【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)點(diǎn)上 ， 光分插復(fù)用器在從光波網(wǎng)絡(luò)中分下或插入本結(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)信號(hào)的同時(shí) ， 對(duì)其它波長(zhǎng)的向前傳輸并不影響 ， 并不需要把非本結(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再向前發(fā)送 ， 因而簡(jiǎn)化了結(jié)點(diǎn)上信息處理 ， 加快了信息的傳遞速度 ， 提高了網(wǎng)絡(luò)組織管理的靈活性 ， 降低了運(yùn)行成本 。 特別是當(dāng)波分復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)很多時(shí) ， 光分插復(fù)用器的作用就顯得特別明顯 。 光分插復(fù)用器可以分為光 /電 /光和全光兩種類型 。 光 /電 /光型光分插復(fù)用器是一種采用 SDH光端機(jī)背靠背連接的設(shè)備 ， 在已鋪設(shè)的波分復(fù)用線路中已經(jīng)使用了這種設(shè)備 。 但是光 /電 /光這種方法不具備速率和格式的透明性 ， 缺乏靈活性 ， 難以升級(jí) ， 因而不能適應(yīng) WDM光網(wǎng)絡(luò)的要求 。 全光型光分插復(fù)用器是完全在光波域?qū)崿F(xiàn)分插功能 ， 具備透明性 、 靈活性 、 可擴(kuò)展性和可重構(gòu)性 ， 因而完全滿足 WDM光網(wǎng)絡(luò)的要求 。 光分插復(fù)用器的核心部件是一個(gè)具有波長(zhǎng)選擇能力的光學(xué)或光子學(xué)元件 ， 例如本書(shū)第 7章介紹的幾種光濾波器等 。 下面介紹幾種光分插復(fù)用器的實(shí)現(xiàn)方法 。 1. 基于解復(fù)用 /復(fù)用結(jié)構(gòu)的 OADM 這種光分插復(fù)用器采用解復(fù)用器和復(fù)用器背靠背的形式來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 如圖 。 在這種結(jié)構(gòu)中 ， 可以把需要在本地結(jié)點(diǎn)分下的一路或多路光波長(zhǎng)信號(hào)很方便地從多波長(zhǎng)輸入信號(hào)中分離出來(lái)并連接到本地結(jié)點(diǎn)的光端機(jī)上 ， 同時(shí)將本地結(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的光波長(zhǎng)通過(guò)復(fù)用器插入到多波長(zhǎng)輸出信號(hào)中去 ， 其它波長(zhǎng)的光信號(hào)可以不受影響地透明通過(guò)該分插復(fù)用器 。 是 ， 隨著波分復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)的增加 ， 用于連接每個(gè)波長(zhǎng)的光纖連線也會(huì)相應(yīng)地增加 ， 例如如果是 32路波長(zhǎng)的光分插復(fù)用器 ， 考慮到雙向傳輸總共需要 64根光纖連線 ， 這肯定會(huì)給設(shè)備管理帶來(lái)困難 。 圖 基于解復(fù)用 /復(fù)用結(jié)構(gòu)的 OADM M U XD M U X多個(gè)波長(zhǎng)輸入多個(gè)波長(zhǎng)輸出A d d ?SD r o p ?S 在這種結(jié)構(gòu)中 ， 由于不需要作分插的波長(zhǎng)不能直接地通過(guò) ， 而解復(fù)用器和復(fù)用器的濾波特性會(huì)改變傳輸光譜的形狀 ， 因而會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的傳輸性能 。 由于這種光分插復(fù)用器使用了光解復(fù)用器和復(fù)用器 ， 如果系統(tǒng)要增加波長(zhǎng) ， 就必須改造甚至更換解復(fù)用器和復(fù)用器 ， 因而這種光分插復(fù)用器不具備波長(zhǎng)透明性 。 2. 基于光纖馬赫 曾德?tīng)柛缮鎯x加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的 OADM 圖 所示的是基于平衡的馬赫 曾德?tīng)柛缮鎯x (MZI)加上光纖布喇格光柵 (FBG)結(jié)構(gòu)的全光纖型光分插復(fù)用器 。 