【正文】 第一章 前 言 在通信事業(yè)飛速發(fā)展的今天,各種新型的電信業(yè)務(wù),如個人通信業(yè)務(wù)、商業(yè)數(shù)據(jù)、CableTV、視頻點播及日益壯大的網(wǎng)絡(luò),對傳輸容量的需求與日俱增。在不久的將來,話音與數(shù)據(jù)的比例會從1::20,這需要數(shù)倍甚至數(shù)十倍地增加系統(tǒng)容量。面對這一需求,可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至上百倍的DWDM技術(shù)應(yīng)運而生,它解決了傳輸寬帶緊張這一“瓶頸”問題,成為當(dāng)今電信網(wǎng)發(fā)展的新熱點。所謂ＷＤＭ技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器）將不同特定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸，在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開的復(fù)用方式。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。為了區(qū)別于傳統(tǒng)的ＷＤＭ系統(tǒng)，人們稱波長間隔更緊密的ＷＤＭ系統(tǒng)為密集波分復(fù)用系統(tǒng)（ＤＷＤＭ）。目前，ＤＷＤＭ技術(shù)已成為通信網(wǎng)絡(luò)帶寬高速增長的最佳解決方案，今后無論是廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)還是接入網(wǎng)，都將以ＤＷＤＭ系統(tǒng)為傳輸平臺，基于ＤＷＤＭ的光傳送網(wǎng)將構(gòu)成整個通信網(wǎng)的基礎(chǔ)物理層，因此了解和掌握ＤＷＤＭ技術(shù)，把它更好地應(yīng)用到傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中就變得更為迫切。 DWDM技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時傳輸。與通用的單信道系統(tǒng)相比，DWDM不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等諸多優(yōu)點，特別是它可以直接接人多種業(yè)務(wù)。通常把光信道間隔較大的復(fù)用稱為光波分復(fù)用(WDM)，再把在同一窗口中信道問隔較小的復(fù)用稱為密集波分復(fù)用(DWDM)。隨著科技的進步，現(xiàn)代的技術(shù)甚至可以實現(xiàn)波長間隔為零點幾個納米級的復(fù)用，因此把波長間隔較小的8個波、16個波、32乃至更多個波長的復(fù)用稱為DwDM。發(fā)送端的光發(fā)射機發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號，經(jīng)過光波長復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器(摻鉺光纖放大器主要用來彌補合波器引起的功率損失和提高光信號的發(fā)送功率)，再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)情況決定有或沒有光線路放大器，到達接收端經(jīng)光前置放大器(主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離)放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號。DWDM 原理概述　　DWDM 技術(shù)是利用單模光纖的帶寬以及低損耗的特性，采用多個波長作為載波，允許各載波信道在光纖內(nèi)同時傳輸?！　∨c通用的單信道系統(tǒng)相比，密集 WDM （ DWDM ）不僅極大地提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信容量，充分利用了光纖的帶寬，而且它具有擴容簡單和性能可靠等諸多優(yōu)點，特別是它可以直接接入多種業(yè)務(wù)更使得它的應(yīng)用前景十分光明?！　≡谀M載波通信系統(tǒng)中，為了充分利用電纜的帶寬資源，提高系統(tǒng)的傳輸容量，通常利用頻分復(fù)用的方法。即在同一根電纜中同時傳輸若干個信道的信號，接收端根據(jù)各載波頻率的不同利用帶通濾波器濾出每一個信道的信號?！　⊥瑯?，在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量。事實上，這樣的復(fù)用方法在光纖通信系統(tǒng)中是非常有效的。與模擬的載波通信系統(tǒng)中的頻分復(fù)用不同的是，在光纖通信系統(tǒng)中是用光波作為信號的載波，根據(jù)每一個信道光波的頻率（或波長）不同將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，從而在一根光纖中實現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸?！　∮捎谀壳耙恍┕馄骷ㄈ鐜捄苷臑V光器、相干光源等）還不很成熟，因此，要實現(xiàn)光信道非常密集的光頻分復(fù)用（相干光通信技術(shù)）是很困難的，但基于目前的器件水平，已可以實現(xiàn)相隔光信道的頻分復(fù)用。