基于光通信技术中的光时分复用技术的现状与进展通信技术专业.doc

摘 要 如何能够提高信号传输的速率和增大信号在光纤中的容量一直以来都是光纤通信追求的目标。从电子器件的角度来说，能够达到最大的速率也就大约为20Gb/s，现在我们通过使用电时分复用技术（TDM）就可以达到这个极限速率 。若想要继续提升信号的传输速率，电子的领域已经无法解决，可以在光域中寻找到解决办法，一般采用的技术主要有两种：波分复用技术（WDM）和光时分复用技术（OTDM）。其中光时分复用技术（OTDM）是通过使光脉冲合成，突破电子设备瓶颈的限制。现在OTDM技术是光通信领域的研究热门之一，也是通信系统中的单信道速率可以达到数百Gb/s的新型技术。 本文基于该技术的热门，重点讲述了光时分复用技术的系统组成和工作原理，理论上分析了光纤色散的特性，然后以160Gb/s的光时分复用系统为例，讨论了系统的色散补偿方案以使信号可以稳定的传输。在第三章中，则以OTDM系统中的光发射和光接收部分涉及到的若干关键技术问题进行了讨论，如超短脉冲光源、全光时钟提取技术以及全光解复用技术等，这些技术的突破对光时分复用技术的商业化起着至关重要的作用。 在文中绪论部分提到了OTDM与WDM技术的结合，如果在未来多媒体用户接入网中使OTDM技术与DWDM（密集型波分复用）技术相结合，则可以发挥各自的优势以获得更高的通信速率及更多的用户数，因而OTDM是一项具有美好应用前景的技术。 根据多年的研究来看，许多研究机构和大型通信企业对WDM技术的研究非常多并可以投入到使用当中，也就是说已经十分成熟并实用化，相反OTDM技术还处于实验研究阶段，许多关键技术仍有待解决。只有当这些技术得到充分解决时，OTDM的优势才能得以发挥。 关键词：OTDM； DWDM； 光纤通信； 全光网络； 关键技术 ABSTRACT How to improve the rate of signal transmission and increase the capacity of the signal in the fiber has always been the goal of optical fiber communication. From the point of view of the electronic device, it is about 20Gb / s to reach the maximum rate, and now we can reach this limit rate by using time division multiplexing (TDM). If you want to continue to enhance the transmission rate of the signal, the electronic field has been unable to solve, you can find a solution in the light field, the general use of the technology there are two: WDM and optical time division multiplexing technology OTDM). Among them, optical time division multiplexing (OTDM) is through the light pulse synthesis, break through the limitations of electronic equipment bottlenecks. Now OTDM technology is one of the hot research in the field of optical communication, and it is also a new technology of single channel rate of hundreds of Gb / s in communication system. Based on the hot technology of this technology, this paper focuses on the system composition and working principle of optical time division multiplexing technology, and analyzes the characteristics of optical fiber dispersion.Then, a 160Gb / s optical time division multiplexing system is taken as an example to discuss the dispersion compensation scheme of the system so that the signal can be transmissed steadily. In the third chapter, some key technical problems related to the light emission and light reception in the OTDM system are discussed. For example, ultrashort pulse light source, all-optical clock extraction technology and all-optical demultiplexing technology are discussed. The