在理想情況下 ， 耦合器的分束比為 1∶ 1， MZI的兩臂等長(zhǎng) ， 兩光柵寫(xiě)入在等長(zhǎng)位置上并接近全反射 ， 因此與光纖布喇格光柵的峰值波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng) ， 將在分下 (drop)口取出 ， 而其它光波長(zhǎng)信號(hào)將全部通過(guò) ， 并從輸出 (output)口輸出 。 圖 基于光纖馬赫 曾德?tīng)柛缮鎯x加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的 OADM ?1… ?n?d ro p3 d B 耦合器F B G a t ?S輸入?1… ?n輸出?ad d 而且這種結(jié)構(gòu)是左右對(duì)稱的 ， 同樣可以插入與光柵峰值波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)信號(hào) 。 但是實(shí)際上要做到兩個(gè)耦合器 、 兩個(gè)光柵和兩臂長(zhǎng)完全相同是很困難的 ， 因此要實(shí)現(xiàn)它也很困難 。 實(shí)現(xiàn)上述馬赫 曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)可采用一種等效變通的方法：在雙芯光纖上連續(xù)采用熔融拉錐方法制成有一定距離的兩個(gè) 3 dB定向耦合器 ， 然后在兩個(gè)耦合器之間的光纖上一次寫(xiě)入 曾德?tīng)柦Y(jié)構(gòu)和光柵反射路徑 ， 但是要從雙芯光纖中引出光信號(hào)需要特殊的光纖連接線 。 3. 基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的 OADM 圖 示出基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的OADM。 這種結(jié)構(gòu)是在光纖定向耦合器的腰區(qū)寫(xiě)入光柵 ， 如果在入射光中某一波長(zhǎng)的光信號(hào)與光柵的峰值波長(zhǎng)在波長(zhǎng)上一致 ， 就會(huì)形成選擇性反射 。 此處定向耦合器中兩根光纖中的一根已經(jīng)過(guò)預(yù)處理 (熔融拉細(xì) )， 使兩根光纖的芯徑略有差別 ， 因此在兩根光纖中模式傳播常數(shù)稍微有些不同 。 選擇適當(dāng)?shù)墓鈻懦?shù) ， 使反射模式的耦合恰好發(fā)生在入射光纖基模與另一根光纖的反方向傳輸基模之間 。 要實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的特殊制作工藝 ， 因而不適宜大量制作 。 圖 基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結(jié)構(gòu)的 OADM ?1… ?n?d ro p?1… ?n?ad d 4. 基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的 OADM 圖 OADM， 采用光纖環(huán)行器和光纖光柵的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的分插復(fù)用 。 與基于馬赫 曾德?tīng)柤由瞎饫w布喇格光柵結(jié)構(gòu)相比 ， 這種結(jié)構(gòu)對(duì)每一個(gè)波長(zhǎng)只需一個(gè)而不是一對(duì)光柵 ， 結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 ， 性能較為穩(wěn)定 。 在兩個(gè)環(huán)行器之間接入 m個(gè)光纖光柵 ， 在兩個(gè)環(huán)行器的端口 3分別接入解復(fù)用器和復(fù)用器 ， 這樣就可以分下和插入 m個(gè)波長(zhǎng)信號(hào) ， 而其它的沒(méi)有被光纖光柵反射的光信號(hào) ， 無(wú)阻擋地從輸出端口輸出 。 如果采用可調(diào)諧光纖光柵 ， 就可以得到在調(diào)諧范圍內(nèi)的任意波長(zhǎng)信號(hào) 。 最后還可以通過(guò)不同組合形式的光開(kāi)關(guān) ， 從 m個(gè)波長(zhǎng)中選取任意的分插波長(zhǎng) 。 在這種結(jié) 構(gòu)中 ， 由于環(huán)行器的回波損耗很大 ， 所以根本不需要外加隔離器 。 