【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 改變輸入、輸出的方向。DWDM系統(tǒng)中使用的波分復(fù)用器件的性能滿足ITUT 。光波分復(fù)用器的種類有很多，一下簡(jiǎn)單介紹 4 種常見(jiàn)的波分復(fù)用器，以及不同波長(zhǎng)數(shù)量的DWDM 系統(tǒng)常用的復(fù)用器類型。. 常用光波分復(fù)用器簡(jiǎn)介. 光柵型波分復(fù)用器光柵型波分復(fù)用器屬于角色散型器件。利用不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在光柵上反射角度不同的特性，分離、合并不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。圖42光柵型波分復(fù)用器原理圖光柵型波分復(fù)用器具有優(yōu)良的波長(zhǎng)選擇性， nm 左右。但是，由于光柵在制造上要求非常精密，不適合大批量生產(chǎn)，常用于實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究。. 介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器由薄膜濾波器（TFF）構(gòu)成。TFF 由幾十層不同材料、不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜組合而成。一層為高折射率，一層為低折射率，從而對(duì)一定的波長(zhǎng)范圍呈通帶，而對(duì)另外的波長(zhǎng)范圍呈阻帶，形成所要求的濾波特性。圖43介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器原理圖介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化無(wú)源光器件，信號(hào)通帶平坦，插入損耗低，通路間隔度好。. 陣列波導(dǎo)波分復(fù)用器（AWG）陣列波導(dǎo)波分復(fù)用器是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件。圖44陣列波導(dǎo)型復(fù)用器原理圖AWG 結(jié)構(gòu)緊湊，插損小，是光傳送網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)合分波的優(yōu)選方案。. 耦合型波分復(fù)用器耦合型波分復(fù)用器是將兩根或者多根光纖靠貼在一起適度熔融而成的一種表面交互式器件，一般用于合波器。圖45耦合器型合波器原理圖耦合器型波分復(fù)用器只能實(shí)現(xiàn)合波功能，制造成本低，但是引入損耗較大。. DWDM 系統(tǒng)的復(fù)用/解復(fù)用器件不同波長(zhǎng)系統(tǒng)使用的光波分復(fù)用器件對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：表41 DWDM 系統(tǒng)與光波分復(fù)用器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系主要性能指標(biāo)1． 復(fù)用通路數(shù)代表波分復(fù)用器件進(jìn)行復(fù)用與解復(fù)用的光通路數(shù)量，與器件的分辨率、隔離度等參數(shù)密切相關(guān)。2． 插入損耗波分復(fù)用器件本身對(duì)光信號(hào)的衰減作用，直接影響系統(tǒng)的傳輸距離。不同類型的波分復(fù)用器件插損值不同，插損越小越好。3． 隔離度表征光元器件中各復(fù)用光通路彼此之間的隔離程度。通路的隔離度越高，波分復(fù)用器件的選頻特性就越好，串?dāng)_抑制比也越大，各復(fù)用光通路之間的相互干擾影響也越小。該參數(shù)僅對(duì)波長(zhǎng)敏感型器件（薄膜濾波器型和AWG 型器件）有意義。對(duì)耦合型器件，參數(shù)無(wú)意義。4． 反射系數(shù)在波分復(fù)用器件的輸入端，反射光功率與入射光功率之比為反射系數(shù)。反射系數(shù)值越小越好。5． 偏振相關(guān)損耗（PDL）偏振相關(guān)損耗是指由光波的偏振態(tài)變化引起的插入損耗最大變化值。光是頻率極高的電磁波，所以存在波的振動(dòng)方向問(wèn)題（偏振）。輸入到波分復(fù)用器件中的各復(fù)用通路光信號(hào)，其偏振態(tài)不可能完全一致，而同一波分復(fù)用器件對(duì)不同偏振態(tài)的光波，其衰減作用也略有不同。PDL 值越小越好。6． 溫度系數(shù)溫度系數(shù)是指，由于環(huán)境溫度變化引起的復(fù)用通路中心工作頻率的偏移。波分復(fù)用器件的溫度系數(shù)越小越好。系數(shù)越小，說(shuō)明各復(fù)用通路的中心工作頻率越穩(wěn)定。7． 帶寬波長(zhǎng)敏感型器件（薄膜濾波器型和AWG 型器件）參數(shù)之一，對(duì)于耦合型波分復(fù)用器無(wú)意義。帶寬包括通道寬度@ 和通道寬度@20dB 兩種。?? 通道寬度@ 時(shí)，相應(yīng)工作波長(zhǎng)的變化值。描述分波器的帶通特性。