【文章內容簡介】 種設備 。 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 ， 因而不能適應 WDM光網絡的要求 。 全光型光分插復用器是完全在光波域實現分插功能 ， 具備透明性 、 靈活性 、 可擴展性和可重構性 ， 因而完全滿足 WDM光網絡的要求 。 光分插復用器的核心部件是一個具有波長選擇能力的光學或光子學元件 ， 例如本書第 7章介紹的幾種光濾波器等 。 下面介紹幾種光分插復用器的實現方法 。 1. 基于解復用 /復用結構的 OADM 這種光分插復用器采用解復用器和復用器背靠背的形式來實現 ， 如圖 。 在這種結構中 ， 可以把需要在本地結點分下的一路或多路光波長信號很方便地從多波長輸入信號中分離出來并連接到本地結點的光端機上 ， 同時將本地結點需要發(fā)送的光波長通過復用器插入到多波長輸出信號中去 ， 其它波長的光信號可以不受影響地透明通過該分插復用器 。 是 ， 隨著波分復用的波長數的增加 ， 用于連接每個波長的光纖連線也會相應地增加 ， 例如如果是 32路波長的光分插復用器 ， 考慮到雙向傳輸總共需要 64根光纖連線 ， 這肯定會給設備管理帶來困難 。 圖 基于解復用 /復用結構的 OADM M U XD M U X多個波長輸入多個波長輸出A d d ?SD r o p ?S 在這種結構中 ， 由于不需要作分插的波長不能直接地通過 ， 而解復用器和復用器的濾波特性會改變傳輸光譜的形狀 ， 因而會影響整個系統的傳輸性能 。 由于這種光分插復用器使用了光解復用器和復用器 ， 如果系統要增加波長 ， 就必須改造甚至更換解復用器和復用器 ， 因而這種光分插復用器不具備波長透明性 。 2. 基于光纖馬赫 曾德爾干涉儀加上光纖布喇格光柵結構的 OADM 圖 所示的是基于平衡的馬赫 曾德爾干涉儀 (MZI)加上光纖布喇格光柵 (FBG)結構的全光纖型光分插復用器 。 在理想情況下 ， 耦合器的分束比為 1∶ 1， MZI的兩臂等長 ， 兩光柵寫入在等長位置上并接近全反射 ， 因此與光纖布喇格光柵的峰值波長相對應的光波長 ， 將在分下 (drop)口取出 ， 而其它光波長信號將全部通過 ， 并從輸出 (output)口輸出 。 圖 基于光纖馬赫 曾德爾干涉儀加上光纖布喇格光柵結構的 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 而且這種結構是左右對稱的 ， 同樣可以插入與光柵峰值波長相對應的光波長信號 。 但是實際上要做到兩個耦合器 、 兩個光柵和兩臂長完全相同是很困難的 ， 因此要實現它也很困難 。 實現上述馬赫 曾德爾結構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 3 dB定向耦合器 ， 然后在兩個耦合器之間的光纖上一次寫入 曾德爾結構和光柵反射路徑 ， 但是要從雙芯光纖中引出光信號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構的 OADM 圖 示出基于光纖耦合器加上光纖布喇格光柵結構的OADM。 這種結構是在光纖定向耦合器的腰區(qū)寫入光柵 ， 如果在入射光中某一波長的光信號與光柵的峰值波長在波長上一致 ， 就會形成選擇性反射 。 此處定向耦合器中兩根光纖中的一根已經過預處理 (熔融拉細 )， 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稍微有些不同 。 選擇適當的光柵常數 ， 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 。 要實現這種結構需要復雜的特殊制作工藝 ， 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構的 OADM ?1… ?n?d ro p?1… ?n?ad d 4. 基于光纖光柵加上光纖環(huán)行器結構的 OADM 圖 OADM， 采用光纖環(huán)行器和光纖光柵的結合可以實現多個波長的分插復用 。 與基于馬赫 曾德爾加上光纖布喇格光柵結構相比 ， 這種結構對每一個波長只需一個而不是一對光柵 ， 結構較為簡單 ， 性能較為穩(wěn)定 。 在兩個環(huán)行器之間接入 m個光纖光柵 ， 在兩個環(huán)行器的端口 3分別接入解復用器和復用器 ， 這樣就可以分下和插入 m個波長信號 ， 而其它的沒有被光纖光柵反射的光信號 ， 無阻擋地從輸出端口輸出 。 如果采用可調諧光纖光柵 ， 就可以得到在調諧范圍內的任意波長信號 。 最后還可以通過不同組合形式的光開關 ， 從 m個波長中選取任意的分插波長 。 在這種結 構中 ， 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)行器結構的 OADM D M U X…?1, ?2… ?mD r o p…M U X…A d d可調諧光纖光柵環(huán)行器多個波長輸入環(huán)行器多個波長輸出1 23?1, ?2… ?m132 5. 基于介質膜濾波器加上光纖環(huán)行器結構的 OADM 圖 OADM， 其中使用了多層介質膜 (Multi layer Dielectric Film)濾波器 ， 2 ２光開關和光纖環(huán)行器等 。 