【正文】 時(shí)的條件下，實(shí)現(xiàn)幾個(gè)nm波長(zhǎng)間隔是不大可能的。人們不再利用1310nm窗口，而只在1550nm窗口傳送多路光載波信號(hào)。所謂密集，是指相臨波長(zhǎng)間隔而言。密集波分復(fù)用技術(shù)其實(shí)是波分復(fù)用的一種具體表現(xiàn)形式?！贒WDM長(zhǎng)途光纜系統(tǒng)中，波長(zhǎng)間隔較小的多路光信號(hào)可以共用EDFA光放大器。在DWDM系統(tǒng)中，EDFA光放大器和普通的光／電／光再生中繼器將共同存在，EDFA用來(lái)補(bǔ)償光纖的損耗，而常規(guī)的光／電／光再生中繼器用來(lái)補(bǔ)償色散、噪聲積累帶來(lái)的信號(hào)失真。從本質(zhì)上講，DWDM只是WDM的一種形式，WDM更具有普遍性，DWDM缺乏明確和準(zhǔn)確的定義，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，原來(lái)認(rèn)為所謂密集的波長(zhǎng)間隔，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上也越來(lái)越容易，已經(jīng)變得不那么“密集”了。6 總 結(jié)——過(guò)去無(wú)論P(yáng)DH的34Mb／s140Mb／s565Mb／s，還是SDH的155Mb／s622Mb／／s，其擴(kuò)容升級(jí)方法都是采用電的TDM方式，即在電信號(hào)上進(jìn)行的時(shí)間分割復(fù)用技術(shù)，光電器件和光纖完成的只是光電變換和透明傳輸，對(duì)信號(hào)在光域上沒(méi)有任何處理措施（甚至于放大）。因此，從某種意義上講，WDM技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著光通信時(shí)代的“真正”到來(lái)。相對(duì)于SDH系統(tǒng)，WDM系統(tǒng)增加了波分復(fù)用器（解復(fù)用器）、光放大器等器件，另外對(duì)激光器信號(hào)的波長(zhǎng)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性也提出了較高的要求。1 激光器——過(guò)去SDH系統(tǒng)工作波長(zhǎng)是在一個(gè)很寬的區(qū)域內(nèi)，而WDM系統(tǒng)的最重要特點(diǎn)是每個(gè)系統(tǒng)采用不同的波長(zhǎng)，一般波長(zhǎng)問(wèn)隔為100GHz或2OOGHz，這對(duì)激光器提出了較高要求。即激光器必須工作在標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)、且具有很好的穩(wěn)定性。SDH系統(tǒng)再生距離一般在50～6Okm，由再生器進(jìn)行整形、定時(shí)和再生，恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)繼續(xù)傳輸。由過(guò)去的5O～60km提高到6O0km以上，這對(duì)光源的要求大大提高。（2）標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。即使采用a值較小的應(yīng)變型超晶格激光器，在G．652光纖上傳輸2．5 Gb／s的色散受限距離也只有120km左右。從原理上講，很難消除直接調(diào)制帶來(lái)的Chirp噪聲，人們把眼光轉(zhuǎn)向了外調(diào)制。在外調(diào)制情況下，激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的大功率激光，而外調(diào)制器以低啁啾對(duì)它進(jìn)行調(diào)制，從而獲得遠(yuǎn)大于直接調(diào)制的色散受限距離?！?．1．1 電吸收外調(diào)制器（EML激光器）——電吸收外調(diào)制器是一種強(qiáng)度調(diào)制器，也是第一種大量生產(chǎn)的鋼鎵砷磷（InGaAsP）光電集成器件。EML激光器芯片的激光器段工作于恒定功率或CW模式。這使得產(chǎn)生的信號(hào)的啁啾聲（Chirp）非常小，囚此可以在標(biāo)準(zhǔn)的光纖上傳播非常長(zhǎng)的距離，并且信號(hào)的失真很小，典型的EML激光器支持超過(guò)600km的距離。