人們通常把光信道間隔較大（甚至在光纖不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（ WDM ），再把在同一窗口中信道間隔較小的 DWDM 稱為密集波分復(fù)用（ DWDM ）。 隨著科技的進步，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)波長間隔為納米級的復(fù)用，甚至可以實現(xiàn)波長間隔為零點幾個納米級的復(fù)用，只是在器件的技術(shù)要求上更加嚴(yán)格而已，因此把波長間隔較小的 8 個波、 16 個波、 32 乃至更多個波長的復(fù)用稱為 粗波分復(fù)用（CWDM ）?！“l(fā)送端的光發(fā)射機發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號，經(jīng)過光波長復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器（摻鉺光纖放大器主要用來彌補合波器引起的功率損失和提高光信號的發(fā)送功率），再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)情況決定有或沒有光線路放大器，到達接收端經(jīng)光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離）放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號。第二章 鐵路DWDM的關(guān)鍵技術(shù) ＤＷＤＭ技術(shù)與ＳＤＨ技術(shù)相比，具有超大容量信息傳遞、節(jié)約日益匱乏的光纖資源、網(wǎng)絡(luò)平滑擴容、超長中繼距離和上下兼容性好的特點，這些特點能夠得以實現(xiàn)需由以下ＤＷＤＭ技術(shù)來支持： 光放大技術(shù) 對于長距離的光傳輸來說，光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素，而光放大器（ＯＡ）的出現(xiàn)和發(fā)展克服了光功率受限這一高速長距離傳輸?shù)淖畲笳系K，這是光通信史上的重要里程碑，是目前大容量長距離的ＤＷＤＭ系統(tǒng)在傳輸技術(shù)領(lǐng)域必不可少的技術(shù)手段。光放大器的開發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化是光纖通信技術(shù)中的一個非常重要的成果，它大大地促進了光復(fù)用技術(shù)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。顧名思義，光放大器就是放大光信號。在此之前，傳送信號的放大都是要實現(xiàn)光電變換及電光變換，即O/E/O變換。有了光放大器后就可直接實現(xiàn)光信號放大。光放大器主要有3種: 光纖放大器、拉曼放大器以及半導(dǎo)體光放大器。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質(zhì)。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的(如圖4所示)。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶。 摻銩光纖放大器的增益帶是S波段。 摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應(yīng)制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會發(fā)生非線性效應(yīng)喇曼散射。在不斷發(fā)生散射的過程中， 把能量轉(zhuǎn)交給信號光，從而使信號光得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個分布式的放大過程，即沿整個線路逐漸放大的。其工作帶寬可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當(dāng)昂貴。半導(dǎo)體光放大器(S0A)一般是指行波光放大器，工作原理與半導(dǎo)體激光器相類似。其工作帶寬是很寬的但增益幅度稍小一些，制造難度較大。這種光放大器雖然已實用了，但產(chǎn)量很小。光放大器主要有2種，半導(dǎo)體放大器及光纖放大器。半導(dǎo)體放大器分為諧振式和行波式；光纖放大器分為摻稀土元素光纖放大器和非線性光學(xué)放大器。非線性光學(xué)放大器分為拉曼（SRA）和布里淵（SBA）光纖放大器?！　τ陂L距離的光傳輸來說，隨著傳輸距離的增長，光功率逐漸減弱，激光器的光源輸出不超過3dBm，為了保證一定的誤碼率，接受端的接受光功率必須維持在一定的值上，例如－28dBm，因此光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素?！　」夥糯笃鳎∣A）的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長距離傳輸?shù)淖畲笳系K——光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。OA的主要形式有半導(dǎo)體光放大器（SOA）和摻鉺光纖放大器（EDFA）兩種，前者近來發(fā)展速度很快，已經(jīng)逐步開始商用，并顯示了良好的應(yīng)用前景；后