良好的帶通特性曲線應(yīng)平坦、寬闊，帶寬值越大越好。?? 通道寬度@20dB當(dāng)分波器插入損耗下降20dB 時(shí)，相應(yīng)工作波長(zhǎng)的變化值。描述分波器的阻帶特性。阻帶特性曲線應(yīng)陡峭，帶寬值越小越好。. 光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù). 概述光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)（OTU）的主要功能就是進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。它將光通路信號(hào)的非標(biāo)稱波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成符合ITUT 規(guī)定的標(biāo)稱光波長(zhǎng)，然后接入DWDM 系統(tǒng)。OTU 的其他功能包括：1． 提供標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定的光源由于DWDM 系統(tǒng)需要在一個(gè)低損耗窗口復(fù)用多個(gè)波長(zhǎng)，波長(zhǎng)間隔小，因此，需要DWDM 光源的中心頻率穩(wěn)定工作在ITUT 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的標(biāo)稱中心頻率序列上。2． 提供較大色散容納值的光源DWDM 系統(tǒng)的無(wú)電中繼長(zhǎng)度的增加，要求系統(tǒng)延長(zhǎng)光源的色散容限距離，并能夠克服光纖的非線性效應(yīng)。3． 作為再生器使用當(dāng)轉(zhuǎn)換器作為再生器使用時(shí)，具備數(shù)據(jù)再生功能。數(shù)據(jù)再生為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的可選功能。. 工作原理以及性能指標(biāo). 工作原理OTU 的工作原理如圖所示。圖46 OTU工作原理圖OTU 規(guī)范的復(fù)用光通路信號(hào)進(jìn)行光/電（O/E）轉(zhuǎn)換，然后把轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行整形、定時(shí)提取和數(shù)據(jù)再生（也可不進(jìn)行數(shù)據(jù)再生），最后再進(jìn)行電/光（E/O）轉(zhuǎn)換，輸出波長(zhǎng)、 規(guī)范要求的DWDM 復(fù)用光通路信號(hào)。如果O/E 轉(zhuǎn)換后，只進(jìn)行整形、定時(shí)處理（即2R 功能），該OTU 只實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的功能，傳輸距離較短。如果O/E 轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行了整形、定時(shí)、再生處理（即3R 功能），該OTU實(shí)際上兼有再生中繼器（REG）的功能。. 主要性能指標(biāo)（1） 系統(tǒng)工作波長(zhǎng)區(qū) 位于1550 nm 低耗窗口，分為C 波段和L 波段兩部分。C波段（常規(guī)波段）波長(zhǎng)范圍為：1530nm~1565nm工作頻率：~（1THz=1000GHz）L波段（長(zhǎng)波長(zhǎng)波段）波長(zhǎng)范圍：1565nm~1625nm工作頻率：~（2） 通路間隔通路間隔是指兩個(gè)相鄰復(fù)用通路之間的標(biāo)稱頻率差，包括均勻通路間隔和非均勻通路間隔。目前，多數(shù)采用均勻通路間隔。DWDM 系統(tǒng)最小通路間隔為50GHz 的整數(shù)倍。復(fù)用通路為8 波時(shí)，通路間隔為200GHz。復(fù)用通路為16 波/32 波/40 波時(shí)，通路間隔為100GHz。復(fù)用通路為80 波以上時(shí)，通路間隔為50GHz。采用的通路間隔越小，要求分波器的分辨率越高，復(fù)用的通路數(shù)也越多。（3） 標(biāo)稱中心頻率標(biāo)稱中心頻率是指DWDM 系統(tǒng)中每個(gè)復(fù)用通路對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)（頻率）。例如，當(dāng)復(fù)用通路為16 波/32 波/40 波時(shí)，第1 ，通路間隔為100GHz，頻率向上遞增。（4） 中心頻率偏移中心頻率偏移又稱頻偏，是指復(fù)用光通路的實(shí)際中心工作頻率與標(biāo)稱中心頻率之間的偏差。國(guó)標(biāo)規(guī)定，100GHz 頻率間隔的系統(tǒng)，最大中心頻率偏移為177。20GHz（約177。）；速率為10Gbit/s 時(shí)，最大中心頻率偏移為177。50GHz 頻率間隔的系統(tǒng)，最大中心頻率偏移為177。5GHz。最大中心頻率偏移是指，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命終結(jié)時(shí)，考慮到溫度、濕度等各種因素仍能滿足的數(shù)值。（5） 色散容限色散反映了光脈沖沿光纖傳播時(shí)的展寬。