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一種應用于光電通信處理的光時分復用發射系統的制作方法

文檔序號:11862416閱讀:502來源:國知局

本實用新型涉及光通信技術領域,具體的說,是一種應用于光電通信處理的光時分復用發射系統。



背景技術:

光通訊是人類最早應用的通訊方式之一。從烽火傳遞信號,到信號燈﹑旗語等通訊方式,都是光通訊的范疇。但由于受到視距﹑大氣衰減﹑地形阻擋等諸多因素的限制,光通訊的發展緩慢。

直到1960年,美國科學家Maiman實用新型了世界上第一臺激光器后,為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年,人們對光傳輸介質進行了攻關,終于制成了低損耗光纖,從而奠定了光通訊的基石。從此,光通訊進入了飛速發展的階段。

光纖傳輸有許多突出的優點:

1.頻帶寬

頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在VHF頻段,載波頻率為48.5MHz~300Mhz。帶寬約250MHz,只能傳輸27套電視和幾十套調頻廣播。可見光的頻率達100000GHz,比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對不同頻率的光有不同的損耗,使頻帶寬度受到影響,但在最低損耗區的頻帶寬度也可達30000GHz。目前單個光源的帶寬只占了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫,好的單模光纖可達10GHz以上),采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內安排2000個光載波,進行波分復用,可以容納上百萬個頻道。

2.損耗低

在同軸電纜組成的系統中,最好的電纜在傳輸800MHz信號時,每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導纖維的損耗則要小得多,傳輸1.31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸的距離要遠得多。此外,光纖傳輸損耗還有兩個特點,一是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔心因環境溫度變化而造成干線電平的波動。

3.重量輕

因為光纖非常細,單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,加上防水層、加強筋、護套等,用4~48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm,比標準同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點,安裝十分方便。

4.抗干擾能力強

因為光纖的基本成分是石英,只傳光,不導電,不受電磁場的作用,在其中傳輸的光信號不受電磁場的影響,故光纖傳輸對電磁干擾、工業干擾有很強的抵御能力。也正因為如此,在光纖中傳輸的信號不易被竊聽,因而利于保密。

5.保真度高

因為光纖傳輸一般不需要中繼放大,不會因為放大引入新的非線性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號。實際測試表明,好的調幅光纖系統的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交調指標cM也在60dB以上,遠高于一般電纜干線系統的非線性失真指標。

6.工作性能可靠

我們知道,一個系統的可靠性與組成該系統的設備數量有關。設備越多,發生故障的機會越大。因為光纖系統包含的設備數量少(不像電纜系統那樣需要幾十個放大器),可靠性自然也就高,加上光纖設備的壽命都很長,無故障工作時間達50萬~75萬小時,其中壽命最短的是光發射機中的激光器,最低壽命也在10萬小時以上。故一個設計良好、正確安裝調試的光纖系統的工作性能是非常可靠的。

7.成本不斷下降

目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學定律(Optical Law)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個月增加1倍,而價格降低1倍。光通信技術的發展,為Internet寬帶技術的發展奠定了非常好的基礎。這就為大型有線電視系統采用光纖傳輸方式掃清了最后一個障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富,隨著技術的進步,成本還會進一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價格會越來越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對優勢,成為建立全省、以至全國有線電視網的最主要傳輸手段。

激光是光通訊的最理想光源。現在,可以生產多種激光器,可產生多種功率和波長的激光。

由于激光是以受激輻射的光放大為基礎的發光現象,同以自發輻射為基礎的普通光源相比,具有許多鮮明的特點。

1.單色性好

我們知道,不同顏色的光具有不同的波長。所謂單色光,實際是波長范圍很小的一段輻射。譜線寬度越窄(即波長范圍越小),光的單色性就越好。需要說明的是,這里的譜線寬度是未調制前激光所包含的波長范圍,它與激光調制后的頻帶寬度是兩個不同的概念。調制前的譜線寬度越窄,調制后可以有效利用的頻帶寬度就越寬。

因為激光是在特定能級之間實現粒子數反轉后產生的受激輻射,又經過諧振腔的選頻作用,使其輸出光的譜線寬度很小,即具有很好的單色性。

利用激光的單色性好,譜線分辨率高,可用來研究物質的能級和光譜的精細結構,制成一年內誤差不超過一微秒的標準鐘。

2.方向性好

我們通常用光的發散角來描述其方向性,發散角越小,方向性越好。普通光源中最好的探照燈,其發散角為0.1rad(弧度)。如果把它照射到離地球40萬公里的月球上(這實際是不可能的),其光斑直徑有幾萬公里。在激光器中,由于受激原子發光的方向與外來光相同,再加上諧振腔只允許沿軸線傳播的光得到放大,使輸出激光的方向性很好,發散角可達10 rad,把它照射到月球上,光斑直徑不到2km。利用激光的方向性好,可用于測距、定位、導航等。

3.亮度高

由于激光器可以做到斷續發光,使其能量積累到一定程度再突發出來,因而具有很高的功率,最大可達10 W,再加上激光的方向性好,使其亮度極高,比太陽的亮度還高出上千億倍,只有氫彈爆炸瞬間的強烈閃光才能與之相比。利用激光的高亮度,可以在局部范圍產生10萬度以上的高溫,進行打孔、焊接、手術以及可控熱核反應等等。

4.相干性好

所謂相干性是指兩束光能夠發生干涉,形成穩定的明暗相間干涉圖像的特性。由于受激輻射原子發出的光在頻率、位相、振動方向等方面都同外來光子一樣,使激光具有很好的相干性比較接近于理想的、完全相干的電磁波。一般單色光源發出光的相干長度不超過O.1m,但激光的相干長度可達幾十公里。這里的相干長度是指把一束光分成兩束,讓它們經過不同的路程,能夠產生干涉的最大光程差。利用激光的相干性好,可以進行全息攝影,進行精密測量。

