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光放大器相关

顶端 Posted: 2003-11-06 19:13 | [楼 主]
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请问从pump激光器输出的光是偏振的吗?是线偏振还是椭圆偏振,从光纤耦合出来后,偏振又是如何的?谢谢
顶端 Posted: 2003-06-03 15:47 | 1 楼
wenan

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一般都是偏振的,椭圆偏振居多。从光纤中出来,就看你是什么光纤了。

(我只是刚刚开始学习这个东西,理解不一定正确,请大家指导)
顶端 Posted: 2003-06-03 16:46 | 2 楼
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如果是普通的光纤,情况如何?

另外,线偏振光经过普通的光纤传输后,是否会变成椭圆偏振?或圆偏振光?
顶端 Posted: 2003-06-03 17:04 | 3 楼
烟花三月

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如果不采用保偏光纤输出,几个厘米之后偏振态就杂乱无章了,静止的光纤大概能在米内保持光的偏振态。所以基本上可以说激光器发出的光经过光纤是不用去考虑其偏振态的。
顶端 Posted: 2003-06-03 17:35 | 4 楼
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那么,是否raman放大器所用pumpLD是否就应该采用保偏光纤输出?
顶端 Posted: 2003-06-04 08:37 | 5 楼
shaben
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我个人认为泵浦光的偏振特性不好,没有理论依据,只是凭感觉,对于普通的2~3mw以下的管子,偏振性能都会相对好很多,但功率大到100mw以上,偏振特性,模场特性都会明显变差,只是一直直觉,请指正!
顶端 Posted: 2003-06-04 13:42 | 6 楼
shaben
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阿土:最近一家新公司叫IPGphotonics推出的基于多模激光器的光放大器价格只有普通EDFA的一半左右,那它的产品技术靠的住吗?系统上可以用吗?如果可以的话,那国内EDFA企业不是都要关门了?

sophia:他们使用多模激光器做泵源,功率高且不需制冷,因此价格也低.

jams:我想不是泵浦价格的缘故
现在好的泵浦也不是很贵,比起以前便宜很多。
我想是新公司,为了加强市场的竞争的缘故吧。
它的中文名字是什么?

阿土:是一家美国公司,不知道有没有中文名字,不过据说他们的产品可以作到输出功率30dbm(只用两个泵),好吓人啊

shaben:能不能介绍详细一些,傻笨不明白为什么多模光能耦合到铒光纤中,难道用了双包层光纤吗?

xiaoya:这种可能性极大!

hawk:他们采用的好象是一种叫做Claddingpumpedtechnology的技术

shaben:明白了,只是不知道他们用什么样的WDM,能把多模光纤中的泵光和单模光纤中的信号光耦合到双包层的铒光纤中去,熔锥技术好像在这里不灵了,不知道用的是不是镀膜技术。

sophia:用的双包层泵浦技术和自己研制的耦合器。
该公司中文名字很搞笑:阿皮杰。

hawk:这是一家法国公司,背景好象是法国电信研究所

shaben:傻笨想知道他们的泵浦光和信号光的WDM是用了什么技术,镀膜还是熔锥?如果是熔锥,傻笨确实想知道怎么做的了,如果是镀膜,好像国内就有人能做了。
顶端 Posted: 2003-10-15 17:37 | 7 楼
shaben
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阿蒙:
买了些掺铒光纤,老板不想用太多的光纤,我该怎么把光纤的光光转换效率测出来呢?我知道的一般是做成放大器,测出饱和输出功率,然后才能算转换效率,如果不那样做的话,能利用自发辐射来测么?

walker:
PCE=(Pout(sig)-Pin(sig))/(Pin(pump)-Pout(pump));
QCE=Lamda(sig)/Lamda(pump)*PCE;
顶端 Posted: 2003-10-15 17:41 | 8 楼
shaben
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shaben:长途干线中,是否需要光电光中继?多远一个?

waterman:全光3R:在光域中完成对信号的3R再生。

傻笨:全光3R:傻笨对这个东西还是持观望态度,因为傻笨见到过的3R都是针对单信道来说的,那么总不至于把每根光纤中的每个信道都引出来3R一次,就算是40芯光缆,每根40信道,也要1600个3R中继器,成本好像没有谁愿意接受!?