脈沖展寬將導(dǎo)致接收端信號(hào)脈沖消光比的下降，即“1”碼與“0”碼的電平接近，造成接收機(jī)的誤判。為避免誤碼出現(xiàn)，應(yīng)采取一定措施補(bǔ)償光脈沖在光纖傳輸過(guò)程中引起的脈沖展寬，光纖脈沖的展寬程度隨著傳輸距離的增長(zhǎng)而越來(lái)越嚴(yán)重。DWDM 系統(tǒng)對(duì)光纖色度色散系數(shù)的要求，基本上就是單個(gè)復(fù)用通路速率信號(hào)對(duì)光纖色度色散系數(shù)的要求。同時(shí)，由于DWDM 系統(tǒng)的無(wú)電中繼長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個(gè)SDH 系統(tǒng)，所以要求系統(tǒng)光源的色散容限距離必須延長(zhǎng)。（6） 接收機(jī)靈敏度接收機(jī)靈敏度是指，輸入信號(hào)處在1550nm 窗口，誤碼率達(dá)到1012 時(shí)，OTU輸入端口處的平均接收光功率的最小值。（7） 過(guò)載光功率過(guò)載光功率是指，輸入信號(hào)處在1550nm 窗口，誤碼率達(dá)到1012 時(shí)，OTU輸入端口處的平均接收光功率的最大值。. OTU 的分類與應(yīng)用根據(jù) OTU 在DWDM 系統(tǒng)中的位置，OTU 可分為OTUT、OTUR 和OTUG。圖47 OTU 的應(yīng)用1． OTUTOTUT 位于客戶設(shè)備與合波器之間， 標(biāo)準(zhǔn)。該類OTU 除了具有光/電與電/光轉(zhuǎn)換功能之外，還具有再整形與再定時(shí)功能（即2R 功能），以及B1 字節(jié)的檢測(cè)功能。2． OTUROTUR 位于分波器與客戶設(shè)備之間，分波器輸出至OTUR 標(biāo)準(zhǔn)。該類OTU 與OTUT 的功能類似，完成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、2R 以及B1字節(jié)的檢測(cè)功能。3． OTUGOTUG 位于合波器和分波器中間，輸入、 標(biāo)準(zhǔn)。該類OTU 除了具有光/電與電/光轉(zhuǎn)換之外，還具有再整形、再定時(shí)、數(shù)據(jù)再生功能（即3R 功能），相當(dāng)于一個(gè)常規(guī)的再生中繼器（REG）。還應(yīng)具有B1 字節(jié)的檢測(cè)能力。 DWDM的關(guān)鍵器件. 光釬類型傳輸容量需求的增加繼續(xù)驅(qū)動(dòng)傳輸技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步，隨著密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)、光纖放大技術(shù)，包括摻鉺光纖放大器（EDFA）、分布喇曼光纖放大器（DRFA）、半導(dǎo)體放大器（SOA）和光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，光纖通信技術(shù)不斷向著更高速率、更大容量的通信系統(tǒng)發(fā)展，并且逐步向全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。DWDM、OTDM、EDFA、DRFA、SOA以及與各種新型光纖和先進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)的結(jié)合將把光纖通信傳輸容量推向一個(gè)更高的水平。在如此高速率，特別是超長(zhǎng)距離系統(tǒng)中，系統(tǒng)傳輸容量和距離是關(guān)鍵的技術(shù)衡量標(biāo)準(zhǔn)。而先進(jìn)的光纖對(duì)超長(zhǎng)距離系統(tǒng)是得到高容量傳輸最有效的途徑之一，既具有能保持穩(wěn)定可靠傳輸足夠的富余度，又能支持寬帶工作，減少非線性損傷，具有高的分布喇曼增益，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理。. 光纖類型標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)展趨勢(shì)1966年高錕博士提出用光纖作為通信介質(zhì)的設(shè)想，1970年美國(guó)康寧公司首先研制出衰減為20dB／km的單模光纖，從此以后，世界各國(guó)紛紛開(kāi)展光纖研制和光纖通信的研究，形成了如今的通信革命的偉大局面。 （ITUT ）、（ITT ）、（ITUT ）、（ITUT ）等重要發(fā)展階段。. 單模光纖通信用傳輸光纖的進(jìn)步從降低損耗和降低色散開(kāi)始，不斷減少線性效應(yīng)和非線性效應(yīng)影響，提升和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。20世紀(jì)70年代末到80年代初，普通單模光纖（ITUT ）研制成功；1983年，普通單模光纖商用化，色散位移單模光纖（ITUT ）研制出來(lái)；1985年以后，色散位移單模光纖商用化，大量用于長(zhǎng)距離、大容量的通信干線系統(tǒng)。為了適應(yīng)新一代使用摻鉺光纖放大器（EDFA）和密集波分復(fù)用（DWDM）通信系統(tǒng)的需要。