圖 基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的 OADM D M U X…?1, ?2… ?mD r o p…M U X…A d d可調(diào)諧光纖光柵環(huán)行器多個(gè)波長(zhǎng)輸入環(huán)行器多個(gè)波長(zhǎng)輸出1 23?1, ?2… ?m132 5. 基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的 OADM 圖 OADM， 其中使用了多層介質(zhì)膜 (Multi layer Dielectric Film)濾波器 ， 2 ２光開(kāi)關(guān)和光纖環(huán)行器等 。 多層介質(zhì)膜濾波器由于其良好的溫度穩(wěn)定性目前已經(jīng)在商業(yè)的波分復(fù)用系統(tǒng)中使用 。 多波長(zhǎng)光信號(hào)從輸入端經(jīng)環(huán)行器到達(dá)濾波器 ， 由于介質(zhì)膜濾波器屬于帶通濾波器 ， 因此只有位于通帶內(nèi)的波長(zhǎng)才可以通過(guò)濾波器 ， 其它波長(zhǎng)則被反射回環(huán)行器 。 通過(guò)濾波器的波長(zhǎng)由光開(kāi)關(guān)選擇從分下 (drop)口輸出 ， 插入的波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)右邊的同波長(zhǎng)濾波器再通過(guò)右邊環(huán)行器而輸出 。 從左面濾波器反射回左面環(huán)行器的光從端口 2到端口 3再進(jìn)入下面環(huán)行器的端口 1， 重復(fù)以上過(guò)程 ， 每經(jīng)過(guò)一個(gè)環(huán)行器和濾波器組合后 ， 其余波長(zhǎng)則繼續(xù)往下走 。 如果不在本結(jié)點(diǎn)作分插復(fù)用的波長(zhǎng)就再連接到右側(cè)的光纖環(huán)行器 ， 然后依次經(jīng)過(guò)環(huán)行器和多層介質(zhì)膜帶通濾波器 ， 一直傳輸?shù)蕉嗖ㄩL(zhǎng)輸出端口 。 圖 基于介質(zhì)膜濾波器加上光纖環(huán)行器結(jié)構(gòu)的 OADM ?1Ad d ?1?1D r o p ?121323?2Ad d ?2?2D r o p ?2232?3Ad d ?3?3D r o p ?3232?4Ad d ?4?4D r o p ?4232111131313多個(gè)波長(zhǎng)輸入環(huán)行器帶通介質(zhì)膜濾波器2 2S O A開(kāi)關(guān)帶通介質(zhì)膜濾波器環(huán)行器多個(gè)波長(zhǎng)輸出可變衰減器 光交叉連接器 (OXC: Optical Crossconnect)是光波網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要網(wǎng)絡(luò)單元 ， 其功能可以與時(shí)分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)類比 ， 主要用來(lái)完成多波長(zhǎng)環(huán)網(wǎng)間的交叉連接 ， 作為網(wǎng)格狀光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn) ， 目的是實(shí)現(xiàn)光波網(wǎng)的自動(dòng)配置 、 保護(hù) /恢復(fù)和重構(gòu) 。 光交叉連接通常分為三類 ， 即光纖交叉連接 (FXC： Fiber Crossconnect), 波長(zhǎng)固定交叉連接 (WSXC: WavelengthS el e ct i ve C r os sc on n ect )和波長(zhǎng)可變交叉連接 ( WI X C : Wavelength Interchanging Crossconnect)。 光纖交叉連接器連接的是多路輸入輸出光纖 ， 如圖 所示 ， 每根光纖中可以是多波長(zhǎng)光信號(hào) 。 在這種交叉連接器中 ， 只有空分交換開(kāi)關(guān) ， 交換的基本單位是一路光纖 ， 并不對(duì)多波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用 ， 而是直接對(duì)波分復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行交叉連接 。 這種交叉連接器在 WDM光網(wǎng)絡(luò)中不能發(fā)揮多波長(zhǎng)通道的靈活性 ， 不能實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選路 ， 因而很少在 WDM網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)中單獨(dú)使用 。 