未未形成標標準。綜上所述述，波分分復用系系統(tǒng)從220世紀紀90年年代中期期開始，受受市場需需要和技技術(shù)發(fā)展展的驅(qū)動動，在國國

29、內(nèi)外都都呈現(xiàn)出出了飛速速發(fā)展的的態(tài)式，主主要應(yīng)用用于長途途傳輸網(wǎng)網(wǎng)的密集集波分復復用系統(tǒng)統(tǒng)和應(yīng)用用于城域域網(wǎng)以及及以太網(wǎng)網(wǎng)的稀疏疏波分復復用系統(tǒng)統(tǒng)都有了了很大的的突破并并得到了了大量的的商用，同同時，系系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展主要要取決于于關(guān)鍵技技術(shù)的突突破和相相關(guān)標準準的制定定，過去去數(shù)年的的發(fā)展都都證明了了這一點點。思考題什么是、以及？簡述設(shè)備備的兩種種傳輸方方式？什么是開開放式與與集成式式系統(tǒng)？簡述系統(tǒng)統(tǒng)的組成成？傳輸媒質(zhì)質(zhì)目標：掌握光纖纖的基本本結(jié)構(gòu)和和種類。了解光纖纖的基本本特性。光纖的結(jié)結(jié)構(gòu)通信中使使用的光光纖，其其核心部部分是由由圓柱形形玻璃纖纖芯和玻玻璃包層層構(gòu)成，最最外層是是一種彈彈性耐

30、磨磨的塑料料護套，整整根光纖纖呈圓柱柱形。光光纖的典典型結(jié)構(gòu)構(gòu)如372一三167 r h * 圖11-4所所示。光纖的典典型結(jié)構(gòu)構(gòu)三種典型型光纖纖芯的粗粗細、材材料和包包層材料料的折射射率，對對光纖的的特性起起著決定定性的影影響。372一三197 r h * 圖圖1-55所示為為三種典典型光纖纖的情況況。從圖圖中可看看出，纖纖芯和包包層橫截截面上，折折射率剖剖面有兩兩種典型型的分布布。一種種是纖芯芯和包層層折射率率沿光纖纖徑向分分布都是是均勻的的，而在在纖芯和和包層的的交界面面上，折折射率呈呈階梯形形突變，這這種光纖纖稱為階階躍折射射率光纖纖。另一一種是，纖纖芯的折折射率不不是均勻勻常數(shù)，而而

31、是隨纖纖芯徑向向坐標增增加而逐逐漸減少少，一直直漸變到到等于包包層折射射率值，因因而將這這種光纖纖稱為漸漸變折射射率光纖纖。這兩兩種光纖纖剖面的的共同特特點是：纖芯的的折射率率n1大于于包層折折射率nn2，這這也是光光信號在在光纖中中傳輸?shù)牡谋匾獥l條件。對對階躍折折射率光光纖而言言，它可可以使光光波在纖纖芯和包包層的交交界面形形成全反反射，引引導光波波沿纖芯芯向前傳傳播；對對于漸變變折射率率光纖而而言，它它可以使使光波在在纖芯中中產(chǎn)生連連續(xù)折射射，形成成穿過光光纖軸線線的類似似于正弦弦波的光光射線，引引導光波波沿纖芯芯向前傳傳播，兩兩種光射射線軌跡跡如372一三197 r h * 圖11-5所

32、所示。光纖的模模式傳播模式式概念光是一種種頻率極極高的電電磁波，根根據(jù)波動動光學和和電磁場場理論，通通過繁瑣瑣地求解解麥克斯斯韋方程程組之后后就會發(fā)發(fā)現(xiàn)：當當光在光光纖中傳傳播時，如如果光纖纖纖芯的的幾何尺尺寸遠大大于光波波波長時時，光在在光纖中中會以幾幾十種乃乃至幾百百種傳播播模式進進行傳播播。事實上，光光在光纖纖中只能能以一組組獨立的的光線傳傳播。換換句話說說，如果果我們能能夠看到到光纖的的內(nèi)部的的話，我我們會發(fā)發(fā)現(xiàn)一組組光束以以不同的的角度傳傳播，傳傳播的角角度從零零到臨界界角c，傳播的的角度大大于臨界界角c的光線線穿過纖纖芯進入入包層（不不滿足全全反射的的條件），最最終能量量被涂敷敷層