1993年以后，先后研制出了色散補(bǔ)償光纖和非零色散位移單模光纖（ITUT ），并很快投入商業(yè)使用。1995年前后；開(kāi)拓了1565～1625nm的L帶，稱為第四窗口。1998年，朗訊公司推出了全波光纖（All Wave Fiber），該光纖幾乎完全消除了OH離子吸收峰，打開(kāi)了1360～1460nm的第五窗口。1999年以后，又陸續(xù)推出了許多新型光纖品種。單模光纖分類光纖類別按ITUT分為：、 ；按IEC分為：、BB4；我國(guó)光纖型號(hào)命名等效采用了IEC規(guī)定。、。 ； ；（即波長(zhǎng)段擴(kuò)展的非色散位移單模光纖，又稱為低水峰光纖，例如Lucent的全波光纖。）主要適用于ITUT ，～1530nm之間的擴(kuò)展波段，增加了可用波長(zhǎng)范圍，使可復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)大大增加，是未來(lái)城域網(wǎng)新敷光纖的理想選擇。、。 ；。單模光纖發(fā)展趨勢(shì)隨著更大傳輸容量的需求和DWDM的繼續(xù)發(fā)展，要求光纖工作在更寬的頻率范圍，從C波段發(fā)展到L波段和S波段；消除1383nm衰減水峰，從O波段擴(kuò)展到E波段，實(shí)現(xiàn)全波段傳輸。為了適應(yīng)這種情況，ITUT對(duì)石英玻璃單模光纖的工作波長(zhǎng)范圍作出了定義。長(zhǎng)距離DWDM用的光纖還應(yīng)具有適宜的色散值、合適色散符號(hào)和小的色散斜率，適宜大的有效面積，很低的PMD值和衰減值，并通過(guò)不同光纖配置實(shí)現(xiàn)色散管理、減少線性影響和非線性損傷、最佳噪聲特性等來(lái)達(dá)到超長(zhǎng)距離、超大容量傳輸。摻餌光纖放大器（EDFA）的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，進(jìn)一步改善了光信噪比（OSNR）和擴(kuò)展了光纖放大器之間的距離。 與長(zhǎng)途網(wǎng)相比，城域網(wǎng)面臨更加復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)環(huán)境，直接支持大用戶，需要服務(wù)的人口眾多、密集，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布集中，信息量大，業(yè)務(wù)密度高，網(wǎng)絡(luò)的物理半徑（相對(duì)長(zhǎng)途而言）較小，即通信距高較短，地下管道擁擠，網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化幅度大，需要頻繁的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)和帶寬管理能力。因此，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率、降低建設(shè)成本和運(yùn)行費(fèi)用十分關(guān)鍵。采用密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)是一個(gè)很有前途的解決方案。而城域網(wǎng)用光纖類型的選擇是運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者應(yīng)慎重考慮的問(wèn)題。為了克服信道間隔不能無(wú)限變窄對(duì)于擴(kuò)大系統(tǒng)容量的限制，利用具有更寬工作波長(zhǎng)范圍的單模光纖自然更理想。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了低水峰單模光纖，也稱全波光纖，這種新型光纖屬于ITUT ，它在C、L波段的色散太大，不是理想光纖?？祵帯柨ㄌ?、住友均推出了城域網(wǎng)用非零色散位移光纖，但是，這些光纖不適于包括在S波段的傳輸，人們又在開(kāi)發(fā)SCL三波段傳輸?shù)某怯蚓W(wǎng)用新型光纖。. 多模光纖世界上第一根衰減低于20dB／km的石英玻璃光纖，芯徑僅幾微米，用如此細(xì)的單模光纖來(lái)構(gòu)成通信系統(tǒng)，非常困難，首先是連接、耦合問(wèn)題不好解決。在這種情況下，人們將主要研究目標(biāo)轉(zhuǎn)向了多模光纖，并取得了成功。1971～1980年期間，是多模光纖研究開(kāi)發(fā)的第一個(gè)活躍期，70年代末到80年代初長(zhǎng)波長(zhǎng)多模光纖（ITUT ）商用化，建立了50／125μm梯度多模光纖工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。1981～1995年期間，是多模光纖增加品種、投入規(guī)模生產(chǎn)的穩(wěn)定應(yīng)用期。國(guó)際上紛紛利用50／125μm梯度多模光纖建立了實(shí)用化的局間干線光纖通信系統(tǒng)。但在1983～1984年，單模光纖（）技術(shù)成熟，50／125μm光纖在干線光纖通信系統(tǒng)中的地位迅速地被單模光纖取代，同時(shí)，50／125μm光纖轉(zhuǎn)向局域網(wǎng)（LAN）