waterman:全光3R现在的成本确实很高,但是将来它绝对会比光电光的成本要低(主要指高速)!这跟EDFA要比光电光便宜一样。

雷震洲:在目前网络中普遍使用的是掺铒光纤放大器(EDFA),每隔数十公里放大一次信号,但每隔500km必须进行一次昂贵的光-电-光(OEO)转换。

傻笨:傻笨总是关注这一点,傻笨在这里问了几次了,大家都说不用,但总是能见到这条,不知道为什么?很多文章解释说各种非线性现象以及EDFA的噪声积累等等使得信道在5~6个EDFA后,就需要一次光电光转换,这个到底是怎么回事?总是能见到文献报道说几千公里无电中继的报道,可是也总能见到类似几百公里需要一次光电光转换?sigh
傻笨总是不明白?商用系统到底需要不需要光电光的转换呢?
谁能给一个肯定的结论!

woodflower:看你怎么设计啦。比如越洋,好象就不用再生器。

shaben:傻笨想知道怎么设计?如果不是极其复杂,为什么还要有人说每隔500公里一次转换呢?这个成本相当的高呀!为什么不是所有的系统都不使用跨洋的那样设计呢??//??

xiaoya:其实这个问题并不很难理解,传输的目的不是传输本身,而是要把信号送到他的目的地。在陆地和海底当然不同了!如果陆地上采用和海底一样的技术,成本应该更高吧!

shaben:不知道你算没有算过,一次光电光需要多少成本,按一根光缆40芯,每芯传40波长算,一次光电光至少需要1600个激光器,探测器,时钟判别、回复电路等电路,高速缓存等等,这些成本是多少呢?傻笨觉得越洋系统主要是考虑器件的防水性等等和寿命有关的性能以及供电问题。傻笨一直想,是不是因为这个原因Raman才更有市场呢?还有就是到底用不用光电光转化?差别到底在那里?

xiaoya:有个问题,我国目前通信线路的利用率到底有多少?每根光缆的40芯都用上了吗?每芯的40波都用上了吗?如果目前的利用率不高的话,傻笨的预算就大大超过了,也许目前光电光中继的使用量不很大,基站(或节点)的成本就不高。当然如果光缆,光纤,波长利用率都很高,这样的中继系统量非常大,成本将难以接受。我认为更需要的是OADM!?

shaben:40芯傻笨还是少算了呢,大多都超过这个数,天津铺设的就是288芯光缆。傻笨专门跑到电信局去问过,结果他们现在每根光纤用单信道跑2.5G的信号,还大部分是空闲,sigh,什么时间上40G,傻笨还是怀疑!傻笨有时候可能偏激,找了一个落后的地方去问,并且落后的地方数据量很小,呵呵!
长途干线中如果不需要光电光转换,那么3R成本如此之高,就可以不使用,如果需要并且在数百公里一个的话,3R将成为一个热点。

sophia:对这个问题sophia也一直很想知道。因为从文献上经常能看到传输上千公里的系统实验报道,这肯定是没用电中继的。但是实际的传输系统中又是怎样的呢?
假定电中继是需要的,sophia认为全光3R的成本优势应体现在40G或更高的速率上,况且目前3R技术还很不成熟,其商用化当在40G系统的商用化之后。
另外,sophia认为进行全光3R的研究还是很好的方向,其目的不完全在3R,还应关注高速全光信号处理的各个方面,包括各种逻辑功能的实现等,相信这对实现更加智能化的光网络有益。
//shaben别笑sophia的技术情结呀。

自在02:请问3R是否可以用来补偿累积的PMDLOSS啊?

optical:实际系统中,不可能所有的光纤,所有的光通道都去一个地方吧。比如京汉广主干线,真正去广州的光通道有10个G或20个G就够了,其它光通道是在沿线上下。这样算下来,应该没有很多需要3R的光通道吧。

firefly:3R是Retiming,clockRecoveryandReshaping吧?!应该可以补偿因PMD造成的信号劣化

自在02:所以3R目前是必需的。

sophia:3Rstandsforreamplifing,retimmingandreshaping.
可以在一定程度上消除PMD得影响,但如果信号在PMD作用下恶化得很厉害,光靠3R也不行。

