【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接收/ 發(fā)送LA光纖接收 1光分波器接收 nPA?1?n1n光監(jiān)控信道發(fā)送器?s?s ? s ?s光監(jiān)控信道接收器…網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)光中繼放大 光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)圖 實(shí)際 WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)工作過(guò)程： （ 1）在發(fā)送端首先將來(lái)自終端設(shè)備 (如 SDH端機(jī) )輸出的光信號(hào)，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器 (OTU)把符合 ITUT 信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合 ITUT 號(hào)。 （ 2）利用合波器合成多路光信號(hào)； 通過(guò)光功率放大器 (BA： Booster Amplifier)放大輸出多路光信號(hào)。 （ 3）經(jīng)過(guò)一定距離傳輸后，要用摻鉺光纖放大器 (EDFA)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行中繼放大。此時(shí)， EDFA用作 “ 線放 (LA： Line Amplifier)” 。 EDFA必須采用增益平坦技術(shù)，使得 EDFA對(duì)不 （ 4） 在接收端 ， 光前置放大器 (PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號(hào) ， 分波器從主信道光信號(hào)中分出特定波長(zhǎng)的光信號(hào) 。 接收機(jī)不但要滿足一般接收機(jī)對(duì)光信號(hào)靈敏度 、 過(guò)載功率等參數(shù)的要求 ， 還要能承受有一定光噪聲的信號(hào) ， 要有足夠的電帶寬 。 WDM的發(fā)展方向： WDM未來(lái)總的發(fā)展方向是向全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）可變波長(zhǎng)激光器 （ 2）全光中繼器 （ 3）光交叉連接設(shè)備（ OXC） （ 4）光分插復(fù)用設(shè)備（ OADM） 中國(guó)聯(lián)通全國(guó)骨干網(wǎng)和中國(guó)移動(dòng)?xùn)|部網(wǎng)以及后續(xù)擴(kuò)建項(xiàng)目均采用了 西門子的 Infinity MTS提供 160個(gè)波道，每波道 10Gbit/s，共 波分復(fù)用系統(tǒng)。 1. 充分利用光纖的巨大帶寬資源 光纖具有巨大的帶寬資源 (低損耗波段 )， WDM技術(shù)使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍至幾十倍甚至幾百倍 ， 從而增加光纖的傳輸容量 ， 降低成本 ， 具有很大的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值 。 2. 由于 WDM技術(shù)使用的各波長(zhǎng)的信道相互獨(dú)立 ， 因而可以傳輸特性 和 速率 完全不同的信號(hào) ， 完成各種電信業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合傳輸 ， 如 PDH信號(hào)和 SDH信號(hào) ， 數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào) ， 多種業(yè)務(wù)(音頻 、 視頻 、 數(shù)據(jù)等 )的混合傳輸?shù)?。 3. 采用 WDM技術(shù)可使 N個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用起來(lái)在單根光纖中傳輸 ，也可實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸 ， 在長(zhǎng)途大容量傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光纖 。 