33、吸收收，見40261945 r h * 圖圖1-66。這些些不同的的光束稱稱為模式式。通俗俗的講，模模式的傳傳播角度度越小，模模式的級級越低。所以，嚴嚴格按光光纖中心心軸傳播播的模式式稱為零零級模式式，或基基模；其其它與光光纖中心心軸成一一定角度度傳播的的光束皆皆稱為高高次模。光在階躍躍折射率率光纖中中的傳播播多模光纖纖隨著纖芯芯直徑的的粗細不不同，光光纖中傳傳輸模式式的數(shù)量量多少也也不同。因此，階階躍折射射率光纖纖或漸變變折射率率光纖又又都可以以按照傳傳輸模式式的數(shù)量量多少，分分為單模模光纖和和多模光光纖。光在階躍躍折射率率多模光光纖中的的傳播當光纖的的幾何尺尺寸（主主要是芯芯徑d1）遠遠大

34、于光光波波長長時（約約1微米），光光纖傳輸輸?shù)倪^程程中會存存在著幾幾十種乃乃至幾百百種傳播播模式。這樣的的光纖稱稱為多模模光纖。光在階階躍折射射率多模模光纖中中的傳播播軌跡如如圖1-9所示示，光在在漸變折折射率多多模光纖纖中的傳傳播軌跡跡如40089344 r h * 圖11-8所所示。光在漸變變折射率率多模光光纖中的的傳播由于不同同的傳播播模式具具有不同同的傳播播速度與與相位，因因此經(jīng)過過長距離離傳輸之之后會產(chǎn)產(chǎn)生時延延差，導導致光脈脈沖變寬寬，這種種現(xiàn)象稱稱為模式式色散。模式色色散會使使多模光光纖的帶帶寬變窄窄，降低低了其傳傳輸容量量，因此此多模光光纖僅適適用于低低速率、短距離離的光纖纖通

35、信。單模光纖纖當光纖的的幾何尺尺寸(主要是是芯徑dd1)較小，與與光波長長在同一一數(shù)量級級，如芯芯徑d1在510微米米范圍，這這時，光光纖只允允許一種種模式(基模)在其中中傳播，其其余的高高次模全全部截止止，這樣樣的光纖纖稱為單單模光纖纖。光在在單模光光纖中的的傳播軌軌跡，簡簡單地講講是以平平行于光光纖中心心軸線的的形式以以直線方方式傳播播，如40089314 r h * 圖圖1-99所示。光在單模模光纖中中的傳播播軌跡因為光在在單模光光纖中僅僅以一種種模式（基基模）進進行傳播播，其余余的高次次模全部部截止，從從而避免免了模式式色散的的問題，故故單模光光纖特別別適用于于大容量量長距離離傳輸。模

36、場直徑徑和有效效面積在光纖中中，光能能量不完完全集中中在纖芯芯中傳輸輸，部分分能量在在包層中中傳輸，纖纖芯的直直徑不能能反映光光纖中光光能量的的分布（如如43264694 r h * 圖1-10），于于是提出出了模場場直徑的的概念。模場直直徑就是是描述單單模光纖纖中光能能集中程程度的參參量。有有效面積積與模場場直徑的的物理意意義相同同。通過過模場直直徑可以以利用圓圓面積公公式計算算出有效效面積。模場直徑徑與有效效面積主主要對通通過光纖纖的能量量密度有有關(guān)。模模場直徑徑越小，通通過光纖纖橫截面面的能量量密度就就越大。當通過過光纖的的能量密密度過大大時，會會引起光光纖的非非線性效效應(yīng)，造造成系統(tǒng)統(tǒng)

