光纖通信概論(編輯修改稿)
2025-10-29 01:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 結構——自動交換光網(wǎng)絡(Automatic Switched Optical Networks，ASON)成為當今系統(tǒng)研究的熱點，它的核心節(jié)點由光交叉連接(Optical Crossconnect,OXC)設備構成,通過OXC,可實現(xiàn)動態(tài)波長選路和對光網(wǎng)絡靈活、有效地管理。OXC技術在日益復雜的DWDM網(wǎng)中是關鍵技術之一，而光開關作為切換光路的功能器件，則是OXC中的關鍵部分。光開關矩陣是OXC的核心部分，它可實現(xiàn)動態(tài)光路徑管理、光網(wǎng)絡的故障保護、波長動態(tài)分配等功能，對解決目前復雜網(wǎng)絡中的波長爭用，提高波長重用率，進行網(wǎng)絡靈活配置均有重要的意義。隨著光傳送網(wǎng)向超高速、超大容量的方向發(fā)展網(wǎng)絡的生存能力、網(wǎng)絡的保護倒換和恢復問題成為網(wǎng)絡關鍵問題，而光開關在光層的保護倒換對業(yè)務的保護和恢復起到了更為重要的作用。光開關(Optical Switch,OS)是一種具有一個或多個可選擇的傳輸窗口,可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉換或邏輯操作的器件。光開關基本的形式是2X2即入端和出端各有兩條光纖，可以完成兩種連接狀態(tài)，平行連接和交叉連接，如圖2所示。較大型的空分光交換單元可由基本的2X2光開關以及相應的1X2光開關級聯(lián)、組合構成。光開關在光網(wǎng)絡中起到十分重要的作用，在波分復用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)傳輸系統(tǒng)中，光開關可用于波長適配、再生和時鐘提取，在光時分復用(Optical Time Division Multiplex,OTDM)系統(tǒng)中，光開關可用于解復用；在全光交換系統(tǒng)中，光開關是光交叉連接(Optical Crossconnect，OXC)的關鍵器件，也是波長變換的重要器件。根據(jù)光開關的輸入和輸出端口數(shù)，可分為111N、22N、MN等多種，它們在不同場合中有不同用途。其應用范圍主要有：光網(wǎng)絡的保護倒換系統(tǒng)，光纖測試中的光源控制、網(wǎng)絡性能的實時監(jiān)控系統(tǒng)、光器件的測試、構建OXC設備的交換核心，光插/分復用、光學測試、光傳感系統(tǒng)等。光分插復用器(OADM)是一個光學多路技術設備，它提供在一個網(wǎng)絡中不同信號之間的接口。光分插復用器包括：波長阻擋器，用于對在從傳輸線提供的WDM光中包含的多個信號光中的具有至少一個波長的信號光進行阻擋，并且使其他信號光通過；光耦合器，用于將波長與由波長阻擋器阻擋的信號光的波長相同的信號光復用到通過波長阻擋器的信號光；WDM放大器，用于放大由光耦合器復用的WDM光，并且輸出經(jīng)放大的光；以及，光分路耦合器，用于將從WDM放大器輸出的WDM光分路成兩路光，從所分路的光中的一路光中提取具有與由光耦合器復用的信號光的波長不同的至少一個波長的信號光，并且將其他的分路光輸出給傳輸線。通過使用這種結構，可以提供一個小型廉價的光分插復用器作為靈活的OADM節(jié)點。光分插復用器特點 一種光分插復用器由一輸入／輸出部，一下載部及一上傳部組成一三端口器件。輸入／輸出部包括一雙光纖插針，一與其相對應的第一耦合透鏡和一濾光片，其中雙光纖插針內(nèi)的兩根光纖分別作為光信號的輸入端與輸出端。下載部和上傳部各包括一耦合透鏡和一單光纖插針，安裝在插針內(nèi)的光纖分別作為下載端和上傳端。光信號自輸入端發(fā)出，經(jīng)第一透鏡耦合后，指定的波長光信號通過濾波片，進入第二耦合透鏡并自下載端輸出；而上傳端則輸入指定波長的光信號經(jīng)第三透鏡耦合后，通過濾波片，再由第一透鏡耦合后由輸出端輸出。波分復用傳輸系統(tǒng)在模擬載波通信系統(tǒng)中，通常采用頻分復用方法提高系統(tǒng)的傳輸容量，充分利用電纜的帶寬資源，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，利用帶通濾波器就可濾出每一個信道的信號。同樣，在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復用的方法來提高系統(tǒng)的傳輸容量，在接收端采用解復用器（等效于光帶通濾波器）將各信號光載波分開。由于在光的頻域上信號頻率差別比較大，一般采用波長來定義頻率上的差別，該復用方法稱為波分復用。WDM技術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）不同可以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)送端采用波分復用器（合波器）將不同規(guī)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)多路光信號的復用傳輸。將兩個方向的信號分別安排在不同波長傳輸即可實現(xiàn)雙向傳輸。根據(jù)波分復用器的不同，可以復用的波長數(shù)也不同，從2個至幾十個不等，一般商用化是8波長和16波長系統(tǒng)，這取決于所允許的光載波波長的間隔大小。WDM本質上是光頻上的頻分復用（FDM）技術。從中國幾十年應用的傳輸技術來看，走的是FDMTDMTDM FDM的路線。開始的明線、同軸電纜采用的都是FDM模擬技術，即電域上的頻分復用技術，每路話音的帶寬為4KHz，每路話音占據(jù)傳輸媒質（如同軸電纜）一段帶寬；PDH、SDH系統(tǒng)是在光纖
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