第七章_光纤通信新技术.ppt

第三节 光波分复用技术 3.1 光波分复用原理 1. WDM的概念 光波分复用(WDM： Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。 光波分复用（WDM）的基本原理是：在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用， 简称光波分复用技术。 图3.1 中心波长在1.3 μm和1.55 μm的硅光纤低损耗传输窗口 (插图表示1.55 μm传输窗口的多信道复用) 光纤的带宽有多宽？ 如图3.1所示，在光纤的两个低损耗传输窗口： 波长为1.31 μm(1.25～1.35μm)的窗口，相应的带宽(|Δf|=|-Δλc/λ2|, λ和Δλ分别为中心波长和相应的波段宽度， c为真空中光速)为17700 GHz； 波长为1.55 μm(1.50～1.60 μm)的窗口， 相应的带宽为12500 GHz。 两个窗口合在一起，总带宽超过30THz。如果信道频率间隔为10 GHz， 在理想情况下， 一根光纤可以容纳3000个信道。 由于目前一些光器件与技术还不十分成熟，因此要实现光信道十分密集的光频分复用(OFDM)还较为困难。在这种情况下，人们把在同一窗口中信道间隔较小的波分复用称为密集波分复用(DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing)。 目前该系统是在1550 nm波长区段内，同时用8，16或更多个波长在一对光纤上(也可采用单光纤)构成的光通信系统，其中各个波长之间的间隔为1.6 nm、 0.8 nm或更低，约对应于200 GHz, 100 GHz或更窄的带宽。 WDM、 DWDM和OFDM在本质上没有多大区别 以往技术人员习惯采用WDM 和DWDM来区分是1310/1550 nm 简单复用还是在1550 nm波长区段内密集复用，但目前在电信界应用时，都采用DWDM技术。 由于1310/1550 nm的复用超出了EDFA的增益范围，只在一些专门场合应用，所以经常用WDM这个更广义的名称来代替DWDM。 WDM技术对网络升级、发展宽带业务(如CATV， HDTV 和IP over WDM等)、充分挖掘光纤带宽潜力、实现超高速光纤通信等具有十分重要意义，尤其是WDM加上EDFA更是对现代信息网络具有强大的吸引力。 目前，“掺铒光纤放大器(EDFA)+密集波分复用(WDM)+非零色散光纤(NZDSF，即G.655光纤)+光子集成(PIC)”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。 第四节 光波分复用器和解复用器 4.1 复用器和解复用器的作用 光波分复用器又称为光合波器，是将不同光源波长的信号结合在一起经一根光纤进行传输的器件。 光波分解复用器又称为光分波器，是将同一根光纤送来的不同波长的信号分解为各个波长分别输出的器件。 光波分复用器和解复用器从原理上具有互易性，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用就是复用器，反之亦然。 4.2 对复用器和解复用器的要求 ? 插入损耗小； ? 信道间的串扰小； ? 通道损耗平坦； ? 偏振相关性低。 4.3 复用器和解复用器的分类 常见的复用器和解复用器分为 ? 光纤布拉格光栅型； ? 干涉滤波器型； ? 星型耦合型； ? 波导阵列光栅型； ? 体光栅型； ? 等等。 4.3.1 光纤布拉格光栅型 光纤布拉格光栅型是使用紫外光干涉在光纤中形成周期性的折射率变化（光栅）制成的器件。其优点是理想的滤光特性（如通带平坦、过渡带陡峭、阻带防卫度高、信道间隔小等），温度稳定性优良，便于设计制造，成品率高等。可制成间隔非常小的带通、带阻滤波器，已广泛应用于密集型波分复用系统。如图1