另外 ， 對(duì)已建成的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容方便 ， 只要原系統(tǒng)的功率余量較大 ， 就可進(jìn)一步增容而不必對(duì)原系統(tǒng)作大的改動(dòng) 。 4. 隨著傳輸速率的不斷提高 ， 許多光電器件的響應(yīng)速度已明顯不足 ， 使用 WDM技術(shù)可降低對(duì)一些器件在性能上的極高要求 ， 同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)大容量傳輸 。 5. 高度的組網(wǎng)靈活性 、 經(jīng)濟(jì)性和可靠性 WDM技術(shù)有很多應(yīng)用形式 ， 如長(zhǎng)途干線網(wǎng) 、 廣播分配網(wǎng) 、多路多址局域網(wǎng) 。 可以利用 WDM技術(shù)選擇路由 ， 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復(fù) ， 從而實(shí)現(xiàn)未來(lái)的透明 、 靈活 、 經(jīng)濟(jì)且具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò) 。 光濾波技術(shù)：即波長(zhǎng)選擇技術(shù) 。 光濾波器在 WDM系統(tǒng)中是一種重要元器件 ， 與波分復(fù)用有著密切關(guān)系 ， 常常用來(lái)構(gòu)成各種各樣的波分復(fù)用器和解復(fù)用器 。 光濾波器的三種應(yīng)用： （ 1） 單純的濾波應(yīng)用 (圖 (a)) 光濾波器 ? 1 , ? 2 , ? 3 , ? 4 ? 2 , ? 3 , ? 4 ? 1 (a) (a) 單純的濾波應(yīng)用； 波分復(fù)用器 (b) ? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 1 , ? 2 , ? 3 , ? 4 波長(zhǎng)路由器 ? 1 , ? 2 , ? 3 , ? 4 ? 1 ,? 2 , ? 3 , ? 4 (c) 1 1 1 1 2 2 2 ? 1 , ? 2 , ? 3 , ? 4 2 1 1 2 ? 1 , ? 2 , ? 3 , ? 4 1 2 2 1 2 （ 2）波分復(fù)用 /解復(fù)用器中應(yīng)用 (圖 (b)) （ 3）波長(zhǎng)路由器中應(yīng)用 (圖 (c))。 波分復(fù)用器和解復(fù)用器主要用在 WDM終端 和 波長(zhǎng)路由器 以及 波長(zhǎng)分插復(fù)用器 (Wavelength Add/Drop Multiplexer, WADM)中。 (b) 波分復(fù)用器中應(yīng)用 (c)波長(zhǎng)路由器中應(yīng)用 路由器交換了波長(zhǎng) λ1和 λ4。 如果一個(gè)波長(zhǎng)路由器的路由方式不隨時(shí)間變化 ， 就稱為 靜態(tài)路由器 ；路由方式隨時(shí)間變化 ， 則稱之為 動(dòng)態(tài)路由器 。 靜態(tài)路由器可以用波分復(fù)用器來(lái)構(gòu)成 ， 如圖 。 波長(zhǎng)分插復(fù)用器可以看成是波長(zhǎng)路由器的簡(jiǎn)化形式 ， 它只有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口 ， 再加上一個(gè)用于分插波長(zhǎng)的本地端口 。 ?1?2?3?4?1,?2,?3,?41 1 1 1?1,?2,?3,?42 2 2 2?1,?2,?3,?42 1 1 2?1,?2,?3,?41 2 2 1解復(fù)用器 復(fù)用器圖 由波分復(fù)用器構(gòu)成靜態(tài)路由器 對(duì)光濾波器的主要要求有： (1) 一個(gè)好的光濾波器應(yīng)有較低的插入損耗 ， 并且損耗應(yīng)該與輸入光的偏振態(tài)無(wú)關(guān) 。 在大多數(shù)系統(tǒng)中 ， 光的偏振態(tài)隨機(jī)變化 ， 如果濾波器的插入損耗與光的偏振有關(guān) (PDL: Polarization dependent Loss), 則輸出光功率將極其不穩(wěn)定 。 (2) 一個(gè)濾波器的通帶應(yīng)該對(duì)溫度的變化不敏感 。 溫度系數(shù)是指溫度每變化 1℃ 的波長(zhǎng)漂移 。 一個(gè) WDM系統(tǒng)要求在整個(gè)工作溫度范圍 (大約 100 ℃ )內(nèi) ， 波長(zhǎng)漂移應(yīng)該遠(yuǎn)小于相鄰信道的波長(zhǎng)間隔 。 (3) 在一個(gè) WDM系統(tǒng)中 ， 隨著級(jí)聯(lián)的濾波器越來(lái)越多 ， 系統(tǒng)的通帶就變得越來(lái)越窄 。 為了確保在級(jí)聯(lián)的末端還有一個(gè)相當(dāng)寬的通帶 ， 單個(gè)濾波器的通帶傳輸特性應(yīng)該是平直的 ， 以便能夠容納激光器波長(zhǎng)的微小變化 。 單個(gè)濾波器的通帶的平直程度常用 1 dB帶寬來(lái)衡量 ， 如圖 。 圖 光濾波器的 1 dB帶寬 － 400 . 9 9 60 . 9 9 8 1 1 . 0 0 2 1 . 0 0 4－ 30－ 20－ 100通帶邊緣20 dB帶寬串?dāng)_能量3 dB帶寬1 dB帶寬相鄰信道1 d B3 d B?0 / ?濾波器的幅度傳輸特性 / dB波長(zhǎng)選擇技術(shù)及其在 WDM系統(tǒng)中的應(yīng)用 。 1. 光柵 (Grating)廣泛地用來(lái)將光分離為不同波長(zhǎng)的單色光 。 在 WDM系統(tǒng)中 ， 光柵主要用在解復(fù)用器中 ， 以分離出各個(gè)波長(zhǎng) 。圖 ， 圖 (a)是透射光柵 ， 圖 (b)是反射光柵 。 光柵平面 影像平面?2?1?d 1?d 2?i?1＋ ?2光柵平面影像平面?2?1?d 1?d 2?i?1＋ ?2( a ) ( b ) 圖 (a) 透射光柵； (b) 反射光柵 光柵的基本原理（以透射光柵為例） 如圖 ，設(shè)兩個(gè)相鄰縫隙間的距離即柵距為 a, 光源離光柵平面足夠遠(yuǎn) (相對(duì)于 a而言 )，入射角為 θi，衍射角為 θd，通過(guò)兩相鄰縫隙對(duì)應(yīng)光線的光程差由 ( )決 CDAB ??i?daDCBA光柵平面去影像平面來(lái)自光源 透射光柵的工作原理 )s i n( s i n diaCDAB ?? ???光柵方程為 a(sinθisinθd)=mλ 其中 m為整數(shù)，當(dāng) a和 θi一定時(shí)，不同的θd對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng) λ，也就是說(shuō)，像面上的不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的波長(zhǎng)，于是可用作WDM中的解復(fù)用器。 2. 布喇格光柵 (Bragg Grating)廣泛用于光纖通信之中 。 一般情況下 ， 傳輸媒質(zhì)的周期性微擾可以看作是布喇格光柵； 這種微擾通常引起媒質(zhì)折射率周期性的變化 。 應(yīng)用： （ 1） 半導(dǎo)體激光器使用布喇格光波導(dǎo)作分布反饋可以獲得單頻輸出 (如 DFB激光器 )； （ 2） 在光纖中 ， 寫入布喇格光柵后可以用于光濾波器 、 光分插復(fù)用器和色散補(bǔ)償器 。 設(shè)兩列波沿著同一方向傳播 ， 其傳播常數(shù)分別為 β 0和 β 1， ?????? 210 其中 Λ 為光柵周期 ， 則一個(gè)波的能量可以耦合到另一個(gè)波中去 。 在反射型濾波器中 ， 我們假設(shè)傳播常數(shù)為 β 0的光波從左向右傳播 ， 如果滿足條件： ????????? 22)(000則這個(gè)光波的能量可以耦合到沿它的反方向傳播的具有相同波長(zhǎng)的反射光中去。 設(shè) β 0=2πn eff/λ 0， 其中 λ 0為輸入光的波長(zhǎng) ， neff為波導(dǎo)或光纖的有效折射率 。 也就是說(shuō) ， 如果 λ 0=2neffΛ ， 光波將發(fā)生反射 ， 這個(gè)波長(zhǎng) λ 0就稱作布喇格波長(zhǎng) 。 隨著入射光波的波長(zhǎng)偏離布喇格波長(zhǎng) ， 其反射率就會(huì)降低 ， 如圖 (a)所示 。 如果具有幾個(gè)波長(zhǎng)的光同時(shí)傳輸?shù)焦饫w布喇格光柵上 ， 則只有波長(zhǎng)等于布喇格