37、的光信信噪比降降低，大大大影響響系統(tǒng)性性能。因因此，對對于傳輸輸光纖而而言，模模場直徑徑（或有有效面積積）越大大越好。模場直徑徑光纖的種種類由于單模模光纖具具有內(nèi)部部損耗低低、帶寬寬大、易易于升級級擴容和和成本低低的優(yōu)點點，國際際上已一一致認同同系統(tǒng)將將只使用用單模光光纖作為為傳輸媒媒質(zhì)。目目前，已已經(jīng)在GG.6552、G.6653、G.6654和和G.6655建建議中分分別定義義了4種不同同設(shè)計的的單模光光纖。其中G.6522光纖是是目前已已廣泛使使用的單單模光纖纖，稱為為一三110性能能最佳的的單模光光纖，又又稱為色色散未移移位的光光纖。按按纖芯折折射率剖剖面，又又可分為為匹配包包層光纖纖

38、和下陷陷包層光光纖兩類類，兩者者的性能能十分相相近，前前者制造造簡單，但但在一五五50波波長區(qū)的的宏彎損損耗和微微彎損耗耗稍大；而后者者連接損損耗稍大大。G.6553光纖纖稱為色色散移位位光纖或或一五550性能能最佳光光纖。這這種光纖纖通過設(shè)設(shè)計光纖纖折射率率的剖面面，使零零色散點點移到一一五500窗口，從從而與光光纖的最最小衰減減窗口獲獲得匹配配，使超超高速超超長距離離光纖傳傳輸成為為可能。G.6554光纖纖是截止止波長移移位的單單模光纖纖。這類類光纖的的設(shè)計重重點是降降低一五五50的的衰減，其其零色散散點仍然然在一三三10附附近，因因而一五五50的的色散較較高，可可達一八八()，必須須配用

39、單單縱模激激光器才才能消除除色散的的影響。G.6654光光纖主要要應(yīng)用于于需要很很長再生生段距離離的海底底光纖通通信。G.6555光纖纖是非零零色散移移位單模模光纖，與與G.6653光光纖相近近，從而而使一五五50附附近保持持了一定定的色散散值，避避免在傳傳輸時發(fā)發(fā)生四波波混頻現(xiàn)現(xiàn)象，適適合于系系統(tǒng)應(yīng)用用。除上述所所講的四四種已正正式標準準化的光光纖外，還還有一種種適合于于更大容容量和更更長傳輸輸距離的的大有效效面積光光纖也已已經(jīng)問世世。其零零色散點點在一五五10左左右，但但有效面面積增大大到722平方m以上，因因而可以以更有效效地克服服非線性性影響，最最適合以以10為基基礎(chǔ)的系系統(tǒng)應(yīng)用用。

40、想一想想：在我國，大大面積敷敷設(shè)的是是哪一種種光纖？光纖的基基本特性性光纖的損損耗光纖的衰衰減或損損耗是一一個非常常重要的的、對光光信號的的傳播產(chǎn)產(chǎn)生制約約作用的的 特性性。光纖纖的損耗耗限制了了沒有光光放大的的光信號號的傳播播距離。光纖的的損耗主主要取決決于吸收收損耗、散射損損耗、彎彎曲損耗耗三種損損耗。吸收損耗耗光纖吸收收損耗是是制造光光纖的材材料本身身造成的的，包括括紫外吸吸收、紅紅外吸收收和雜質(zhì)質(zhì)吸收。紅外和紫紫外吸收收損耗光纖材料料組成的的原子系系統(tǒng)中，一一些處于于低能的的電子會會吸收光光波能量量而躍遷遷到高能能級狀態(tài)態(tài)，這種種吸收的的中心波波長在紫紫外的00.166m處，吸吸收峰很