另外驅(qū)動(dòng)電壓低，耗電量小，在已有的WDM陸地系統(tǒng)中，絕大部分公司的產(chǎn)品都采用了這種類型的外調(diào)制器。它使用單獨(dú)的一個(gè)單縱模DFB激光器和一個(gè)外調(diào)制器。馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器在原理上其啁啾參數(shù)可以為零，因而調(diào)制速率極高，幾乎不受光纖色散的限制，調(diào)制線寬很窄，消光比高。在10Gb／5以上超高速WDM系統(tǒng)傳輸時(shí)，MZ外調(diào)制器成為克服光纖色散影響的主要手段。如對(duì)于82．5Gb／s WDM系統(tǒng)，通路間隔選擇2OOGHz，到壽命終了時(shí)的波長(zhǎng)偏移不大于177。相鄰兩個(gè)通路如果波長(zhǎng)偏移過(guò)大，就會(huì)造成通路間的串?dāng)_過(guò)大，產(chǎn)生誤碼。但這種方法無(wú)法解決由于激光器老化、溫度變化引起的波長(zhǎng)變化?！褂貌ㄩL(zhǎng)敏感器件對(duì)可調(diào)制連續(xù)波光源的波長(zhǎng)進(jìn)行控制的原理如圖1所示?！? 波分復(fù)用器件——波分復(fù)用器件是波分復(fù)用系統(tǒng)的重要組成部分，將不同光源波長(zhǎng)的信號(hào)結(jié)合在一起經(jīng)一根傳輸光纖輸出的器件稱為合波器，如圖2（a）所示。有時(shí)同一器件既可作分波器，又可以作合波器。下面分別進(jìn)行介紹。當(dāng)人射光照射到光柵上后，由于光柵的角色散作用，使不同波長(zhǎng)的光信號(hào)以不同的角度出射，然后經(jīng)透鏡會(huì)聚到不同的輸出光纖，從而完成波長(zhǎng)的選擇作用，如圖3所示。另外，光柵型器件是并聯(lián)工作的，插入損耗不會(huì)隨復(fù)用信道的增多而增加，己能實(shí)現(xiàn)32～131個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用，但對(duì)溫度穩(wěn)定性要格外注意。因而采用溫控措施是必要的。據(jù)報(bào)道其性能甚佳，帶內(nèi)頻響很平坦，帶外抑制比很高，插入損耗不大，性能十分穩(wěn)定，／℃，濾波特性滾降斜率優(yōu)于15odB／11m，帶外抑制比可以高達(dá)50dB。目前已廣泛用于WDM系統(tǒng)中。DTF干涉濾波器由幾十層不同材料、不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜按照設(shè)計(jì)要求組合起來(lái)，每層的厚度為V4波長(zhǎng)，一層為高折射率，一層為低折射率，交替疊合而成。當(dāng)光入射到低折射率層時(shí)，反射光經(jīng)歷18O176。由于層厚1／4波長(zhǎng)（9O176。相移，與經(jīng)高折射率層的反射光同相疊加。在這高反射區(qū)之外，反射光突然降低，大部分光成了透射光，據(jù)此可以使之對(duì)一定波長(zhǎng)范圍呈通帶，對(duì)另外波長(zhǎng)范圍呈阻帶，從而形成所要求的濾波特性。——采用DTF干涉濾波器型WDM器件的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)與所用光纖參數(shù)幾乎完全無(wú)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件，信號(hào)通帶較平坦，與極化無(wú)關(guān)，插入損耗較低，溫度特性很好，／℃以下，但通路數(shù)不會(huì)很多，目前可達(dá)16路。由于不同光纖的纖芯十分靠近，因而可以通過(guò)錐形區(qū)的消失波耦合達(dá)到所需要的耦合功率?！坼F型WDM器件的特點(diǎn)是插入損耗低（最大值5dB，），無(wú)需波長(zhǎng)選擇器件，此外還具有較好的光通路帶寬／通路間隔比和溫度穩(wěn)定性，不足之處是尺寸稍大，復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)少，隔離度較差（20dB左右），一般不用在目前的密集波分復(fù)用系統(tǒng)中。目前平面波導(dǎo)型WDM器件有各種實(shí)現(xiàn)方案，其中一種稱為龍骨型的平面波導(dǎo)WDM器件較有前途。