1550nm光传输相关技术介绍.

自相位调制是光纤中的一种非线性现象，在光纤中的光波太强时， 使光纤折射率 N 出现与光强成正比的成分，导致光脉冲的频谱展宽。 频率越高， CSOspm 越大，成平方关系，应用总结如下 1.入纤光功率越大， CSOspm 越大。 2.频 道 数 越 多 ， CSOspm 越 大 。DS22 频 道（ 543.25MHz），Ncso＝ 21 3.光纤色散常数 D 越大， CSOspm 越大。 4.SPM 产 生 的 结 果 导 致 CSO 的 裂 化 ，在 光 传 输 系 统 距 离 小 于 80Km 时 ， 可不考虑其因数。
色 度 色 散 ：是 指 光 源 光 谱 中 不 同 波 长 在 光 纤 中 的 群 延 时 差 所 引 起 的 光脉冲展宽现象。
偏振模色散：单模光纤中实际存在偏振方向相互正交的两个基模 （ 光 纤 横 截 面 并 非 绝 对 圆 ，施 工 中 光 纤 易 被 拉 伸 和 压 扁 ，出 现 横 切 面 上 直 径 不 等 ， 从 而 导 致 末 端 输 出 波 形 变 形 ， 影 响 传 输 指 标 ）。 当 光 纤 存 在 双折射时，这两个模式的传输速度不同而引起的色散称为偏振模色散
1550nm 光传输系统总的载噪比为
CNR = CNRC 1+
1 CNRC CNROA
=
CNRC
1
+
1
CNRC
4hvBeNF m2Ps
（公式
1）
由光纤放大器引起的系统载噪比损失的分贝数为
∆CNR
=
10lg1+
CNRC
4hvBeNF m2Ps
（Leabharlann 式2）由此可见，在无光纤放大器时的载噪比 CNRC 和光调制度 m 给定 的 前 提 下 ，光 纤 放 大 器 的 噪 声 系 数 越 低 同 时 其 输 入 光 功 率 越 大 ，则 系 统
1550nm 光传输相关技术介绍
一、SBS（受激布里渊散射）
SBS 是一个物理现象，即入射光在光纤中被转换成后向散射的斯 托 克 斯 光 ，使 前 向 传 输 的 信 号 光 被 非 线 性 地 衰 减 ，而 后 向 传 输 的 光 可 能 返回发送机引起输出光功率的波动，形成噪声。SBS 是一个光波与声 波的参数作用过程，被声子散射的入射光转换成一个频率较低的 Stokes 光 。
一 般 建 议 光 放 大 器 的 输 入 光 功 率 在 +3~+6dBm。
四、EDFA（掺铒光纤放大器）引入劣化
掺 铒 光 纤 放 大 器 工 作 在 粒 子 数 反 转 状 态 ，信 号 光 单 程 通 过 光 纤 ，亚 稳 态 的 粒 子 做 受 激 发 射 ，把 信 号 放 大 。同 时 亚 稳 态 粒 子 的 自 发 发 射 光 子 被 光 纤 虏 获 、传 输 和 放 大（ 即 ASE），并 与 信 号 混 合 在 一 起 ，成 为 放 大 器 的 噪 声 。在 无 光 纤 放 大 器 时 的 载 噪 比 和 光 调 制 度 给 定 的 前 提 下 ，光 纤 放大器的噪声系数越低同时输入光功率越大，则系统载噪比损失越小。 因 此 在 做 网 络 的 设 计 和 设 备 的 选 购 时 ，尽 可 能 的 提 高 光 放 大 器 输 入 光 功 率和选用低噪声的光放大器（980nm 泵浦激光器由于噪声系数低，接 近 理 论 极 限 ， 被 公 认 为 最 佳 泵 浦 源 ）。
∆CNR
=
10lg1+
2.4075
× 10− 4
NF Ps

（公式
3）
当光纤放大器的输入功率为＋6dBm 时，该光纤放大器所引起的系 统载噪比损失只有约 1.0dB。
理想的光纤放大器的噪声系数 NF=2(3dB)，实际的掺铒光纤放大 器的 噪 声系 数 NF>4.2dB，并 随 信号 输 入 光功 率 而变 。信 号 输入 功 率过 小 或 过 大 噪 声 系 数 都 大 。对 于 一 个 给 定 的 放 大 器 ，有 一 个 使 噪 声 系 数 最