41、很強，其其尾巴延延伸到光光纖通信信波段，在在短波長長區(qū)，吸吸收峰值值達1，在長長波長區(qū)區(qū)則小得得多，約約0.005。在紅外波波段光纖纖基質(zhì)材材料石英英玻璃的的鍵因振振動吸收收能量，這這種吸收收帶損耗耗在9.1m、122.5m及21m處峰值值可達110以上上,因此構(gòu)構(gòu)成了石石英光纖纖工作波波長的上上限。紅紅外吸收收帶的帶帶尾也向向光纖通通信波段段延伸。但影響響小于紫紫外吸收收帶。在在=1.555m時，由由紅外吸吸收引起起的損耗耗小于00.011。氫氧根離離子（）吸吸收損耗耗在石英光光纖中，鍵的基本諧振波長為2.73m，與鍵的諧振波長相互影響，在光纖的傳輸頻帶內(nèi)產(chǎn)生一系列的吸收峰，影響較大的是在1

42、.39、1.24及0.95m波長上，在峰之間的低損耗區(qū)構(gòu)成了光纖通信的三個傳輸窗口。目前，由于工藝的改進，降低了氫氧根離子（）濃度，這些吸收峰的影響已很小。金屬離子子吸收損損耗光纖材料料中的金金屬雜質(zhì)質(zhì)，如：金屬離離子鐵（3+）、銅（2+）、錳（3+）、鎳（3+）、鈷（3+）、鉻（3+）等，它們的電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生邊帶吸收峰（0.51.1m），造成損耗。現(xiàn)在由于工藝的改進，使這些雜質(zhì)的含量低于10-9以下，因此它們的影響已很小。在光纖材材料中的的雜質(zhì)如如氫氧根根離子（）、過渡金屬離子（銅、鐵、鉻等）對光的吸收能力極強，它們是產(chǎn)生光纖損耗的主要因素。因此要想獲得低損耗光纖，必須對制造光纖用的原材料二氧

43、化硅等進行十分嚴格的化學提純，使其純度達99.9999%以上。散射損耗耗由于材料料的不均均勻使光光散射而而引起的的損耗稱稱為瑞利利散射損損耗。瑞瑞利散射射損耗是是光纖材材料二氧氧化硅的的本征損損耗。它它是由材材料折射射指數(shù)小小尺度的的隨機不不均勻性性所引起起的。在在光纖制制造過程程中，二二氧化硅硅材料處處于高溫溫熔融狀狀態(tài)，分分子進行行無規(guī)則則的熱運運動。在在冷卻時時，運動動逐漸停停息。當當凝成固固體時，這這種隨機機的分子子位置就就在材料料中“凍結(jié)”下來，形形成物質(zhì)質(zhì)密度的的不均勻勻，從而而引起折折射指數(shù)數(shù)分布不不均勻。這些不不均勻，像像在均勻勻材料中中加了許許多小顆顆粒，其其尺度很很小，遠遠

44、小于波波長。當當光波通通過時，有有些光子子就要受受到它的的散射，從從而造成成了瑞利利散射損損耗，這這正像大大氣中的的塵粒散散射了光光，使天天空變藍藍一樣。瑞利散散射的大大小與光光波長的的四次方方成反比比。因此此對短波波長窗口口的影響響較大。另外，在在制造光光纖的過過程中，在在纖芯和和包層交交界面上上出現(xiàn)某某些缺陷陷、殘留留一些氣氣泡和氣氣痕等。這些結(jié)結(jié)構(gòu)上有有缺陷的的幾何尺尺寸遠大大于光波波，引起起與波長長無關(guān)的的散射損損耗，并并且將整整個光纖纖損耗增增加。彎曲損耗耗光纖的彎彎曲會引引起輻射射損耗。實際中中，光纖纖可能出出現(xiàn)兩種種情況的的彎曲：一種是是曲率半半徑比光光纖直徑徑大得多多的彎曲曲。