這種波導(dǎo)型WDM器件通路數(shù)大、緊湊、易于批量生產(chǎn)，但帶內(nèi)頻響尚不夠平坦，圖6所示為一個(gè)龍骨型平面波導(dǎo)WDM器件的結(jié)構(gòu)原理。 表1 各種WDM器件性能比較器件類型機(jī)理批量生產(chǎn)通路間（nm）通路數(shù)串音（dB）插入損耗（dB）主要缺點(diǎn) 衍射光柵型角色散一般～104～131≤303～6溫度敏感DTF型干涉/吸收一般1～1002～32≤252～6通路數(shù)較少熔錐型波長(zhǎng)依賴性較容易10～1002～6≤（1545）～通路數(shù)少集成光波導(dǎo)型平面波導(dǎo)容易1～5 44～32≤256～11插入損耗大——在合波器上，8～16路WDM系統(tǒng)，幾乎所有的公司都采用了無(wú)源的星型光耦合器作為波分復(fù)用器的合波器，有的采用1：n，有的出于線路保護(hù)的考慮，采用了2：n耦合器，一路輸出接工作通路，另一個(gè)接保護(hù)通路。缺點(diǎn)是引入的損耗大，以1：8耦合器為例，可以達(dá)10dB左右。3 光放大器——在WDM系統(tǒng)中，光放大器有3種應(yīng)用：發(fā)送側(cè)波分復(fù)用器之后放大信號(hào)的光放大器——功率放大器，線路上的光放大器——線路放大器，接收側(cè)解復(fù)用器之前的光放大器——前置放大器。摻稀土元素的光纖放大器又可分為摻鉺光纖放大器（EDFA）和摻鐠光纖放大器（PDFA），其中，EDFA適合于長(zhǎng)波長(zhǎng)1550nm窗口的光信號(hào)放大，而PDFA適用于1310nm窗口的光信號(hào)?！?光放大器原理——一個(gè)典型的EDFA由摻鉺光纖、泵浦源和波分復(fù)用器組成。——EDFA是利用激光泵浦石英光纖中摻鉺離子（E3+）的受激輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)155Onm波段光信號(hào)的放大?！闷衷从袃煞N，即98Onm和148Onm。在實(shí)際的線路放大器應(yīng)用中，對(duì)于8路WDM系統(tǒng)，大多采用98Ollm，而非損耗受限，因而采用1480nm會(huì)增大系統(tǒng)功率衰耗，提高EDFA的輸出功率并沒(méi)必要；采用98Onm獲得最佳的噪聲系數(shù)反而有利干系統(tǒng)性能。這是由于較大的分路比減少了可用功率范圍，必須采用功率更大的泵浦源。既改善了噪聲系數(shù)，又增大了輸出功率。 EDFA的增益平坦度——EDFA的增益。對(duì)于多級(jí)級(jí)連EDFA系統(tǒng)尤其重要。解決增益均衡的途徑首先是實(shí)現(xiàn)增益譜的平坦。這類方法的最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需制作和引入附加元件，摻鋁光纖還可以增大放大器的放大頻譜范圍。3．3摻鉺光纖放大器的增益均衡技術(shù)——EDFA的增益均衡是一個(gè)重要問(wèn)題。在接收端，由于電平的突然提高會(huì)帶來(lái)誤碼，而且在極限情況下，當(dāng)8路波長(zhǎng)中7路丟失時(shí)，所有的功率都集中到一個(gè)波長(zhǎng)上，功率會(huì)達(dá)到+17dBm左右，這又會(huì)帶來(lái)強(qiáng)烈的非線性或接收機(jī)過(guò)載，也會(huì)帶來(lái)誤碼。——另外，還有飽和波長(zhǎng)的方法。在正常情況下，該波長(zhǎng)的輸出功率很小，當(dāng)線路的某些信號(hào)失去時(shí)，飽和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)自動(dòng)增加，用以補(bǔ)償丟失的各波長(zhǎng)信號(hào)的能量，從而保持EDFA輸出功率和增益保持恒定。4 總結(jié)——本講介紹了WDM系統(tǒng)中主要光電器件：激光器、波分復(fù)用器和摻餌光纖放大器EDFA。要想深入理解WDM系統(tǒng)，我們也必須熟悉和了解這些器件的工作原理和特性。WDM系統(tǒng)不像SDH系統(tǒng)那樣有嚴(yán)格統(tǒng)一的規(guī)范。因此，為了使引進(jìn)產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有統(tǒng)一性，制訂我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是十分必要的。