自在02:由于3R很贵,所以一般先用PMD补偿,但在目前,有什么样的PMD补偿方式呢?在目前的速率及网络结构下,500-600KM就必需用3R。

xiaoya:对40G以上系统,3R好象是个非常简洁而有效的办法。对目前使用的系统,如果没有光电光中继器,在多大传输距离内,性能满足要求?报道的无中继传输的系统中,采用了哪些特殊的技术,成本如何?我想如果知道了以上两个问题的答案,傻笨的问题也就迎刃而解了!

shaben:傻笨见过用量子阱的办法处理3R,不仅可以消除时间抖动和reshape,输出的信号的功率幅度还是一样的,缺点就是一个信号就需要一个,要是能一根光纤需要一个3R器件,傻笨肯定100%的接受他。呵呵希望如optical所说的,就极少信道需要3R!

自在02:信息再生技术:大家知道,信息在光纤通道中传输时,如果光纤损耗大和色散严重将会导致最后的通信质量很差,损耗导致光信号的幅度随传输距离按指数规律衰减,这可以通过全光放大器来提高光信号功率。色散会导致光脉冲发生展宽,发生码间干扰,使系统的误码率增大,严重影响了通信质量。因此,必须采取措施对光信号进行再生。目前,对光信号的再生都是利用光电中继器,即光信号首先由光电二极管转变为电信号,经电路整形放大后,再重新驱动一个光源,从而实现光信号的再生。这种光电中继器具有装置复杂、体积大、耗能多的缺点。而最近,出现了全光信息再生技术,即在光纤链路上每隔几个放大器的距离接入一个光调制器和滤波器,从链路传输的光信号中提取同步时钟信号输入到光调制器中,对光信号进行周期性同步调制,使光脉冲变窄、频谱展宽、频率漂移和系统噪声降低,光脉冲位置得到校准和重新定时。全光信息再生技术不仅能从根本上消除色散等不利因素的影响,而且克服了光电中继器的缺点,成为全光信息处理的基础技术之一。

xiaoya:报道的无中继传输的系统中,采用了哪些特殊的技术,成本如何?记得有报道(好象是OFC2001)采用RAMAN放大和前向纠错技术!不知前向纠错技术成本高不高?

shaben:如果就是简单的损耗和色散的话,那么用放大器和色散补偿不就行了吗?好像没有那么简单?纠错好像有用软件、硬件两种实现方案吧,成本傻笨也不知道,不过这东西确实是个好东西!

xiaoya:EDFA会引入很多噪声,EDFA极联使误码率增加,如果只考虑损耗的话,系统中只有EDFA,仍然无法满足超长距离传输。

shaben:是不是因此Raman才重要呢?没有Raman的时候,海底光缆是怎么处理的呢?