現代光纖網干線長度一般較長(幾十公里以上),且傳輸頻道較多,從系統質量、可靠性,以及經濟上各方面考慮,都應該選擇調幅光纖系統。



技術實現要素:

本實用新型的目的在于提供一種應用于光電通信處理的光時分復用發射系統,在光域上進行時分復用,將信號的傳輸時間分成一個個時隙,不同路的光信號在不同的時隙中傳輸,能夠進一步提高光通信的傳輸效率。

本實用新型通過下述技術方案實現:一種應用于光電通信處理的光時分復用發射系統,包括鎖模激光器、光纖放大器、分光器、M-Z調制器組及光延時電路組,所述鎖模激光器連接光纖放大器,所述光纖放大器連接分光器,所述分光器連接M-Z調制器組,所述M-Z調制器組連接光延時電路組。

進一步的為更好的實現本實用新型,特別設置有下述結構:所述M-Z調制器組包括n個M-Z調制器,n為大于等于2的自然數。

進一步的為更好的實現本實用新型,特別設置有下述結構:所述光延時電路組包括n-1個光延時電路,n為≥1的自然數。

進一步的為更好的實現本實用新型,特別設置有下述結構:所述M-Z調制器與光延時電路之間的連接關系遵循M-Z調制器n連接光延時電路n-1。

進一步的為更好的實現本實用新型,特別設置有下述結構:還包括光合路器,所述光延時電路組連接光合路器,所述M-Z調制器組中的其中一個M-Z調制器連接光合路器。

進一步的為更好的實現本實用新型,特別設置有下述結構:還包括第一光纖放大器,所述光合路器連接第一光纖放大器。

進一步的為更好的實現本實用新型,特別設置有下述結構:還包括光纖干線,所述第一光纖放大器連接光纖干線。

本實用新型與現有技術相比,具有以下優點及有益效果:

本實用新型在光域上進行時分復用,將信號的傳輸時間分成一個個時隙,不同路的光信號在不同的時隙中傳輸,能夠進一步提高光通信的傳輸效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的工作原理圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明,但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例1:

一種應用于光電通信處理的光時分復用發射系統,在光域上進行時分復用,將信號的傳輸時間分成一個個時隙,不同路的光信號在不同的時隙中傳輸,能夠進一步提高光通信的傳輸效率,如圖1所示,特別設置有下述結構:包括鎖模激光器、光纖放大器、分光器、M-Z調制器組及光延時電路組,所述鎖模激光器連接光纖放大器,所述光纖放大器連接分光器,所述分光器連接M-Z調制器組,所述M-Z調制器組連接光延時電路組;在光域上進行時分復用,將信號的傳輸時間分成一個個時隙,不同路的光信號在不同的時隙中傳輸,能夠進一步提高光通信的傳輸效率。

實施例2:

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化,進一步的為更好的實現本實用新型,如圖1所示,特別設置有下述結構:所述M-Z調制器組包括n個M-Z調制器,n為大于等于2的自然數;優選的,所述M-Z調制器組包括4個M-Z調制器。

實施例3:

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化,進一步的為更好的實現本實用新型,如圖1所示,特別設置有下述結構:所述光延時電路組包括n-1個光延時電路,n為≥1的自然數,優選的所述光延時電路組包括3個光延時電路。

實施例4:

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化,進一步的為更好的實現本實用新型,如圖1所示,特別設置有下述結構:所述M-Z調制器與光延時電路之間的連接關系遵循M-Z調制器n連接光延時電路n-1。

實施例5:

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化,進一步的為更好的實現本實用新型,如圖1所示,特別設置有下述結構:還包括光合路器,所述光延時電路組連接光合路器,所述M-Z調制器組中的其中一個M-Z調制器連接光合路器。

實施例6:

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化,進一步的為更好的實現本實用新型,如圖1所示,特別設置有下述結構:還包括第一光纖放大器,所述光合路器連接第一光纖放大器。

實施例7:

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化,進一步的為更好的實現本實用新型,如圖1所示,特別設置有下述結構:還包括光纖干線,所述第一光纖放大器連接光纖干線。

鎖模激光器產生激光脈沖,其頻率(不是光信號的頻率,而是單位時間內的光脈沖數)為5GHz,即光脈沖串中相鄰光脈沖之間的間隔為200ps,而每個光脈沖的3dB寬度為14ps,說明相鄰兩個光脈沖之間的間隔較大,還可以用來傳輸其它光脈沖,這就為時分復用創造了條件。該脈沖串經過光纖放大器放大以后,由分光器分成4條支路,分別進入4個馬赫一曾德爾干涉儀式調制器(M-Z調制器),被4個電信號調制,得到4個比特率為5Gb/s的光數字信號流,后面三個光信號經過不同的光延時電路進入光合路器,正好鑲嵌在第一列光脈沖之間,合成為比特率20Gb/s的光數據流,完成了光的時分復用。復用后的信號經過第一光纖放大器放大,送入光纖干線傳輸。在接收端,經過相反的過程進行解復用、解調,又可得到四條支路的電信號。該系統在5GHz的頻率上得到了20Gb/s的數據流,具有較高的傳輸效率;這就是采用光時分復用的優點。

以上所述,僅是本實用新型的較佳實施例,并非對本實用新型做任何形式上的限制,凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化,均落入本實用新型的保護范圍之內。

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