6、光通信网络：原理、架构与技术挑战

光通信网络：原理、架构与技术挑战

关键术语定义

在光通信领域，有几个关键术语需要明确：
- 相干检测 ：在接收器处，信号光束与本地产生的激光束混合，从而提高接收器的灵敏度，增强对紧密间隔载波的区分能力。
- 材料色散 ：脉冲速度对波长的依赖特性，由玻璃的折射率随波长变化而引起。
- 量子效率 ：光电二极管将入射光子转换为自由电荷的效率。
- 单模光纤（SMF） ：只能支持单一模式传播的光纤。
- 光谱宽度 ：光源发射的波长范围。

光通信优势与WDM技术

由于铜传输线在数据速率超过数百Mbit/s时信号衰减严重，光波技术在长距离数据传输和有线电视（CATV）分配网络中具有显著优势。过去20年，光纤传输容量大幅增加，每比特传输成本显著降低。如今，单根光纤已能在跨洋距离上实现3.7 Tbit/s（3700 Gbit/s）的传输。

波长分割复用（WDM）技术是光网络中实现直接路由和光数据路径切换的关键。它允许在一根光纤中并行传输多个独立的数据通道，通过波长选择组件技术，每个数据通道的波长可用于确定网络中的路由，从而实现通过网络控制器安排的特定波长“光路”进行数据传输，以优化吞吐量。

光传输链路基础

一个简单的光传输链路由三部分组成：
1. 发射器（Tx） ：将电信号转换为光信号（E/O），通常使用激光二极管（LD）作为光源。
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