【正文】 上同時實 現(xiàn)對不同波長信道的高速數(shù)據(jù)的密集 OWDM 和全光纖復(fù)用。傳播的方向可以是同向的，也可以是反向的。目前多數(shù)的間隔是按照這個方法執(zhí)行的 由于信道間隔不同，目前的波分復(fù)用大體上分為三種情況：密集波分復(fù)用 (DWDM)、粗波分復(fù)用 (CWDM)和寬波分復(fù)用 (WWDM)，在頻寬 1000GHz 情況下，其波長間隔分別小于 8nm、50nm 和大于 50nm。Δλ 5。在發(fā)送端首先將來自各終端設(shè)備輸出的光信號，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器（ OTU）把符合 建議的非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換成具有穩(wěn)定的特定波長的光信號；利用合波器合成多通路光信號；通過光功率放大器（ BA）放大輸出多通路光信號。在接收端，信號在經(jīng)過前置放大器放大后，通過分波器分離成特定波長的光信道，要求接收機(jī)不僅要滿足對光信號要高度靈敏，還要能承受一定的噪聲，要有足夠的帶寬。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要通過傳輸開銷實現(xiàn)對 WDM 系統(tǒng)的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，是與光網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的高層管理系統(tǒng) 系統(tǒng) 構(gòu)成 描述 光纖 OWDM 通信系統(tǒng) 將由一系列新型全光纖器件構(gòu)成。下面 ,將對該系統(tǒng)所涉及的幾種重要的基礎(chǔ)性器件作一些概述 。只要引用適當(dāng)?shù)恼答?,激光放大器就會轉(zhuǎn)變?yōu)楣夂惫I(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 3 纖振蕩 7 器 ,即光纖激光器。輸出單頻激光 ,再經(jīng)過光隔離器 (ISO)就可輸出窄線寬、高功率、低噪聲的信號激光。2)光纖諧振腔的腔鏡可直接制作在光纖截面上 ,或采用光纖耦合器方式構(gòu)成諧振腔。因此光纖激光器可以設(shè)計得相當(dāng)小巧靈活 。與半導(dǎo)體激光器 (LD)相比 ,它有較高的光輸出功率、較低的相對強度噪聲 (RIN)、極窄的線寬。 用有效的 Er3+∶ Yb3+光纖研制出 mW 單頻激光器 ,其線寬小于 10 MHz 的分布反饋 (DFB)激光器。光纖激光器的優(yōu)點之一就是連續(xù)波長可調(diào)。光纖長幾厘米的光纖激光器在所加應(yīng)變?yōu)?1%時 ,其調(diào)諧 范圍（大于 10nm 小于 1~2nm）。不僅迅速地擴(kuò)大了光纖傳輸能力 ,而且對光 發(fā)送器、光接收器以及光中繼器的高速化具有強大的推動力。 EDFA 在 LD足夠大的輸出功率抽運下 ,能夠?qū)ΣㄩL m窗口的一定帶寬范圍內(nèi)提供穩(wěn)定可靠的增益。摻鉺光纖可以在幾個波長上被有效地激勵 [3,4]。該波長處的泵浦增益系數(shù)較高 ,而且其波長與現(xiàn)有實用化的 InGaAsP 激光器相匹配。但由于 980 nm 的 LD 性能還很不穩(wěn)定 ,獲得高功率泵浦源的技術(shù)比較困難 ,其長期壽命也是個問題。相對而言 , 1 480 nm 半導(dǎo)體激光管的性能較好 ,并且它和單模光纖的耦合效率也可達(dá)到 65%以上。 EDFA 高效率、高增益、低噪聲、寬頻帶、與偏振狀態(tài)無關(guān) ,易與傳輸光纖連接 ,連接損耗小。由此可構(gòu)成各種速率的 OWDM傳輸系統(tǒng) ,應(yīng)用靈活。通常為擴(kuò)展通信距離 ,必須以適當(dāng)?shù)姆绞窖a償光纖傳輸?shù)膿p耗 ,即在線路中插入必要的中繼系統(tǒng) (均采用光 電 光轉(zhuǎn)換形式的中繼器 ),即相當(dāng)于插入一對光端機(jī)?？墒构饫w線路中繼距離從現(xiàn)在的 30~50 km 擴(kuò)大到80~120 路是全光傳輸 ,整個線路的中間不需要任何光 /電和電 /光轉(zhuǎn)換 ,省去了電信號的處理和放大 ,大大簡化了系統(tǒng)裝置 ,減少了器件 ,提高了系統(tǒng)的可靠性。即多路光載波只需同一 EDFA,非常經(jīng)濟(jì)。