波長(zhǎng)固定交叉連接的典型結(jié)構(gòu)如圖 所示 ， 多路光纖中的光信號(hào)分別接入各自的波分解復(fù)用器 ， 解復(fù)用后的相同波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行空分交換 ， 交換后的各路相同波長(zhǎng)的光信號(hào)分別進(jìn)入各自輸出口的復(fù)用器 ， 最后復(fù)用后從各輸出光纖輸出 。 光纖 1光纖 2?光纖 MM M 開(kāi)關(guān)光纖 1光纖 2?光纖 M圖 光纖交叉連接 圖 波長(zhǎng)固定交叉連接 DMUXM M 開(kāi)關(guān)?1 MUXDMUXM M 開(kāi)關(guān)?2 MUXDMUXM M 開(kāi)關(guān)?N MUX? ? ???????????1?2?N?1?2?N?1?2?N光纖 2光纖 1光纖 M?光纖 2光纖 1光纖 M?? 在這種結(jié)構(gòu)中由于不同光纖中的相同波長(zhǎng)之間可以進(jìn)行交換 ， 因而可以較靈活地對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行交叉連接 ， 但是這種結(jié)構(gòu)無(wú)法處理兩根以上光纖中的相同波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)入同一根輸出光纖問(wèn)題 ， 即存在波長(zhǎng)阻塞問(wèn)題 。 而波長(zhǎng)可變的交叉連接可以解決波長(zhǎng)阻塞問(wèn)題 。 3. 在波長(zhǎng)可變交叉連接器中 ， 使用波長(zhǎng)變換器 (Wavelength Converter)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng)變換 ， 因而各路光信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)完全靈活的交叉連接 ， 不會(huì)產(chǎn)生波長(zhǎng)阻塞 。 研究表明 ， 在光交叉連接器中對(duì)各波長(zhǎng)通路部分配備波長(zhǎng)變換器和全部配備波長(zhǎng)變換器所達(dá)到的通過(guò)率特性幾乎相同 。 圖 (WIXC： With dedicated Wavelength Converters)結(jié)構(gòu) 。 這種結(jié)構(gòu)中每一個(gè)波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)空分交換后都配備有波長(zhǎng)變換器 。 設(shè)輸入輸出光纖數(shù)為 M， 每根光纖中波長(zhǎng)數(shù)為 N， 若要實(shí)現(xiàn)交叉連接則共需要 MN個(gè)波長(zhǎng)變換器 。 在這種結(jié)構(gòu)中 ， 每根輸入光纖中每個(gè)波長(zhǎng)都可以連接轉(zhuǎn)換成任意一根輸出光纖中任意一個(gè)波長(zhǎng) ， 不存在波長(zhǎng)阻塞 。 但是在一般情況下并不是所有波長(zhǎng)都需要進(jìn)行波長(zhǎng)變換 ， 因而這種結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)變換器的利用率不高 ， 很不經(jīng)濟(jì) 。 若要提高波長(zhǎng)變換器的利用率 ， 可采取所有端口共用一組波長(zhǎng)變換器的辦法 ， 圖 換器情況 。 需要進(jìn)行變換的波長(zhǎng)由光開(kāi)關(guān)交換后進(jìn)入共用的波長(zhǎng)變換器 ， 經(jīng)過(guò)變換的波長(zhǎng)再次進(jìn)入光開(kāi)關(guān)與其它波長(zhǎng)一起交換到所要輸出的光纖中去 。 圖 專用波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接 ??1?2?NDMUX??1?2?NDMUX??1?2?NDMUX?1?2? ??NMUX?1?2? ??NMUX?1?2? ??NMUX光纖 1光纖 2光纖 M?光纖 1光纖 2光纖 M?波長(zhǎng)變換器空間光開(kāi)關(guān)矩陣 圖 共享波長(zhǎng)變換器的波長(zhǎng)可變交叉連接器 ??1?2?NDMUX??1?2?NDMUX??1?2?NDMUX?1?2??NMUX?1?2??NMUX?1?2??NMUX光纖 1光纖 2