光纜的衰減、EBFA和喇曼放大器
時(shí)間:2016-01-05 16:06:30 來(lái)源：
衰減是路途中的信號(hào)丟失。光脈沖在沿著光纖傳輸?shù)倪^(guò)程中釋放了它們的能量并且逐漸衰減。高幅衰減會(huì)導(dǎo)致接收端發(fā)生錯(cuò)誤。對(duì)于城域網(wǎng),衰減并不是什么問(wèn)題,但它卻限制了遠(yuǎn)距離骨干網(wǎng)絡(luò)的距離。有三種類型的設(shè)備可以用來(lái)克服衰減: OPGW光纜
電子再生器 這種設(shè)備通過(guò)首先將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)來(lái)再生信號(hào)。電信號(hào)再生后,被轉(zhuǎn)換回光信號(hào),然后射回光纖。由于現(xiàn)代高速光纖網(wǎng)絡(luò)對(duì)電再生的需求,再生器顯示效率太低了。在WDM系統(tǒng)中,每個(gè)波長(zhǎng)需要一個(gè)它自己的光電放大器,如果有許多波長(zhǎng)的話,這樣做將會(huì)很昂貴。 OPGW光纜
EDFA(含鉺的光纖放大器) 此設(shè)備是一個(gè)放大器而不是一個(gè)信號(hào)再生器。它直接放大光信號(hào)而不需要進(jìn)行光到電的轉(zhuǎn)換。EDFA包含一小束含鉺的光纖和兩種信號(hào)輸入。一種輸入是需要放大的光信號(hào)。另外一種是來(lái)自激光器的光,它激發(fā)鉺原子以便它們能夠放棄光子,這些光子放大進(jìn)入的光信號(hào)光子,如后面所述。對(duì)于光的這種神奇“技術(shù)”,應(yīng)感謝艾爾伯特•愛因斯坦。
EDFA/喇曼放大器結(jié)合 喇曼放大器是一個(gè)附加組件,它增強(qiáng)了EDFA光學(xué)放大器的功能在每一個(gè)EDFA放大器那里,喇曼泵以與源信號(hào)相反的方向?qū)⒏吖β实募す馍淙牍饫w。射入的光子在最需要光信號(hào)的地方增強(qiáng)它——在另一端,激光信號(hào)在那里經(jīng)歷最大的衰減。喇曼放大可以生成多達(dá)1OdB的信號(hào),這樣就允許更長(zhǎng)距離的光纜傳輸。它還使得光纖網(wǎng)絡(luò)可以獲取高達(dá)40Gbit/s的傳輸速率。 OPGW光纜
EDPA對(duì)于WDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是很關(guān)鍵的,因?yàn)閱蝹€(gè)放大器可以同時(shí)放大所有波長(zhǎng)。使用舊的電子再生器,每個(gè)波長(zhǎng)都需要一個(gè)再生器,這意味著生每個(gè)再生點(diǎn)上需要一整堆再生器。
1550范圍(C波段)通常被稱為“鉺窗口”,因?yàn)殂s離子的能量級(jí)別與C波段光子的能量級(jí)別接近。通過(guò)受激發(fā)射處理,可以誘使鉺釋放能量中使用該能量放大C波段中的光。其過(guò)程如下所術(shù)。EDFA放大器將光子置入摻有鉺的光纖中。鉺原子吸收光子,從而導(dǎo)致電子成為暫時(shí)激發(fā)狀態(tài)。當(dāng)電子衰減時(shí),它釋放一種光子并被信號(hào)光子吸收。這樣,通過(guò)光纖的光信號(hào)就被放大而沒(méi)有任何電子轉(zhuǎn)換。
散射
另外一種特性是散射,當(dāng)光脈沖在光纖中傳輸時(shí),它使光脈沖變寬。過(guò)多的散射會(huì)使接收端很難讀取信號(hào)。當(dāng)LED或激光器將光發(fā)送到多模光纖時(shí),將出現(xiàn)光的一系列波長(zhǎng)。有些波長(zhǎng)的傳輸速度與其他波長(zhǎng)的速度不同。其結(jié)果是扭曲波形,從而導(dǎo)致光纜另一端的信號(hào)讀取發(fā)生錯(cuò)誤。漸變折射率光纖旨在使較短波長(zhǎng)的延遲最小化。
共有四種類型的散射:
材料散射 光纖折射屬性的不同導(dǎo)致信號(hào)散射。
模態(tài)散射 發(fā)生在多模光纖中。光通過(guò)不同的路徑穿過(guò)光纖,有些路徑中的光比其他路徑中的光的傳輸時(shí)間更長(zhǎng)。漸變光纖可平衡這種效應(yīng)。
色散 媒介中有些波長(zhǎng)比其他波長(zhǎng)傳輸?shù)目?所以會(huì)發(fā)生色散。光纖越長(zhǎng),效果越差,讀取信號(hào)也越為困難。
波導(dǎo)散射 由于芯線和覆層之間的信號(hào)速度的不同,在單模光纖中會(huì)發(fā)生此種散射。它引起色散。
在大多數(shù)商業(yè)系統(tǒng)中使用的G.652光纖,利用了13lOnm的窗口,在那里色散被最小化。此窗口經(jīng)常被稱為零散射點(diǎn)——在那里波導(dǎo)散射抵消了材料散射,因此色散被最小化。
另一方面,遠(yuǎn)程運(yùn)營(yíng)商有更高的帶寬和距離要求,因此更愿意使用在C波段運(yùn)作的G.653和G.655“色散偏移”光纖。C波段用于DWDM系統(tǒng),它支持許多數(shù)據(jù)速率為lOGbit/s及更高的、空隙緊密的信道。現(xiàn)在又使用了兩種其他帶以提升功能和距離:l460nm到l530nm的S波段和1565到l625nm的L波段。一種較新的方法應(yīng)用了光孤子技術(shù),可使用此方法來(lái)創(chuàng)建一種可環(huán)繞半個(gè)世界的光纖系統(tǒng)。請(qǐng)參閱“光孤子”。
請(qǐng)注意,許多老的光纖也可以支持DWDM。標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖將支持更低數(shù)據(jù)速率的DWDM。有些舊的色散偏移光纖不能處理DWDM,但是使用1550nm上下窗口的波長(zhǎng)也可以使這些光纖像非零散射光纖一樣工作?！?
Corning和Lucent是遠(yuǎn)距離光纜的主要供應(yīng)商。Lucent的TrueWave和AllWave光纜是由單模非零散射光纖組成的,它支持所有的波長(zhǎng)窗口。TrueWave是專門為光學(xué)放大的、高功率的遠(yuǎn)程DWDM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的,這種網(wǎng)絡(luò)在C波段和L波段中運(yùn)作。這兩種光纖類型都是使用專利性的凈化過(guò)程生產(chǎn)的,從而消除了芯線中的水分子并且允許使用更寬的光譜。
Corning的LEAF是旨在用于DWDM系統(tǒng)的單模NZ-DSF光纖。它結(jié)合了低衰減和低散射的優(yōu)點(diǎn),比非NZ-DSF光纖的效率高百分之三十二。這樣就使得網(wǎng)絡(luò)中更多的信道具有更高的效率,而不會(huì)有產(chǎn)生噪音、扭曲信號(hào)和降低性能的非線性效應(yīng)。使用高輸出功率的EDFA,它可以以lOGbit/s或更高的速率運(yùn)作。
Corning的MetroCor光纖是為短距離城區(qū)使用的單模NZ-DSF光纖。它不需要功能強(qiáng)大的激光器 (但遠(yuǎn)距離環(huán)境卻需要),因此有助于降低配備城區(qū)光纖網(wǎng)絡(luò)所需的成本。
光纜之所以發(fā)展迅速，其主要原因是具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)傳輸帶寬非常寬，通信容量很大；
(2)傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)，特別適用于長(zhǎng)距離傳輸；
(3)抗雷電和抗電磁干擾能力強(qiáng)；
(4)保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；
(5)體積小，重量輕；
(6)誤碼率低，傳輸可靠性高；
(7)價(jià)格正在不斷下降。
