光纤波分复用技术及wdm工作原理

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1、光纤波分复用技术及WDM工作原理WDM工作原理WDM系统的基本组成WDM系统中的关键器件波分复用系统规范设备实例1.1WDM工作原理WDM技术，就是以光波作为载波，在同一根光纤内同时传输多个不同波长的光载波信号的技术。每个波长的光波都可以单独携带语音、数据和图像信号，因此，WDM技术可以让单根光纤的传输容量获得倍增。图8.1.1所示为点到点WDM传输系统工作原理框图。在发送端，n个光发射机分别工作在n个不同波长上，这n个波长间有适当的间隔分隔,分别记为λ1,λ2,...，λn。这n个光波作为载波分别被信号调制而携带信息。一个波分复用器（也称合波器Multiplexer

2、）将这些不同波长的光载波信号进行合并，耦合入单模光纤。在接收部分由一个解复用器(也称为分波器De-multiplexer)将不同波长的光载波信号分开，送入各自的接收机进行检测。1WDM工作原理为帮助了解WDM的潜在通信容量，我们回忆一下普通单模石英光纤中光传输损耗与波长的关系（见图1.1.3）。根据此图我们知道，在长波长波段，光纤有两个低损耗传输窗口即1310nm和1550nm窗口。这两个窗口的波长范围分别从1270nm到1350nm和1480nm到1600nm，分别对应着80nm和120nm的谱宽范围。而目前光纤通信系统中所使用的高质量的1550nm的光源，其调制后

3、的输出谱线宽度最大不超过0.2nm，考虑到老化及温度引起的波长漂移，给出约0.4nm~1.6nm的谱宽富余量，应是合乎情理的。即使这样，单个系统的谱宽也只占用了光纤传输带宽的几十分之一到几百分之一。为充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，在光纤低损耗窗口采用多个相互间有一定的波长间隔的激光器作为光源，经各光源调制的信号同时在光纤中传播，这就是WDM技术。可以说，WDM技术使得光纤具有巨大带宽这一优点得以充分体现。以一种工作在1550nm的窄线宽DFB激光器为例，它可在0.8nm的谱带内发射信号，因此在1525nm~1565nm共40nm的范围内，WDM系统可传送5

4、0个信道。若每个信道的传输速率为10Gbit/s，则系统总的传输速率即为50×10Gbit/s，比单信道传输的容量增加了50倍。图8.1.11.2WDM﹑DWDM与CWDM1.WDM与DWDM早期的WDM系统在1310nm和1550nm两个窗口上实现复用，波长间隔为240nm。目前，由于还没有在1310nm窗口的实用化的光放大器，而商用化的掺铒光纤放大器（EDFA）的增益窗口在1550nm附近，所以现在的WDM技术一般是指在1550nm窗口附近波长的复用。在普通的WDM技术中，所采用的波长间隔(指相邻的两个通道的工作波长之差)一般约为4~10nm。随着WDM技术的发展

5、，一个新的名词——DWDM常常出现。DWDM意思为密集波分复用(DenseWavelengthDivisionMultiplexing)。它与WDM技术的主要区别在于DWDM中使用的波长间隔很小，常常小于1.6nm，如0.8nm。有些公司的产品达到0.4nm甚至于0.2nm。，DWDM也主要指在1550nm窗口附近的复用技术。由于光波的波长因传输介质不同而发生改变，而光波的频率却是固定不变的，所以，国际电信联盟(ITU)在制定有关WDM标准和建议时,采用频率间隔而不采用波长间隔。波长间隔与频率间隔之间的关系可以由(1.5.1)式近似得到。根据此关系式，在1550nm附

6、近的频率间隔分别为200GHz，100GHz，50GHz和25GHz的系统，对应的波长间隔分别约为1.6nm，0.8nm，0.4nm和0.2nm。关于DWDM技术在1550窗口附近各信道的光波频率、波长及频率间隔（波长间隔）等，ITU提出了相关的建议和标准，即ITU-TG.692，见表8.1。表8.1DWDM技术中各波长间的间隔很小，在光纤的低损耗窗口可以传输的信道数就更多，所以系统的传输容量就更高。但正是因为复用的波长间隔减小，DWDM系统要求光源有精确的波长及很好的波长稳定性，这样，系统一方面需采用价格昂贵的激光器，另一方面需采用复杂的控制技术对其进行控制；同时系

7、统对波分复用器和解复用器的性能也提出了更高的要求，如带宽更窄、稳定性更高等。因此，系统的造价就大大提高。由于高性能和高价格，DWDM比较适用于长途干线传输系统。2、CWDM近年来，宽带城域网正成为电信和网络建设的热点。由于城域网传输距离短，业务接口复杂多样化，如果照搬应用于长途传输的DWDM技术，会带来成本上的大幅度提高。粗波分复用或称稀疏波分复用CWDM技术在系统成本、性能及可维护性等方面具有优势,正逐渐成为今后日益增长的城域网市场的主流技术。CWDM的信道波长间隔约20nm。由于信道间隔较宽，由激光器的波长漂移而带来的信道串扰对系统的影响较小，所