光纤通信进展 李淳飞-第3章

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。信号从这儿输进去，经过一个耦合器，这是可以说是两个波长，一个980的，一个1。5的，混到这里面去，然后放大。最后出来以前，给它滤波一下，把那些噪音信号去掉。中间还要加两个隔离器，隔离器的作用就是它只能一个方向传播，反的方向是不能传播的。这样是可以防止光源受到损害，这就是掺铒光纤放大器的一个简单的结果。

　　　　下面我们谈半导体的光放大器。半导体的PN结结构，我们不要这个谐振腔，那么它就是一个放大器，弱信号进来以后，经过增益介质、放大介质，就可以输出一个强光。这个器件有缺点，就是它的噪声比较大，另外还有一些其他的问题，所以没有被广泛应用，经过改进以后还是可以用的。光调制器，就是把电信号调制，我们所需要的这个信号调制进去。声频的或者是电视信号，各种信号调进去。怎么调制呢？有两种方法：一种方法是内调制，就是在半导体激光器上面加电压，这个电压的大小不同，就得到不同的调制信号，这叫内调制。但是它速度是有限的，它只能在2。5G以下。2。5　G以上。比如10G那就必须用外调制的，就是一个外调制的铌酸锂电光调制器。它是把光分成两路，这两路汇集到这儿进行干涉。它的相位它干涉的情况决定于这两个相位差，而这个相位差是由电场来造成的。

　　　　下面我们讲光交换器件。大家知道光信号，一个波分复用的信号进来，要进行解复用，这些不同的频率的信号，要进行交换。比如说我这个信道1要跑到信道4去，信道2要跑到信道6去，要进行交换，这个交换就是靠中间这个名叫OXC，就是光学交叉连接器。它就是一个开关阵列，光开关的阵列。所以这个开关阵列它的基本的器件是光开关，所以下面我们要讲光开关。光开关的应用有很多，一个是交叉互联系统，另外，分插复用系统。还有光路的保护监控，要切换，这也需要光开关。先来看看交叉互联这个网络，它的单元是开关，开关有很多种，我们介绍七种。一个是电光开关，它利用电光效应，加电场就会改变折射率，改变光的相位，是经过一个干涉仪的话就可以得到不同的传播方向。下面是一个马赫　陈德尔干涉仪，它也是用电来控制的。改变它的相位，使得相位差不同，原来从四口出来，就变成三口出来就实现了开关。刚才讲的是电光效应，现在我们讲热光效应。就是形式很像，但这两个臂上面加的是两个电极，它是靠加电流加热的办法使得折射率改变，温度升高，折射率变化。温度升到一定的程度，相位改变到一定程度，就从四换到三，开关转换，既是波长的转换，又是对某一个频道来讲，又是开关的转换。

　　　　另外一种很有趣的气泡开关。这个发明人也是很有意思，他把热喷墨打印技术，和硅平面的波导技术结合起来。气泡式开关，很有趣的。下面这种是磁光开关，它的原理我也不想详细讲了。液晶开关，这个液晶也可以做开关，加了电场以后，电场的方向是这样的，液晶分子按照电场方向排列，这样的话这个光就没有旋光现象了。本来是正交的，光不能通过，所以一加电场本来是通过的，变成不能通过了。开和关就是这样一种原理。

　　　　好了，上面讲的都是电控的开关，它的速度都比较慢，大概是毫秒量级到纳秒，比如电光开关速度比较快，它是纳秒的。但是想再高的速度怎么办，这就有困难了，所以我们现在就要采用用光来控制光，这样速度就比较快。这是其中的一种，也是马赫　陈德尔干涉仪。另外还有一种交插相位调制，就是我们原来的信号就一样强，不改变它的强度，但是我加一个泵浦光，从这儿进去，从这儿出来，就改变这个调制臂它的折射率。相位，这样的相位差不同了，就可以得到从这个通道到另外一个通道的开关。

　　　　最后我们的结论和大家说一下，实现信息高速公路的途径现在最好的途径是波分复用的光纤网络技术。光纤通信的发展趋势是从光电混合，向全光方向发展，光纤通信的发展方向，是往三网合一的全光网络方向发展。那个时候的网络就是光网，实际上就是光纤网。全光网的内容包括两部分，一个是光的传输，另外一个是光的交换。传输问题现在解决得比较好，基本上已经可以用了，但是要提高质量，降低成本。光的交换现在还没有解决。下一步，就是光纤通信的关键问题，在器件方面是光、全光的交换系统。光开关，是它的主要的部件。所以我们现在集中力量在研究光开关和全光交换器，在未来的光通信技术是需要高速的全光开关，现在还不需要很高。现在现有的电光器件或者这个磁光器件已经可以满足要求了，但是未来这个问题是要解决的。好谢谢大家。

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