實際上 OWDM 技術(shù)的關(guān)鍵之一是選用高性能的光波分復(fù)用器。目前通常使用的 OWDM 器件可分為利用熔融拉錐技術(shù)制備的光纖型波分復(fù)用器 。利用閃耀光柵的分光原理制備的光柵型波分復(fù)用器以及導(dǎo)波干涉型波分復(fù)用器等。而光柵型波分復(fù)用器復(fù)用度雖高 ,但技術(shù)復(fù)雜。其最大中心反射率可高可低 ,最高可接近 100%.FBG 的反射帶寬 (FWHM)有大的制造調(diào)節(jié)范圍。由于 FBG 具有很好的選頻作用 ,故這一器件在頻域中呈現(xiàn)出豐富多彩的傳輸特性 ,能研制出性能優(yōu)異的光纖帶通濾波器以及各種全光纖集成器件。利用 FBG 反射 Bragg 共振波長附近的光 ,將其與 3 dB 光纖環(huán)路器相組合，既可得到在 OWDM 系統(tǒng)中具有重要作用的功能性器件 FBG 濾波器。美國 ATamp。 1989 年 Meltz 等人首次利用紫外光寫入法研制成功 FBG 濾波器 [6]。其制作工藝簡單 ,重復(fù)性好 ,可以靈活寫入任何波長。中心波長 500~1 600 nm,反射率為 %~99%, FWFM為 ~20 nm[8]。中科院上海光機(jī)所研制的 FBG 濾波器中心波長 1 nm,帶寬 1 nm,信道隔離度 dB,傳輸損耗低于 dB(見趙浩 ,丁浩 ,劉斌等 .光纖光折變光柵型光通信濾波器 .深圳 :深圳大學(xué) ,全國光電子學(xué)年會論文集 , 1996, 179)。因此 ,為了現(xiàn)高速檢測 ,需要研究新型的 ,降低雪崩上升時間以及改進(jìn)結(jié)構(gòu)、材料方面入手。因無倍增作用 ,接收靈敏度低。其中 EDFA 承擔(dān)接收回路的預(yù)放功能 ,減輕了接收電路的負(fù)擔(dān)。信道寬度是指分配給某一特定光源的波長范圍。在滿足復(fù)用信道數(shù)量的前提下 ,光源的信道寬度應(yīng)足夠?qū)?,即相鄰光源之間的波長間隔應(yīng)足夠大 ,才能避免不同信道發(fā)射源之間的串?dāng)_。包括 FBG濾波器自身的固有損耗以及 FBG濾波器與光纖的連接損耗。通常采用比較法測量。在相同的測試條件下 ,測出其輸出功率 入損耗 LI= 10 lg(P2/P1) FBG 濾波器型 OWDM 插入損耗較低 ,通常在 1 dB 以下。這是系統(tǒng)最重要的性能指標(biāo)。原則上隔離度大一些好 ,但具體允許值隨用途的不同而定。因此 ,對于信道間隔離度要求不太高。因此 ,對接收端 FBG濾波器隔 離度要求較高。對于具有有效的帶通和通道插入功能的 FBG濾波器來說 ,由于光纖環(huán)路器輸入端口到輸出端口的隔離度足夠大 ,所以信道隔離度主要由FBG 反射譜中對非 Bragg 波長的反射決定。因此 ,有必要提高 FBG 濾波器的尖銳濾波特性 ,即波長選擇能力 ,以減小串?dāng)_。使用窄帶型 FBG濾波器也可進(jìn)一步抑制頻帶外的信號 ,從而減少散粒噪聲。如圖 1 所示 ,對波長λ 2 的信道 ,相鄰信道波長為λ 1 和λ n 的信號光 ,經(jīng)復(fù)用和解復(fù)用后 ,在接收端測出第 n路和第 n1 路信道的出纖功率分別為 P(n)λ n(信號功率 )和 P(n1)λ n(串?dāng)_功率 )。 湖北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 7 波分復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點 及其特點 WDM 技術(shù)之所以在近幾年得到迅猛發(fā)展是因為它具有下 述優(yōu)點： （ 1）充分挖掘光纖的巨大帶寬資源。 （ 2）同時傳輸多種不同類型的信號由于 WDM 技術(shù)使用的各波長的信道相互獨立，因而可以傳輸特性和速率完全不同的信號，完成各種電信業(yè)務(wù)信號和綜合傳輸，如 PDH 信號和 SDH 信號、數(shù)字信號和模擬信號、多種業(yè)務(wù)（音頻、視頻、數(shù)據(jù)等）的混合傳輸?shù)取? （ 4）降低器件的超高速要求隨著傳輸速率的不斷提高，許多光電器件的響應(yīng)速度已明顯不足，使用 WDM 技術(shù)可降低對一些器件在性能上的極高要求，同時又可實現(xiàn)大容量傳輸。可以利用 WDM 技術(shù)選擇路 由，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復(fù)，從而實現(xiàn)未來的透明、靈活、經(jīng)濟(jì)且具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。