45、（例例如，在在敷設(shè)光光纜時可可能出現(xiàn)現(xiàn)這種彎彎曲）；一種是是微彎曲曲，產(chǎn)生生微彎曲曲的原因因很多，光光纖和光光纜的生生產(chǎn)過程程中，限限于工藝藝條件，都都可能產(chǎn)產(chǎn)生微彎彎曲。不不同曲率率半徑的的微彎曲曲沿光纖纖隨機分分布。大大曲率半半徑的彎彎曲光纖纖比直光光纖中傳傳輸?shù)哪ＤＪ綌?shù)量量要少，有有一部分分模式輻輻射到光光纖外引引起損耗耗；隨機機分布的的光纖微微彎曲，將將使光纖纖中產(chǎn)生生模式耦耦合，造造成能量量輻射損損耗。光光纖的彎彎曲損耗耗不可避避免，因因為不能能保證光光纖和光光纜在生生產(chǎn)過程程中或是是在使用用過程中中，不產(chǎn)產(chǎn)生任何何形式的的彎曲。彎曲損耗耗與模場場直徑有有關(guān)。GG.6552光纖纖在一

46、五五50波波長區(qū)的的彎曲損損耗應(yīng)不不大于11，G.6655光光纖在一一五500波長區(qū)區(qū)的彎曲曲損耗應(yīng)應(yīng)不大于于0.55。彎曲損耗耗對光纖纖衰減常常數(shù)的影影響不大大；決定定光纖衰衰減常數(shù)數(shù)的損耗耗主要是是吸收損損耗和散散射損耗耗。衰減系數(shù)數(shù)損耗是光光纖的主主要特性性之一，描描述光纖纖損耗的的主要參參數(shù)是衰衰減系數(shù)數(shù)。光纖的特特性光纖的衰衰減系數(shù)數(shù)是指光光在單位位長度光光纖中傳傳輸時的的衰耗量量，單位位一般用用。衰減減系數(shù)是是光纖最最重要的的特性參參數(shù)之一一。因為為在很大大程度上上它決定定了光纖纖通信的的傳輸距距離。在在單模光光纖中有有兩個低低損耗區(qū)區(qū)域，分分別在一一三100和一五五50附附近，也

47、也就是我我們通常常說的一一三100窗口和和一五550窗口口，一五五50窗窗口又可可以分為為（一五五25一一五622）和（一一五65516110）。光纖的色色散光脈沖中中的不同同頻率或或模式在在光纖中中的群速速度不同同，因而而這些頻頻率成分分和模式式到達光光纖終端端有先有有后，使使得光脈脈沖發(fā)生生展寬，這這就是光光纖的色色散。色色散一般般用時延延差來表表示，所所謂時延延差，是是指不同同頻率的的信號成成分傳輸輸同樣的的距離所所需要的的時間之之差。色散引起起的脈沖沖展寬示示意圖光纖中的的色散可可分為模模式色散散、色度度色散、偏振模模色散。色度色色散、也也稱為模模內(nèi)色散散，又可可以分為為材料色色散和波

48、波導色散散，模式式色散也也稱為模模間色散散。一般般情況下下單模光光纖中不不存在模模式色散散。模式色散散對于多模模中不同同模式的的光束有有不同的的群速度度，在傳傳輸過程程中，不不同模式式的光束束的時間間延遲不不同而產(chǎn)產(chǎn)生色散散，稱模模式色散散。模式式色散主主要存在在于多模模光纖中中。色度色散散由于光源源的不同同頻率（或或波長）成成分具有有不同的的群速度度，在傳傳輸過程程中，不不同頻率率的光束束的時間間延遲不不同而產(chǎn)產(chǎn)生色散散稱為色色度色散散。色度度色散包包括材料料色散和和波導色色散。材料色散散：由于于材料折折射率隨隨光信號號頻率（波波長）的的變化而而不同，光光信號不不同頻率率（波長長）成分分所對

