80G 密集波分复用技术原理.doc

目录第一章密集波分复用原理第二章系统应用第三章系统描述第四章操作接口和单元盘描述第五章管理、配置和维护第六章附录第一章密集波分复用技术原理一、光波分复用技术的产生二、波分复用原理三、波分复用器件四、光源五、增益平坦的光纤放大器六、光纤选型七、影响波分复用系统的几个因素八、光波分复用系统实际应用举例一、光波分复用技术的产生随着通信网络传输容量不断增长的需要以及网络交互性,灵活性的要求,产生了各种复用技术, 在数字光纤通信中除了大家熟知的时分复用(TDM) 方式外, 还出现了其他的复用方式,包括光时分复用(OTDM), 波分复用(WDM), 频分复用(FDM) 以及微波副载波复用(SCM) 等方式,而这些复用方式的出现,则使通信网的传输效率大大提高。然而, 信号速率大于 10Gb/s 的时分复用方式由于对激光器的谱线要求很高, 同时由于色散的影响必须使用色散补偿技术,实现上还存在一些问题,因此光的波分复用技术就被提到了前台,由于不同波长的光信号不会产生互相干涉,利用波分复用技术看来更适于在短时间内提高系统的通信容量。二、波分复用原理所谓波分复用,就是采用波分复用器(合波器)在发送端将特定的不同波长的信号光载波合并起来,并送入一根光纤传输;在接收侧,再由另一波分复用器(分波器)将这些不同波长的光载波分开,随着所用波分复用器件的不同,可以复用的波长数从两个至数十个不等。图 1-1 是N 个波长的 WDM 系统的构成示意图。￡￡图1-1WDM 系统示意图波分复用方式的主要特点有: OLS 80G 终端 OLS 80G 中继 OLS 80G 终端???????? WDM 1550 Tx 1550 Tx 1550 Tx?????? 1550 Rx 1550 Rx 1550 Rx WDM OA 中继段复用段 OA OA OA 复合信号??????????????可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使一根光纤的传输容量很快地扩大几倍至几十倍。?使N个波长复用起来在单根光纤中传输,极大地节约了光纤。?WDM 与光纤放大器结合可以节约大量电再生器, 简化了维护管理, 降低了长途成本。?由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立,因而可以完成各种电信业务的综合和分离,包括数字信号和模拟信号,以及 PDH 信号与 SDH 信号的综合和分离。?在长途网应用时,可以根据实际业务量需要逐步增加波长来扩容,十分经济灵活。?在实际光缆极化模色散不清的前提下,也是一种暂时避免采用超高速光系统而利用多个 系统实现超大容量传输的手段。?利用 WDM 选路来实现网络交叉连接和恢复, 从而可能实现未来透明的,高度生存性的全光网络。波分复用的主要缺点是波分复用器件引入的插入损耗较大,减少了系统可用功率,虽然靠光纤放大器可以补偿功率的损失, 然而会遭受光纤非线性的影响, 波长较多时需仔细设计。此外, 波长较多时, 需要精确地选择激光器波长并始终维持激光器波长稳定性及相同波长的备用器件,不甚方便,目前靠 WDM 方式已经实现了 132 个20Gb/s 的超大容量传输实验,前景甚好。三、波分复用器件波分复用系统的核心部件是波分复用器件, 其特性好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。目前已广泛商用的 WDM 器件可以分为 3大类,即角色散器件,干涉滤波器和光纤耦合器。 WDM 最流行的光栅,是在玻璃衬底上沉积环氧树脂,然后再在环氧树脂上制造光栅线,构成所谓反射型闪烁光栅。入射光照射到光栅上后,由于光栅的角色散作用,不同波长的光信号以不同的角度反射,然后经透镜会聚到不同的输出光纤, 从而完成波长选择功能,反过程也同样可行。上述不同波长的分离和合并功能就是 WDM 功能,闪烁光栅的优点是高分辨的波长选择作用, 可以将绝大部分的能量集中反射到所需要的波长,使光强大大增加。 2. 薄膜滤波器型 WDM 另一类 WDM 器件利用光滤波技术, 可由介质薄膜(DTF) 构成。 DTF 干涉滤波器是由几十层不同材料不同折射率和不同厚度的介质膜按照设计要求组合起来的,每层的厚度为 1/4 波长,一层为高折射率,一层为低折射率,交替迭合而成. 当光入射到高折射率层时, 反射光没有相移; 当入射到低折射率层时,反射光经历180 度相移。由于层厚 1/4 波长,因而经低折射率层反射的光经历 360 度相移后与经高折射率层的反射光同相叠加,这样在中心波长附近,各层反射光叠加, 在滤波器前端形成很强的反射光。在这高反射区之外, 反射光突然降低, 大部分光成了投射光。据此可以使之对一定波长范围呈通带, 而对另外波长范围呈阻带,形成所要求的滤波特性。 WDM 利用熔锥型耦合器的波长依赖性可以制作 WDM 器件,如图 1-2 所示,其耦合长度L 随波长而异,对于