也正是由于波分復(fù)用技術(shù)，不同體制的信號如語音、文字、圖形、視頻等才有可能在一起傳輸。武漢郵電科學(xué)研究院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、郵電部無所機(jī)構(gòu)先后進(jìn)行了傳輸 實驗或建設(shè)試驗工程。并且容量為 40（ 10Gbit/s）的 WDM 系統(tǒng)也進(jìn)行了傳輸實驗，更高技術(shù)水平的 WDM 系統(tǒng)正在實驗當(dāng)中。目前數(shù)百吉比特每秒的 WDM 系統(tǒng)已近在網(wǎng)絡(luò)中實際運行， 2021 年 4 月 19 日，武漢郵電科學(xué)研究所承擔(dān)的國家 863 重大項目 32 10Gbit/s SDH 波分復(fù) 用系統(tǒng)在廣西南寧通過了國家驗收。進(jìn)入 21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。 通信的發(fā)展過程是以不斷提高載波頻率來擴(kuò)大通信容量的過程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標(biāo)，也 是通信發(fā)展的必然方向。 光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優(yōu)點在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。 光纖傳輸系統(tǒng)主要由：光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光纜傳輸線路、光中繼器和各種無源 光器件 構(gòu)成。 它適合于光纖模擬通信系統(tǒng)中，而且也適用于光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，電信號處理是指對基帶信號進(jìn)行放大、取樣、量化，即脈沖編碼調(diào)制（ PCM ）和線路碼型編碼處理等，而電信號反處理也是發(fā)端的逆過程。 以 WDM 技術(shù)為基礎(chǔ)的具有分插復(fù)用功能和交叉連接功能的光傳輸網(wǎng)具有易于重構(gòu)、良好的擴(kuò)展性等巨大優(yōu)勢，已成為未來高速傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，但在真正實現(xiàn)之前，還必須解決下列問題。如果 WDM 系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)管理，將很難在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模采用。但到目前為止，相關(guān)的運行維護(hù)軟件仍不成熟；在性能管理方面， WDM 系統(tǒng)使用模擬方式復(fù)用及放大光信號，因此常用的比特誤碼率并不適用于衡量 WDM 的業(yè)務(wù)質(zhì)量，必須尋找一個新的參數(shù)來準(zhǔn)確衡量網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)質(zhì)量等。為了保證 WDM 系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模實施，需保證 WDM 系統(tǒng)間的互操作性以及 WDM 系統(tǒng) 與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通，因此應(yīng)加強光接口設(shè)備的研究。對于一些大的運營公司來說，在網(wǎng)絡(luò)中處理幾個不同的激光器就已經(jīng)非常棘手了，更不用說幾十路光信號了。 任何一種 技術(shù) 體系都必須不斷的發(fā)展 ,來滿足用戶不斷的需求 ,光纖 通信 技術(shù) 也不例外。主要體現(xiàn)在 :單纖雙向傳輸 技術(shù) 、 光纖 到戶 (FTTH)接入技術(shù) 、骨干節(jié)點的光交換 技術(shù) 和研發(fā)集成光電子器件等方面。