文档介绍：第5章光纤通信新技术
高速调制技术
光孤子通信
光网络技术
光交换技术
光纤接入网
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1 高速调制技术
半导体激光器高速直接调制
速率方程;微波等效电路;高速调制的实现,特点及应用
电吸收调制器
特点及应用
波导调制器
主要技术特点与应用半导体激光器的微波等效电路
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外调制器包括波导调制器、
电吸收调制器
电极
x(b) L x(b)
z(a)
y(c) y(c)
D" TE D' 2
II=i cos ( ∆φ/ 2)
LiNbO3衬底
LiNbO3衬底
导波层∆=φγ4n2 LV /' λ D
e 33
(a) 相位调制器
3
V V= πλ DnL'/(2 γ)
I(∆φ) π e 33
L
1
x(b) z(a) D'
y
11
y(c) E
V
3衬底
LiNbO ∆φ
0 π/2 π
(b) MZ调制器
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MQW EAM
调制信号 P1
DFB-LD
DFB LD
光功率
EAM P0
反向偏置电压
t
0 V
V1 V0
调制特性曲线
(c) 电吸收调制器 MQW-EAM
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三种调制方式的比较
参数直接调制电吸收调制波导调制器
工作带宽(模拟) ~20GHz ~70GHz
工作速率(数字) ~ ~10Gpbs ~40Gpbs
传输距离短较长长
复杂度最低中高
集成度高较高低
性价比高中高
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电极
波导
L
W
G
V ∆⋅fL =
R nneff −⋅π
电极
G W G
t
tox
T
SiO2
S
d
LiNbO3
行波调制器
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2 光孤子通信(Soliton)
光纤中孤子的基本概念
•光孤子:群速度色散(GVD)和自相位调制(SPM)相互作用产生。
特点:具有保形稳幅的传输特征。
•非线性薛定谔方程(NSE)
光纤孤子的传输
•光纤损耗引起孤子展宽
•光放大对孤子的作用
光纤孤子通信的系统考虑
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在GVD影响下光脉冲包络A(z,t)满足的传输方程中,引入非线性效应产生的SPM对方
程进行修正,得到了色散非线性系统中信号传输的基本方程为
∂∂A Ai ∂23 A1 ∂ A
++ββ−βγ=i|| AA2
∂∂zt1226 ∂ t23 3 ∂ t
, 为群速度, 为群速度色散( ),β= d βω/d
β1=1/vg vg β2 GVD 21
与色散系数有关, 为高阶色散,β= βω与色散斜率有关。
D β3 32d /d
γπ= λ为的非线性系数, 为光纤的有效面积
2nAg /(eff ) SPM Aeff
(tz−β) zA
τξ= 1 , =, U =
TL0DP0
为脉冲宽度, 为峰值功率, 2 为光纤色散长度
T0 P0 LTD = 02/|β|
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非线性薛定谔方程(NSE)
∂∂UU1 2
i ±+NUU22|| = 0
∂∂ξτ2
当时取正号,表示异常色散,存在孤子解(亮孤子)
β2 < 0
当时取负号,为正常色散,
β2 < 0
N定义为
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N= LD/ L NL = γβ PT 0 0 /| 2 |
定义为非线性长度
LPNL =1/(γ 0 )
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NSE是一种特殊的非线性偏微分方程,可用称为“逆散射法”在数学上得到精
确求解,当N=1时亦可直接积分求解。考虑异常色散,方程取正号,利用逆散射法
求解已证明,仅当N为整数才有孤子解存在
输入光脉冲具有双曲正割形式
UN(0,ττ)= sec h
U(τξ, )=⋅= sech τ exp( iN ξ/ 2) 1
4[cosh(3τ)+ 3exp(4i ξτ)cosh ]
U(τξ, ) = exp(iNξ/ 2)= 2
cosh(4τ)++ 4cosh(2 τξ) 3cos(4 )
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