49、應(yīng)應(yīng)的群速速度不同同，由此此引起的的色散稱稱材料色色散。波導色散散：由于于光纖波波導結(jié)構(gòu)構(gòu)引起的的色散稱稱波導色色散，它它的大小小可以和和材料色色散相比比擬。一般在單單模光纖纖中只考考慮材料料色散和和波導色色散。色散系數(shù)數(shù)就是單單位波長長間隔內(nèi)內(nèi)光波長長信號通通過單位位長度光光纖所產(chǎn)產(chǎn)生的時時延差，用用D表示，單單位是。偏振模色色散（）偏振模色色散由于信號號光的兩兩個正交交偏振態(tài)態(tài)在光纖纖中有不不同的傳傳播速度度而引起起的色散散稱偏振振模色散散，它也也是光纖纖的重要要參數(shù)之之一。在實際的的光纖中中，由于于光纖制制造工藝藝造成纖纖芯截面面一定程程度的橢橢圓度，或或者是由由于材料料的熱漲漲系數(shù)的的

50、不均勻勻性造成成光纖截截面上各各向異性性的應(yīng)力力而導致致光纖折折射率的的各向異異性，這這兩者均均能造成成兩個偏偏振模傳傳播速度度的差異異，從而而產(chǎn)生群群時延的的不同，形形成了偏偏振模色色散，見見43275627 r h * 圖1-一三。由于引引起偏振振模色散散的因素素是隨機機產(chǎn)生的的，因而而偏振模模色散是是一個隨隨機量。碼間干擾擾（）在光纖數(shù)數(shù)字通信信系統(tǒng)中中，色散散將導致致14碼碼間干擾擾，下面面將解釋釋碼間干干擾現(xiàn)象象。碼間干擾擾光纖通信信都采用用脈沖編編碼形式式，即傳傳輸一系系列的“1”，“0”光脈沖沖。實際際光源是是非零譜譜寬的，光光源輸出出的光信信號被電電脈沖進進行強度度調(diào)制。所謂光

51、光的強度度（光強強）是指指單位面面積上的的光功率率。強度度調(diào)制即即是使光光波的強強度與調(diào)調(diào)制信號號電流成成正比地地變化。調(diào)制信信號具有有調(diào)制光光源的每每一波長長成分。42422787 r h * 圖1-14中中描述的的是兩個個光脈沖沖的情況況，光脈脈沖寬度度為T，光光纖的輸輸入脈沖沖波形較較窄。設(shè)設(shè)光譜的的最快和和最慢波波長為1、3，其光光脈沖譜譜寬為=3-1。不同同波長在在光纖中中的傳輸輸速度不不同，設(shè)設(shè)1和3分別是是最快和和最慢的的波長。其它波波長的傳傳輸速度度介于這這兩個極極端情況況之間。當經(jīng)過過長距離離傳輸后后，各個個波長以以稍有差差別的時時間到達達光纖終終端，即即有時延延差T。由于各

52、波波長成分分到達的的時間先先后不一一致，因因而使得得光脈沖沖加長了了（T），這這叫作脈脈沖展寬寬。光脈脈沖傳輸輸?shù)木嚯x離越遠，脈脈沖展寬寬越嚴重重。脈沖沖展寬將將使前后后光脈沖沖發(fā)生重重疊，稱稱為碼間間干擾。碼間干干擾將引引起誤碼碼，因而而限制了了傳輸?shù)牡拇a速率率和傳輸輸距離。偏振模色色散也會會產(chǎn)生碼碼間干擾擾，不過過其影響響一般在在10及及以上的的速率才才表現(xiàn)出出來。光纖的非非線性效效應(yīng)從本質(zhì)上上講，所所有介質(zhì)質(zhì)都是非非線性的的，只是是一般情情況下非非線性特特征很小小，難以以表現(xiàn)出出來。當當光纖的的入纖功功率不大大時，光光纖呈現(xiàn)現(xiàn)線性特特征，當當光放大大器和高高功率激激光器在在光纖通通信系統(tǒng)