以湖北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 10 前為了節(jié)約 光纖 資源 ,我們不斷在 光纖 傳輸容量上下工夫 ,從 PDH 的 8M、 34M、 140M 到 SDH的 155M、 622M、 、 10G 再到 WDM 的 320G、 1600G 等 ，光纖的傳輸容量不斷增大，從理論上講光纖的傳輸容量是無限的，但受到設(shè)備器件的限制，傳輸容量大大降低，達(dá)不到理論效果。對于現(xiàn)存的無數(shù)個龐大的光纖通信傳送網(wǎng)來說，可以節(jié)約的光纖資源是可像而知的。目前單纖雙向傳輸技術(shù)已有實用，但主要用在光纖末端 接入設(shè)備 :PON 無源光網(wǎng)絡(luò) 單纖光收發(fā)器等設(shè)備，骨干傳送網(wǎng)上暫時還沒有用到這個技術(shù)。 2 光纖到戶（ FTTH）接入技術(shù) 根據(jù)社會發(fā)展形勢， HDTV 高清數(shù)字電視是將來的主流業(yè)務(wù)，怎么實現(xiàn)，就要靠帶寬豐富的 FTTH 技術(shù)?？梢哉J(rèn)為 HDTV 是 FTTH 的主要推動力，即 HDTV 業(yè)務(wù)到來時，非 FTTH 不可。 3 骨干節(jié)點的光交換技術(shù) 光交換實際上 可表示為：光纖通信傳輸 +J 交換?，F(xiàn)在正在開發(fā)大容量的光開關(guān)器件，用來實現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，具有代表性的是 ASON———— 自動交換網(wǎng)絡(luò)。如用于保護(hù)，下路和小量通路調(diào)度等，一般采用機(jī)械光開關(guān)，熱光開關(guān)來實現(xiàn)，通路數(shù)一般在 816 個。技術(shù)成熟的自動交換的光網(wǎng)絡(luò)ASON，是光纖通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向。集成的小通道光開關(guān)和屬于 PLO 技術(shù)的 AWG 有所突破。如果我湖北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 11 們不迎頭趕上，就會重復(fù)如同微電子落后的被動局面。 湖北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 12 第四章 光纖通信技術(shù) 的研究現(xiàn)狀與 前景 光纖通信自從問世以來，給整個通信領(lǐng)域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從 1980年到 2021 年這 20 年間增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的 10年中大約提高了 100 倍。 一、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀 光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。 波分復(fù)用 WDM（ Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。自從上個世紀(jì)末，波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應(yīng)用。 DWDM光纖通信系統(tǒng)極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信網(wǎng)的瓶頸問題。以 10Gbit/s為基礎(chǔ)的 DWDM 系統(tǒng)已逐漸成為核心網(wǎng)的主流。 與此同時，隨著波分復(fù)用技術(shù)從長途網(wǎng)向城域網(wǎng)擴(kuò)展，粗波分復(fù)用 CWDM（ Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)應(yīng)運而生。 光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的 “最后一公里 ”。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有 FTTB、 FTTC、 FTTCab和 FTTH 等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱 FTTx。我國從 2021 年起 ，在 “863”項目的推動下，開始了 FTTH 的應(yīng)用和推廣