自在02:这似乎跟功率损耗无关。

firefly:Theamountofchromaticdispersionanopticalnetworkcantolerateisinverselyproportionaltothesquareofthetransmittedbitrate,soasdataratesincrease,dispersiontolerancedecreasesdramatically.While2.5-Gbit/snetworkscantolerate16,000psofdispersion,10-Gbit/snetworkscantolerateonly1000andat40Gbit/sthetolerancedropstoonly60psofdispersion.Inaddition,40-Gbit/ssystemsrequireawidermodulationspectrum.A12-GHz-widespectrumistypicalfor10Gbit/s;for40Gbit/s,itcanbeashighas50GHz,whichmeansthetotaldispersionperchannelishigher.Toaddresstheproblem,mostvendorsinthe40-Gbit/sfieldstudyinnovativemodulationtechniques,primarilyreturn-to-zeromodulation,toalleviatetheproblem
PMDlimits
Likechromaticdispersion,PMDcausesdistortionoftheopticalsignal.PMDarisesfromthefactthatallfiberhasaslightlyellipticalcross-sectionandisthereforeslightlybirefringent.Additionally,networkmodulesforDWDMandopticaladd/dropmultiplexerscanexhibitaslightdegreeofbirefringence,ascanconnectorsandothercomponents.Also,themagnitudeofthebirefringencecanchangeslowlyovertimeduetotemperatureeffects.
InthecaseofSMF,thebirefringenceisspecifiedbetween0.5and2psec/√km,withthenewerfibersspecifiedat0.5,butaveraging0.1to0.2psec/√kmofPMD.Givena500-kmlink,thattranslatesinto2to4psecofPMD.Asthe40-Gbit/secpulsedurationis25psecforNRZandshorter,say15psec,forreturn-to-zero(RZ)format,thisamountofPMDrepresents8to16%ofthepulseforNRZand13to26%ofthepulseforRZ.SoPMDcompensationwillberequiredforanysignificantspanofSMFandfornewerfibertypesanyspanover500km.
Inoptical-networksystems,ahighOSNRistheprimarycontributortolowbit-errorrates.Therefore,systemdesignersattempttomaximizetheopticalsignalwhileminimizingthesystemnoise.Intraditionalopticalnetworks,thereisamaximuminfiberpower(thresholdpower)thatcanbeusedandnotinducenon-linearopticaleffects,suchasBrillouinscatteringandfour-wavemixing.Themaximumpowerissetforbothintiallaunchandsubsequentamplifierstages,andisindependentofbitrate.
However,networknoiseisdirectlycorrelatedtobitrate,sincethereceivercollectsallopticalandelctronicnoisefromalmostDCtothedesignbitrate.Therefore,a40-Gbit/secreceiverwillexperience6dBmorenoisethana10-Gbit/secand12dBmorethana2.5-Gbit/secreceiver.
2.5Gb/srquiredOSNR18dB
10Gb/s24dB
40Gb/s30dB
SoRamanisrequiredin40Gb/s
FEC增加7%码率,也就是说7%成本

sophia:FEC技术很早就开始在海缆通信中使用了,成本具体是多少不太清楚,据说一个FEC的芯片2万多人民币,而一台包括电路的FEC仪器就要几十万了。
FEC技术根据编码方式的不同,会给传输增加不同的开销,一般为7%,也可能更高。代价越高,传输性能越好。

shaben:好像用了FEC,其他器件的性能可以稍微放宽一些,记得一篇文献上说用了增加7%的开销的FEC,可以使一个系统误码率从10^-4升级到10^-10,傻笨有点半信半疑,有这么灵吗?

firefly:Yes.Existingultra-long-haul10-Gbit/secopticalequipmentiscapableofcorrectingarawbit-errorrate(BER)of10-3toacorrectedBERbelow10-15usingstrongOOBFECschemes.
TwomethodsofFECareavailable;namely,in-band(IB)FECandout-of-band(OOB)FEC.IBFECmapsthegeneratedFECcodesintoundefinedSONET/SDHoverheadbytesfortransportfromthenetworkingresspoint(transmitter)tothenetworkegresspoint(receiver).SinceSONET/SDHhasalimitednumberofundefinedoverheadbytesavailable,theultimateFECerror-correctingcapabilityisthereforelimitedandinsufficientfor40-Gbit/secopticaltransmission.Itis,however,quitesufficientformost10-Gbit/sec-basedopticalnetworkstodayduetotheirdecreasedsusceptibilitytoopticaltransmissionissuescomparedto40-Gbit/sectransmission.Asanaddedadvantage,IBFECcaninteroperatewithcertainnon-FEC-enabledsystems.
Existingultra-long-haul10-Gbit/secopticalequipmentiscapableofcorrectingarawbit-errorrate(BER)of10-3toacorrectedBERbelow10-15usingstrongOOBFECschemes.
OOBFECincreaseslineratesbyaddinggeneratedFECcodestotheoriginaltransmitteddata,withoutusingSONET/SDHoverhead.Althoughthelinerateisincreased,significantcodinggainsareachievable.Thissignificantincreaseinerrordetection/correctioncapabilityenableslongerspansandhigherlinerates.40-Gbit/secnetworkswillexploitOOBFECratherthanIBFECtoachievesignificantcodinggains.Thedecisioniswhichspecificcodingschemeistobeimplemented,giventhetradeoffbetweencodinggainandincreasedlinerates.FECcodingbasedonBCH-30(Bose-Chaudhuri-Hocquenghemcodingscheme)at10Gbits/secand40Gbits/secachievesveryimpressiveresults(seeFigure1).
DuetothedirectrelationshipbetweenOSNRandBER,alowerBERleadstoahigherOSNRandviceversa.Thus,usingFECschemestocorrecttheactualBERsubsequentlyresultsinanimprovedeffectivesystemOSNRbyextrapolation.FECmathematicallyovercomessuchincurredtransmissionimpairmentsasattenuation,dispersion,andnoisethatyieldbiterrorstomaintainreliable,cost-effectivelinkperformanceevenat40-Gbit/seclinerates.SinceFECisamathematicalratherthanpurelyopticaltechnique,itiscost-effectivelyembeddedintodiscreteASICdevices.
Expandingtheerror-correctingcapabilityofFECcodingisachievedusingatechniquecalledinterleavingthatmatchestheerror-correctingcapabilitiesofFECcodingtotheactualerrorcharacteristicsofthetransmissionenvironment.Interleavingenhancestherandomerror-correctingabilitiesofFEC,ultimatelyincreasingefficiencyinhandlingbursterrorenvironmentssuchaspolarization-modedispersion(PMD)-impairedfiberlinks.Interleavingrearrangesencodedbitsoverseparateblocklengths.Theinterleaverspanlengthisdeterminedbytheamountoferrorprotectiondesiredandisbasedonexpectedburst-errorlengthsencounteredduringtransmission.Theultimategoalofinterleavingistodistributelongburstsofbiterrorsthatappeartothedecoderasindependentrandombiterrorsorshorter,moremanageablebursterrors.Interleavingperformanceistypicallydictatedbyproprietaryschemes.Receiverdecodingmustbematchedtocodingusedatthetransmitterforpropererrordetectionandcorrectiontooccur.