53、統(tǒng)中使用用后，光光纖的非非線性特特征愈來來愈顯著著。原因因是在單單模光纖纖指的光光信號被被約束的的模場內(nèi)內(nèi)，而單單模光纖纖有效面面積非常常?。ㄈ缛鏕.6652光光纖的有有效面積積大約為為80m2），因因而光功功率密度度非常高高，低損損耗又使使得高光光功率可可以維持持很長的的距離。單模光纖纖的非線線性效應(yīng)應(yīng)一般可可以分：受激非非彈性散散射、克克爾效應(yīng)應(yīng)。受激非彈彈性散射射效應(yīng)受激非彈彈性散射射是指從從入射波波到散射射波的能能量轉(zhuǎn)移移，之所所以稱之之為非彈彈性，是是因為入入射波與與散射波波的波長長（頻率率）不相相同，入入射光子子的頻率率高（能能量高），波波長較短短，散射射光子的的頻率低低（能量量低

54、），波波長較長長，入射射光子與與散射光光子的能能量差以以聲子的的形式釋釋放。受受激拉曼曼散射和和受激布布里淵散散射屬于于受激非非彈性散散射。受激拉曼曼散射（）受激拉曼曼散射是是光纖中中很重要要的非線線性過程程，它可可看作是是介質(zhì)中中分子振振動對入入射光（稱稱為泵浦浦光）的的調(diào)制，對對入射光光產(chǎn)生散散射作用用。設(shè)入入射光的的頻率為為1，介質(zhì)質(zhì)的分子子振動頻頻率為v，則散散射光的的頻率為為1-v和1+v，這種種現(xiàn)象叫叫受激拉拉曼散射射。所產(chǎn)產(chǎn)生的頻頻率為s的散射射光叫斯斯托克斯斯波（），頻頻率為的散射射光叫反反斯托克克斯波。對斯托托克斯波波可用物物理圖像像描述如如下：一一個入射射的光子子消失，產(chǎn)產(chǎn)

55、生了一一個頻率率下移的的光子（即即波）和和一個有有適當能能量和動動量的光光子，使使能量和和動量守守恒。受受激拉曼曼散射對對多信道道光纖通通信的影影響是，當當一定強強度的光光入射到到光纖中中時會引引起光纖纖材料的的分子振振動，調(diào)調(diào)制入射射光強產(chǎn)產(chǎn)生了間間隔恰好好為分子子振動頻頻率的邊邊帶。低低頻邊帶帶的斯托托克斯線線強于高高頻邊帶帶的反司司托克斯斯線，當當兩個頻頻率間隔隔恰好為為斯托克克斯頻率率的光波波同時入入射到光光纖時，低低頻波（長長波長）將將獲得光光增益，高高頻波（短短波長）將將衰減，其其能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到低低頻波上上去了，其其結(jié)果將將導致系系統(tǒng)中短短波長光光信號（即即高頻波波）產(chǎn)生生信號衰衰減

56、，長長波長光光信號（即即低頻波波）產(chǎn)生生信號增增強。在多信道道系統(tǒng)中中,受激激拉曼散散射效應(yīng)應(yīng)使短波波長的信信道充當當泵浦源源而將能能量轉(zhuǎn)移移給長波波長的信信道，從從而引起起系統(tǒng)中中各信道道之間的的串話，對對通信性性能帶來來不良影影響；另另一方面面，受激激拉曼散散射效應(yīng)應(yīng)可以利利用來制制作拉曼曼光纖激激光器和和拉曼光光纖放大大器等。對于單信信道光纖纖系統(tǒng)，入入纖光功功率遠小小于光纖纖中受激激拉曼效效應(yīng)的閾閾值功率率，因而而受激拉拉曼效應(yīng)應(yīng)不會對對系統(tǒng)的的性能產(chǎn)產(chǎn)生嚴重重影響。受激布里里淵散射射（）受激布里里淵散射射與受激激拉曼散散射在物物理過程程上十分分相似，入入射的頻頻率為p的泵浦浦波將一一