在 采 用 外 调 制 器 的 光 纤 传 输 系 统 中 ，光 源 线 宽 非 常 窄 ，这 虽 然 有 效 地克服了光纤色散的影响，然而却使光纤的 SBS 阈值降到了直流阈值 的 水 平 。这 样 若 不 采 用 SBS 抑 制 措 施 ，随 着 光 发 送 机 入 纤 功 率 的 增 加 ， 系统载噪比会降低，当入纤功率超过 SBS 阈值时，系统载噪比就骤然 恶化。因此看一个 1550nm 光纤传输设备的性能，不仅要看光发送机 能 输 出 多 大 的 功 率 ，而 且 要 看 它 的 SBS 抑 制 能 力 有 多 大 (即 看 它 能 使 单 模 光 纤 的 SBS 阈 值 提 高 到 多 少 )。目 前 的 1550nm 光 发 射 机 可 做 到 SBS 从 14～18 连续可调，适合不同的传输距离。
因此，必须使每一段光纤的入射功率不大于光纤的 SBS 门限，该 门限用如下公式计算：
PSBS = 21AeK 1 （1＋ ∆fD ) GBLe ∆fB （ 公 式 1）
Ae － 光 纤 有 效 芯 区 面 积 ， 按 纤 芯 直 径 计 算
K －偏振因子，对非偏振光取 2
GB － 峰 值 布 里 渊 增 益 系 数 ， 取 4.6×10-11m/W
二、SPM（自相位调制）
SPM（ 自相 位调 制 ）产 生 式源 于 光纤 折 射率 受 光强 影响 而 发生 的 非 线 性 改 变 ，使 光 场 在 光 纤 内 传 输 时 产 生 的 非 线 性 相 移 ，这 种 相 移 导 致 光 脉 冲 的 中 心 频 率 与 两 侧 有 不 同 的 瞬 时 光 频 率 ，这 被 称 为 啁 啾 。也 就 是 说，因为 SPM 效应使传输的光信号中产生了新的频率分量，通过色散 改 变 拉 了 光 脉 冲 的 形 状 ， 从 而 引 起 码 间 干 扰 （ ISI ， Inter-Symbol Interference）， 直 接 影 响 了 光 纤 通 信 系 统 的 性 能 。
SPM 效应具有两个特性：瞬时特性和累 积特性，体现在附加相位 的产生和合附加相位的转化两个过程中。前者取决于脉冲功率、波形、 光 纤 非 线 性 系 数 ；后 者 取 决 于 光 纤 色 散 系 数 和 脉 冲 净 啁 啾 量 。输 出 脉 冲 功率的大小受光纤损耗系数和跨距的长短的影响，从而决定 SPM 效应 对系统的总影响。每个跨距上的 SPM 效应随传输距离逐渐缩小，主要 的影响在每段传输光纤的前一部分，所以严格控制每段入纤功率，避 免注入功率较大起伏，减少中继次数是减小 SPM 效应对系统总影响的 好办法，应在系统设计中予以考虑。
Le － 有 效 相 互 作 用 长 度 ， 按 如 下 公 式 计 算 ： Le = (1－e)αL / α ， 其 中：α －光纤长度， L－光纤长度
∆fB － 光 纤 的 SBS 增 益 带 宽 ， 取 20～ 100MHz
∆fD － 为 扩 大 SBS 门 限 功 率 在 激 光 器 上 加 抖 动 调 制 后 激 光 器 平 均 光 谱宽度
小的输入功率最佳值。
因此，在含有掺铒光纤放大器的模拟光纤传输系统中，为确保系统
载噪比，光纤放大器的输入光功率应取得较大。在优化设计的前提下，
一 个 光 纤 放 大 器 的 引 入 ，可 使 传 输 距 离 得 以 延 长 ，而 系 统 载 噪 比 只 降 低 1～1.5dB，而光纤不太长时，CSO、CTB 几乎不变，这样就允许多次 光放大，比光－电－光中继方式（中继一次载噪比降低 3dB，CSO 劣 化 4.5dB，CTB 劣化 6dB）优越的多。
载 噪 比 损 失 越 小 。由 于 噪 声 系 数 又 与 输 入 光 功 率 有 关 ，所 以 对 于 选 定 的
光 纤 放 大 器 ，系 统 载 噪 比 实 质 上 取 决 于 输 入 光 纤 放 大 器 的 信 号 光 功 率 的 大 小 。 已 设 CNRC＝ 50dB=1×105 倍 ， Be＝ 5.75MHz（ PAL-D 制 彩 色 电 视 ），m=3.5%.v=c/λ，λ=1550nm，c=3×108m/S,h=6.625×10－ 34J·S， 于是公式 2 化为
三、光纤色散
色散是指不同频率的电磁波以不同的相速度和群速度在介质 中 传 播 的 物 理 现 象 。色 散 导 致 光 脉 冲 在 传 播 过 程 中 展 宽 ，致 使 前 后 脉 冲 相互重叠，引起数字信号的码间串扰。
光纤色散的三大成因： 模 间 色 散 ：在 多 模 光 纤 中 ，即 使 是 同 一 波 长 ，不 同 模 式 的 光 由 于 传 播速度的不同而引起的色散称为模式色散。