從最近幾年看，16（8）波長(zhǎng)的應(yīng)用將是第一步。這主要有以下原因：（a）現(xiàn)實(shí)的需要性，以2．5Gb／s系統(tǒng)為例，16波分單向就可達(dá)到40Gb／s的傳輸速率，這足以滿足未來(lái)幾年的業(yè)務(wù)需求；（b）技術(shù)的可行性。有鑒于此，我們所考慮的主要是用于干線系統(tǒng)的1550nm的16通路密集波分復(fù)用技術(shù)。因而在制定規(guī)范的過(guò)程中，我們主要考慮了基于2．5Gb／s SDH的干線網(wǎng)WDM系統(tǒng)的應(yīng)用，承載信號(hào)為SDH STM16系統(tǒng)，即2．5Gb/sN的WDM系統(tǒng)?！赪DM系統(tǒng)規(guī)范中，只考慮了點(diǎn)到點(diǎn)的線性系統(tǒng)。在有業(yè)務(wù)上下的節(jié)點(diǎn)上，采用了復(fù)用器／解復(fù)用器的背對(duì)背方式，因此我們規(guī)范的都是點(diǎn)到點(diǎn)的線性系統(tǒng)，而沒(méi)有考慮環(huán)型或其它應(yīng)用?！簶?biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)、滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庠矗ㄓ址Q彩色接口）。即把標(biāo)準(zhǔn)的光波長(zhǎng)和長(zhǎng)受限色散距離的光源集成在SDH系統(tǒng)中。但在接納過(guò)去的老SDH系統(tǒng)時(shí)，還必須引入波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器OTU，完成波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換，而且要求SDH與WDM為同一個(gè)廠商，在網(wǎng)絡(luò)管理上很難實(shí)現(xiàn)SDH、WDM的徹底分開(kāi)?！_(kāi)放式系統(tǒng)就是在波分復(fù)用器前加入OTU（波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器），將SDH非規(guī)范的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)。OTU對(duì)輸入端的信號(hào)沒(méi)有要求，可以兼容任意廠家的SDH信號(hào)。具有OTU的WDM系統(tǒng)，；可以接納過(guò)去的SDH系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同廠家SDH系統(tǒng)工作在一個(gè)WDM系統(tǒng)內(nèi)，但OTU的引入可能對(duì)系統(tǒng)性能帶來(lái)一定的負(fù)面影響；開(kāi)放的WDM系統(tǒng)適用于多廠家環(huán)境，徹底實(shí)現(xiàn)SDH與WDM分開(kāi)?！獔D3是一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器0TU?，F(xiàn)在已商用的產(chǎn)品中，使用的依舊是光／電／光（O／E／0）的變換，即先用光電二極管PIN或APD把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用該電信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)行調(diào)制，從而得到新的符合要求的光波長(zhǎng)信號(hào)。在有SDH系統(tǒng)多廠商的地區(qū)，可以選擇開(kāi)放系統(tǒng)，而新建干線和SDH制式較少的地區(qū)，可以選擇集成系統(tǒng)。2工作波長(zhǎng)區(qū)的選擇——，ITUT 193．1THz為標(biāo)準(zhǔn)頻率、間隔為100GHz的41個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)（192．1～196．1THz），即1530～1561nm。綜合各大公司的材料，1548～1560nm波長(zhǎng)區(qū)的16個(gè)波長(zhǎng)更受青睞，西門子和朗訊都采用了這一波長(zhǎng)區(qū)。