shaben:傻笨对FEC一点都不懂,有个问题想问一下,现在的计算机网络里也有校验码,如果发现大的误码块,就丢掉这个比特的数据,重新在路由或者交换机的缓存里再传输一次。计算机网络现在还是100Base或者千兆网,也就是高速缓存如果存1秒的数据,也就是1G的内存。
FEC的工作原理是什么呢?是通过硬件和软件直接把误码块中的数据重新生成一个正确的,还是通知网络这个误码块数据有问题,再传输一次?如果再传输一次,现在的网络速度太高,需要的内存太大了,成本无疑很高,而10^-3这样的系统,严重误码块肯定很多,那样一直重传需要的系统带宽实际上要增加很多。如果能直接从误码块中,通过校验位和其他办法把数据重新生成一份,当然是最好的了,但傻笨实在想不出来连续很多误码怎么生成的正确码?

sophia:FEC是通过在传输帧内加入一定字节的校验位实现纠错功能的。
FEC的编码方式有很多,在光纤通信种以RS编码为主。ITU-T建议的RS编码格式为(255,239,17),以256字节为一帧最多可纠正8个字节,交织后可纠正16个字节突发比特的误码以及8个字节的个别误码。
当误码率很大,超过10-3时,采用FEC并不能改善系统传输质量,特别当突发性误码很长,超出纠错能力时,FEC是不能发挥作用的。当误码率小于10-5时,采用FEC则可大大改善系统传输质量。且较复杂的编码可改善的程度也较大。

shaben:谢谢,傻笨觉得这技术很好,但傻笨是学不懂了,呵呵!
傻笨还有一个问题想问,在计算机网络里,发生严重误码块时,是要数据重传的,傻笨想光通信系统中,也应该有重传问题,不知道在一个10G,EBR为10^-5的光通讯中,内存要多大,也就是要保存多长时间的数据,使用FEC以后,重传的几率有多大。如果大了,那么这个10G的系统就是不是相当于8G或者更低的系统呢?会不会因此增加缓存的成本?

sophia:一般的光纤通信系统要求BER总小于10^-9,相当于无误码的情况。如果在某些情况下出现BER暂时大于10-5,就应该要求重传,在SONET保护倒换中也是如此,50ms的倒换时间内丢失的数据也需要重传。但具体通过什么方式,sophia也不是很清楚,一到实际应用上就会遇到很多不清楚的问题,hehe.

ages:shaben,FEC是不需要重传的,所以实时性好,适合电信级的传输,和计算机通讯不一样。实际系统中的FEC也只能提高2~5dB灵敏度,10-3误码率谁都救不了,呵呵。
顶端 Posted: 2003-10-25 17:05 | 9 楼
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