57、部分能能量轉(zhuǎn)移移給頻率率為s的斯托托克斯波波，并發(fā)發(fā)出頻率率為的聲子子。=s頻移(110一一三)和和增益帶帶寬(2201100)遠小于于的相應(yīng)應(yīng)值。其其次峰值值增益比比大兩個個量級。另外，光光纖中的的受激拉拉曼散射射發(fā)生在在前向，即即斯托克克斯波和和泵浦波波傳播方方向相同同，而受受激布里里淵散射射發(fā)生在在后向，其其斯托克克斯波和和泵浦波波傳播方方向相反反。光纖纖中的受受激布里里淵散射射的闌值值功率比比受激拉拉曼散射射的低得得多。在在光纖中中，一旦旦達到受受激布里里淵散射射闕值，將將產(chǎn)生大大量的后后向傳輸輸?shù)乃雇型锌怂共úā＿@將將對光通通信系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)生不不良影響響。另一一方面，它它又可用用來構(gòu)成成

58、布里淵淵放大器器和激光光器等光光纖元件件。在連連續(xù)波的的情況下下，受激激布里淵淵射易于于產(chǎn)生，因因為它的的閾值相相對較低低。脈沖沖工作情情況下有有所不同同，如果果脈沖寬寬度T0010，受受激布里里淵散射射將會減減弱或被被抑制，幾幾乎不會會發(fā)生。克爾效應(yīng)應(yīng)我們把介介質(zhì)的折折射率隨隨光強的的變化而而變化的的現(xiàn)象稱稱為克爾爾效應(yīng)。在單模模光纖中中，克爾爾效應(yīng)表表現(xiàn)為自自相位調(diào)調(diào)制、交交叉相位位調(diào)制、四波混混頻。自相位調(diào)調(diào)制()由于克爾爾效應(yīng)，信信號光強強度的瞬瞬時變化化引起光光脈沖自自身的相相位變化化。這種種效應(yīng)叫叫做自相相位調(diào)制制。在單單波長系系統(tǒng)中當當強度變變化導致致相位變變化時自自相位調(diào)調(diào)制效

59、應(yīng)應(yīng)將逐漸漸展寬信信號的頻頻譜，如如40349055 r h * 圖1-一五所所示。在在光纖的的正常色色散區(qū)中中，由于于色度色色散效應(yīng)應(yīng)，一旦旦自相位位調(diào)制效效應(yīng)引起起頻譜展展寬，沿沿著光纖纖傳輸較較遠時光光脈沖將將出現(xiàn)較較大的展展寬。同同時在正正常色散散區(qū)，光光纖的色色度色散散效應(yīng)和和自相位位調(diào)制效效應(yīng)可能能會互相相補償，從從而信號號的展寬寬也會小小一些。40349055 r h * 圖1-一五說說明了在在G.6652光光纖中的的低啁啾啾強度調(diào)調(diào)制信號號的自相相位調(diào)制制引起傳傳輸脈沖沖的壓縮縮。自相位調(diào)調(diào)制引起起傳輸脈脈沖的壓壓縮和譜譜展寬一般情況況下，效效應(yīng)只在在高累積積色散或或超長系系統(tǒng)

60、中比比較明顯顯。色散散受限系系統(tǒng)可能能不能容容忍自相相位調(diào)制制效應(yīng)。在信道道間隔很很窄的多多通道系系統(tǒng)中，由由自相位位調(diào)制引引起的頻頻譜展寬寬可能在在相鄰信信道間產(chǎn)產(chǎn)生干擾擾。交叉相位位調(diào)制（）在多波長長系統(tǒng)中中，當光光強度的的變化導導致相位位變化時時，由于于相鄰信信道間的的相互作作用，互互相位調(diào)調(diào)制一般般會展寬寬信號頻頻譜。引引起的頻頻譜展寬寬度與信信道間隔隔有關(guān)，因因為不同同的群速速引起的的色散會會導致沿沿光纖傳傳播的要要分離開開的脈沖沖的互作作用。一一旦引起起頻譜展展寬，信信號在沿沿光纖長長度傳播播時就會會因色度度色散效效應(yīng)而經(jīng)經(jīng)受一次次較大的的瞬時展展寬?？赏ㄟ^選選擇適當當?shù)男诺赖篱g隔