breakthrough of these technologies plays an important role in the commercialization of optical time division multiplexing. In the introduction of the text mentioned in the future if the multimedia user access network in the OTDM technology and DWDM (intensive wavelength division multiplexing) technology combined, you can play their own advantages to get a higher communication rate and more users, so OTDM is a promising application of the technology. According to many years of research, many research institutions and large-scale communications companies on the WDM technology research is very much and can be put into use, that is already very mature and practical, on the contrary OTDM technology is still in the experimental stage, many key technologies Remains to be resolved. Only when these technologies are fully resolved, OTDM advantage can be played. Keywords：OTDM； DWDM; Optical Fiber Communication； All-optical network； Key Technologies 目 录 第一章 绪论 1 1.1 课题研究的背景 1 1.2 课题的发展现状 2 1.2.1 国内现状 2 1.2.2 国外现状 2 1.2.3 小结 3 1.3 关于OTDM与DWDM的结合 4 1.4 OTDM网络技术 4 1.4.1 同步和时钟恢复 5 1.4.2 基于OTDM的光分/插复用技术 5 1.5 本章小结 6 第二章 OTDM系统的基本原理及色散特性 6 2.1 OTDM系统的基本原理 6 2.1.1 光发射部分 7 2.1.2 接收部分 8 2.2 光纤色散 9 2.3 基于160Gb/s光时分复用系统色散补偿 11 2.3.1 不考虑光纤中的非线性效应时 12 2.3.2 考虑光纤中的非线性效应时 14 2.4 本章小结 16 第三章 OTDM系统中的若干关键技术 17 3.1 超短脉冲光源 17 3.1.1 锁模环形光纤激光器（MLFRL） 17 3.1.2 DFB激光器加电吸收调制器（EAM） 18 3.2 全光时钟提取技术 19 3.3 全光解复用技术 20 3.4 本章小结 22 第四章 总结与展望 22 参考文献 24 致 谢 27 第一章 绪论 1.1 课题研究的背景 信息传输的速度已跟不上时代发展的需求，传输信息的带宽也满足不了人类的需求，这就需要另辟蹊径，寻找可以解决光纤传输的信息问题，波分复用技术和光时分复用技术可以很好的帮助我们解决问题。波分复用技术是由单个光纤传送，通过增加光纤的传输容量信道的数量;光时分复用技术是当流量超过10Gb / s的时候，为了补偿电子器件的不足和半导体激光器直接调制的性能缺陷，使用的扩大传输容量的复用方式，该扩展技术是使用多个信道来调制相同的光频率的不同的光信道，通过复用后在相同的传输光纤中传输。光时分复用技术是一种建立高速传输非常有效的技术，它在系统的发射端复用低比特率的多个数据流，然后在接收端解复用出来。这种方法将成功的将受电子器件制约的改成了不受速率限制的宽带光器件。 近些年，OTDM技术进行了大量的研究，它的一些优点具有很强的吸引力，是实现未来全光网络的关键： （1） 轻松获得非常高的线路速率（高达几百Gb/s）; （2） 支路数据可具有任意速率的数量级，并兼容现在的技术（如SDH技术）； （3） 因为它是单一波长的传输，极大地简化了放大器的级联和色散管理； （4） 虽然总的网络速率是高的，但在网络节点，电子设备必须仅在低数据速率下进行本地操作； （5） OTDM和WDM支持未来光超宽带通信网络的实现； 同时要想完全实现光时分复用技术在光纤通信中的应用，还需要解决的关键技术有： （1）超短光脉冲光源； （2）超短光脉冲的长距离传输和色散抑制技术； （3）帧同步及路序确定技术； （4）光时钟提取技术； （5）全光解复用技术； 如今是大数据时代，OTDM技术发展势不可挡，我们完全有信心实现OTDM在光纤通信中的应用，从而达到提高光纤传输的速率并增大光纤传输的信息容量的目的。 1.2 课题的发展现状 1.2.1 国内现状 在中国，“九五”期间国家“863”项目，光时分复用技术被列为通信主题中的一个重点课题。国内许多一流大学也相继投入大量物力和财力到高速光时分复用系统的研究中，例如，北京交通大学，清华大学和北京邮电大学在国家863项目的共同部分，对光学时分多路复用器，一个OTDM/ DWDM网络接口和全光再生等其他方面作了深入研究。其中北京邮电大学的蔡立波进行了高速全光信号处理关键技术方面的实验，并提出了不同的解决方案。光时分复用器是OTDM系统中的核