多層介質膜濾波器由于其良好的溫度穩(wěn)定性目前已經在商業(yè)的波分復用系統中使用 。 多波長光信號從輸入端經環(huán)行器到達濾波器 ， 由于介質膜濾波器屬于帶通濾波器 ， 因此只有位于通帶內的波長才可以通過濾波器 ， 其它波長則被反射回環(huán)行器 。 通過濾波器的波長由光開關選擇從分下 (drop)口輸出 ， 插入的波長經過右邊的同波長濾波器再通過右邊環(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再進入下面環(huán)行器的端口 1， 重復以上過程 ， 每經過一個環(huán)行器和濾波器組合后 ， 其余波長則繼續(xù)往下走 。 如果不在本結點作分插復用的波長就再連接到右側的光纖環(huán)行器 ， 然后依次經過環(huán)行器和多層介質膜帶通濾波器 ， 一直傳輸到多波長輸出端口 。 圖 基于介質膜濾波器加上光纖環(huán)行器結構的 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多個波長輸入環(huán)行器帶通介質膜濾波器2 2S O A開關帶通介質膜濾波器環(huán)行器多個波長輸出可變衰減器 光交叉連接器 (OXC: Optical Crossconnect)是光波網絡中的一個重要網絡單元 ， 其功能可以與時分復用網絡中的交換機類比 ， 主要用來完成多波長環(huán)網間的交叉連接 ， 作為網格狀光網絡的結點 ， 目的是實現光波網的自動配置 、 保護 /恢復和重構 。 光交叉連接通常分為三類 ， 即光纖交叉連接 (FXC： Fiber Crossconnect), 波長固定交叉連接 (WSXC: WavelengthS el e ct i ve C r os sc on n ect )和波長可變交叉連接 ( 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光信號 。 在這種交叉連接器中 ， 只有空分交換開關 ， 交換的基本單位是一路光纖 ， 并不對多波長信號進行解復用 ， 而是直接對波分復用光信號進行交叉連接 。 這種交叉連接器在 WDM光網絡中不能發(fā)揮多波長通道的靈活性 ， 不能實現波長選路 ， 因而很少在 WDM網絡結點中單獨使用 。 波長固定交叉連接的典型結構如圖 所示 ， 多路光纖中的光信號分別接入各自的波分解復用器 ， 解復用后的相同波長的信號進行空分交換 ， 交換后的各路相同波長的光信號分別進入各自輸出口的復用器 ， 最后復用后從各輸出光纖輸出 。 光纖 1光纖 2?光纖 MM M 開關光纖 1光纖 2?光纖 M圖 光纖交叉連接 圖 波長固定交叉連接 DMUXM M 開關?1 MUXDMUXM M 開關?2 MUXDMUXM M 開關?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?? 在這種結構中由于不同光纖中的相同波長之間可以進行交換 ， 因而可以較靈活地對波長進行交叉連接 ， 但是這種結構無法處理兩根以上光纖中的相同波長光信號進入同一根輸出光纖問題 ， 即存在波長阻塞問題 。 而波長可變的交叉連接可以解決波長阻塞問題 。 3. 在波長可變交叉連接器中 ， 使用波長變換器 (Wavelength Converter)對光信號進行波長變換 ， 因而各路光信號可以實現完全靈活的交叉連接 ， 不會產生波長阻塞 。 研究表明 ， 在光交叉連接器中對各波長通路部分配備波長變換器和全部配備波長變換器所達到的通過率特性幾乎相同 。 圖 (WIXC： With dedicated Wavelength Converters)結構 。 這種結構中每一個波長經過空分交換后都配備有波長變換器 。 設輸入輸出光纖數為 M， 每根光纖中波長數為 N， 若要實現交叉連接則共需要 MN個波長變換器 。 在這種結構中 ， 每根輸入光纖中每個波長都可以連接轉換成任意一根輸出光纖中任意一個波長 ， 不存在波長阻塞 。 但是在一般情況下并不是所有波長都需要進行波長變換 ， 因而這種結構的波長變換器的利用率不高 ， 很不經濟 。 若要提高波長變換器的利用率 ， 可采取所有端口共用一組波長變換器的辦法 ， 圖 換器情況 。 需要進行變換的波長由光開關交換后進入共用的波長變換器 ， 經過變換的波長再次進入光開關與其它波長一起交換到所要輸出的光纖中去 。 圖 專用波長變換器的波長可變交叉連接 ??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?波長變換器空間光開關矩陣 圖 共享波長變換器的波長可變交叉連接器 ??1?2?NDMUX??1?2?NDMUX??1?2?NDMUX?1?2??NMUX?1?2??NMUX?1?2??NMUX光纖 1光纖 2光纖 M?光纖 1光纖 2光纖 M??波長變換器空間光開關矩陣 4. 在實際應用中并不是所有的交叉連接都要在波長級上進行 。 當業(yè)務量很大時 ， 多路光纖上的信號直接進行光纖交叉連接(FXC)， 并不需要對每根光纖的波長進行解復用與復用 。 圖 所示為交叉連接的多層結構 ，