在多級(jí)級(jí)聯(lián)的WDM系統(tǒng)中，容易實(shí)現(xiàn)各通路的增益均衡。——16通路WDM系統(tǒng)的16個(gè)光通路的中心頻率應(yīng)滿足表1的要求，8通路WDM系統(tǒng)的8個(gè)光通路的中心波長(zhǎng)應(yīng)選表：中加＊的波長(zhǎng)。通路中心頻率偏移定義為通路實(shí)際的中心頻率與通路中心頻率標(biāo)稱值的差值。20GHz?，F(xiàn)階段我們只考慮確定8波長(zhǎng)和16波長(zhǎng)的應(yīng)用。其中22dB、30dB和33dB是每一個(gè)區(qū)段（Span）允許的損耗，而前一個(gè)數(shù)字8（5，3）則代表區(qū)段（Span）的數(shù)目。該系統(tǒng)由8段構(gòu)成，每?jī)蓚€(gè)LA之間的允許損耗為22dB，BA和PA分別是功率放大器和預(yù)放大器，LA是線路放大器。——80km比較符合我國(guó)中繼段的情況，可以滿足大部分地區(qū)中繼距離的要求。另外822dB系統(tǒng)技術(shù)上相對(duì)成熟，可靠性高，性能好，光信噪比（OSNR）比333dB和530dB要好4～5dB?！紤]到西北地區(qū)有可能出現(xiàn)超長(zhǎng)中繼的情況，增加了333dB系統(tǒng)（可以傳輸3120km=360km），以適應(yīng)某些沙漠地區(qū)超長(zhǎng)中繼距離的需要。這樣使每個(gè)區(qū)段（Span）的距離由2種（80km、12Okm）增加到3種（80km、10Okm和12Okm），增加了組網(wǎng)的靈活性。這就要求運(yùn)營(yíng)者在建設(shè)WDM系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)本地業(yè)務(wù)量發(fā)展有著正確的估計(jì)，以選擇合適的通路數(shù)。在開(kāi)放的WDM系統(tǒng)中，對(duì)于OTU在發(fā)送端、再生中繼器和接收端的不同應(yīng)用，分別給出了具體指標(biāo)?！槍?duì)WDM系統(tǒng)的模擬性質(zhì)，我們特別制定了WDM系統(tǒng)接收端光信噪比（OSNR）數(shù)值，對(duì)于822dB的系統(tǒng)，其光信噪比為22dB；而對(duì)于530dB和333dB，則要求分別為21dB和20dB。區(qū)段（span）的損耗越大，則最后系統(tǒng)的性能越差。5 性能要求——目前，WDM系統(tǒng)還缺少一套衡量其傳輸質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)光信噪比（OSNR）很高時(shí)（＞22dB），系統(tǒng)的質(zhì)量可以保證（一般BER＜1015）。因而承載信號(hào)的質(zhì)量很大程度上還需要在電域上進(jìn)行評(píng)估。WDM系統(tǒng)在一個(gè)光復(fù)用段內(nèi)，只有一個(gè)電再生段，沒(méi)有任何轉(zhuǎn)接，因而不能用通道指標(biāo)進(jìn)行衡量，暫定采用復(fù)用段指標(biāo)進(jìn)行要求?！_(kāi)放式WDM系統(tǒng)引入了波長(zhǎng)變換器OTU，OTU應(yīng)具有和SDH再生中繼器一樣的抖動(dòng)傳遞特性和輸入抖動(dòng)容限。由于在EDFA上業(yè)務(wù)信號(hào)不進(jìn)行上下，無(wú)電接口接入，只有光信號(hào)的放大，而且業(yè)務(wù)信號(hào)的開(kāi)銷（如SDH）上也沒(méi)有對(duì)EDFA進(jìn)行控制和監(jiān)控的字節(jié)，因而必須增加一個(gè)電信號(hào)對(duì)EDFA的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控?！獙?duì)于使用線路放大器的WDM系統(tǒng)需要一個(gè)額外的光監(jiān)控通路，這個(gè)通路能在每個(gè)線路光放大器處進(jìn)行上下?！O(jiān)控通路的接口參數(shù)見(jiàn)表2。——，在snl1層實(shí)施的1＋1保護(hù)——這種保護(hù)系統(tǒng)機(jī)制與SDH系統(tǒng)的：1+1MSP類似，所有的系統(tǒng)設(shè)備都需要有備份。這種方式的可靠性比較高，但是成本也高?！硗庖环N方式是基于單個(gè)波長(zhǎng)、同一WDM系統(tǒng)內(nèi)1