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1.光時分復(fù)用通信系統(tǒng)

       光時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)是提高每個波道上傳輸信息容量的一個有效的途徑。電時分復(fù)用(ETDM)技術(shù)在電子學(xué)通信領(lǐng)域已經(jīng)是相當(dāng)成熟的技術(shù)。由于受電子速度、容量和空間兼容性等多方面的局限-ETDM復(fù)用速率不能太高，達(dá)到40Gbit/s已相當(dāng)困難了。OTDM的原理與ETDM-樣，不同的僅是復(fù)用在光層上進(jìn)行，復(fù)用速率可以很高。

(1)OTDM系統(tǒng)構(gòu)成

       OTDM是指在光上進(jìn)行時間分割復(fù)用，當(dāng)速率低的支路光信號在時域上分割復(fù)用成高速OTDM信號時，應(yīng)有自己的幀結(jié)構(gòu)，每個支路信號占幀結(jié)構(gòu)中的一個時隙，即一個時隙信道。存在兩種形成幀的時分復(fù)用方式：比特間插和信元間插，信元間插也稱為光數(shù)據(jù)包復(fù)用。比特間插復(fù)用是使用較為廣泛的復(fù)用方式，其復(fù)用原理如圖39所示。

圖39  OTDM系統(tǒng)

       在這一系統(tǒng)中，超短光脈沖光源作為整個系統(tǒng)的光源，經(jīng)過光分路器分成N束，各支路信號被調(diào)制在光源產(chǎn)生的光脈沖上。超短光脈沖光源的脈沖寬度要求在數(shù)十或數(shù)百飛秒量級，且必須沒有或極低嗎啾、低抖動和穩(wěn)定的。目前，比較成熟的高重復(fù)速率超短脈沖光源主要有兩類：半導(dǎo)體超短光脈沖源與鎖模光纖激光器。經(jīng)過調(diào)制的光脈沖通過延遲線陣列，使第一路的延長時間為0,第二路延遲時間為T（線路碼一個比特持續(xù)時間），第三路的延遲時間為2T，…，依次類推，第”路的延遲時間為（n一1）T,從而使各支路光脈沖精確地按預(yù)定要求在時間上錯開，再經(jīng)過光耦合器將這些支路光脈沖串復(fù)用在一起，送入光纖中進(jìn)行傳輸。

       在接收端首先恢復(fù)光時鐘信號。光時鐘的恢復(fù)有多種方法，如利用鎖模激光器的光注入鎖定的方法，將人射光信號注入半導(dǎo)體外腔激光器或光纖環(huán)激光器中，引入幅度或相位調(diào)制而產(chǎn)生鎖模，可在接收端全光恢復(fù)位時鐘或幀時鐘。

       接收端的光時分解復(fù)用器為一個光控高速開關(guān)，在時域上將支路信號分開，分別送入接收端的接收機(jī)。高速光開關(guān)在邏輯上可以是一個全光的與門或者電/光脈沖控制的開關(guān)器件。

（2）OTDM技術(shù)特點(diǎn)

①OTDM技術(shù)的主要特點(diǎn)有：

       • 系統(tǒng)可以工作在單波長狀態(tài)，具有很高的速率帶寬比，可以有效地利用光纖的帶寬資源。特別是和WDM技術(shù)相結(jié)合，可以聯(lián)手實(shí)現(xiàn)超長距離、超大容量的光纖傳輸。

       •OTDM技術(shù)可以克服WDM技術(shù)中的一些固有限制，如光放大器級聯(lián)導(dǎo)致的增益譜不平坦、信道串?dāng)_問題、非線性效應(yīng)的影響以及對光源波長穩(wěn)定性的要求等。

       • OTDM技術(shù)能夠提供從MHz到THz任意速率等級的業(yè)務(wù)接入，對數(shù)據(jù)速率和業(yè)務(wù)種類具有完全的透明性和可擴(kuò)展性，無須集中式資源分配和路由管理，比WDM技術(shù)更能滿足未來超高速全光網(wǎng)絡(luò)的需求。

       從目前的研究情況看，OTDM的一個發(fā)展方向是研究更高速率的系統(tǒng)，從40Gbit/s、80Gbit/s,直到640Gbit/s的傳輸系統(tǒng)。

②從傳輸?shù)慕嵌葋砜?，?shí)現(xiàn)OTDM,需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

       • 高重復(fù)率超短光脈沖源；

       • 超短光脈沖的長距離傳輸和色散抑制技術(shù)；

       • 時鐘恢復(fù)技術(shù)；

       • 時分復(fù)用技術(shù)；

       • 幀同步及路序確定技術(shù)。

       可以預(yù)測，隨著全光處理技術(shù)、光邏輯技術(shù)和光存儲技術(shù)的成熟，OTDM最終將會稱為光纖通信技術(shù)中的主流技術(shù)。

2.光孤子通信系統(tǒng)

       對于常規(guī)的線性光纖通信系統(tǒng)而言，限制其傳輸容量和距離的主要因素是光纖的損耗和色散。隨著光纖制作工藝的提高，光纖的損耗已接近理論極限，因此光纖色散成為實(shí)現(xiàn)超大容量光纖通信亟待解決的問題。光纖的色散，使得光脈沖中不同波長的光傳播速度不一致，結(jié)果導(dǎo)致光脈沖展寬，限制了傳輸容量和傳輸距離。由光纖的非線性所產(chǎn)生的光孤子可抵消光纖色散的作用，因此，利用光孤子進(jìn)行通信可以很好地解決這個問題，它是一種很有前途的通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)超大容量、超長距離通信的重要技術(shù)之一。它是靠不隨傳輸距離而改變形狀的一種相干光脈沖來實(shí)現(xiàn)通信的，這里的相干光脈沖即是光孤子(Soliton)。

(1)光孤子通信系統(tǒng)基本構(gòu)成