光分插復(fù)用與波分復(fù)用通信系統(tǒng)實驗

1、67實驗二十二光分插復(fù)用與波分復(fù)用通信系統(tǒng)實驗實驗序號No:225050光分插復(fù)用與波分復(fù)用通信系統(tǒng)OpticaAdd-drop Multiplex ing an dOWtele ngth Divisi on Multiplex ing Communi cati on System實驗簡介波分復(fù)用技術(shù)（WDM ）是在一根 光纖中同時傳輸多 個波長光信號的技 術(shù)。在發(fā)送端將不同 波長的光信號組合 起來（復(fù)用），耦合 到光纜線路上的同 一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復(fù)用），將復(fù)原信號送入不同的終端。技術(shù)主要有：粗波分復(fù)用（CWDM），密集波分復(fù)用（DWDM ）和光頻分復(fù)用

2、（OFDM ）。、實驗?zāi)康?）了解光分插復(fù)用與波分復(fù)用通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理；2）通過對不同隔離度的波分復(fù)用器件的使用，了解波分復(fù)用器件對系統(tǒng) 性能的影響。二、實驗原理光纖通信發(fā)展多年以來，傳統(tǒng)的電時分復(fù)用光通信系統(tǒng)的速率幾乎以每10年100倍的速度穩(wěn)定增長，但其發(fā)展速度最終受到電子器件速率瓶頸的限 制，在40Gbit/s以上很難實現(xiàn)。光纖的帶寬（如朗訊的全波光纖和康寧的城 域網(wǎng)光纖）和色散指標(biāo)（如G653，G655）的不斷提高以及各種光纖放大器技 術(shù)的不斷進步，大力促進了波分復(fù)用技術(shù)（ WDM ）的發(fā)展，以較低的成本較 #簡單的結(jié)構(gòu)形式成幾倍、數(shù)十倍地擴大單根光纖地傳輸容量，逐步成為未來

3、寬帶光網(wǎng)絡(luò)中的主導(dǎo)技術(shù)。波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來（復(fù)用），并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開（解復(fù)用）， 并作進一步處理，恢復(fù)出原信號送入不同的終端。目前波長域的復(fù)用技術(shù)主 要有三種：波分復(fù)用（WDM ），密集波分復(fù)用（DWDM ）和光頻分復(fù)用（OFDM ）。 三者本質(zhì)上都是波長的分割復(fù)用，不同的是復(fù)用信道的波長間隔不同，幾十 到幾百納米的稱為波分復(fù)用；0.8nm的整數(shù)倍的（0.8nm,1.6nm,2.4nm,3.2nm） 稱為密集波分復(fù)用；復(fù)用間隔僅為幾個 GHz至幾十G

4、Hz的稱之為光頻分復(fù) 用。WDM技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)升級、發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)（如CATV，HDTV和IP over WDM 等）、充分利用光纖的低損耗波段增加光纖的傳輸容量、實現(xiàn)超高速光纖通信 和全光通信具有十分重要的意義，目前“摻鉺光纖放大器（EDFA） +密集波分復(fù)用（DWDM ）+非零色散光纖（NZDSF）+光子集成（PIC）”正在成 為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。光分插復(fù)用（OADM ）是在采用 WDM技術(shù)于物理層之上構(gòu)建全光鏈路 時完成光上下路功能的節(jié)點單元技術(shù)，也就是說，從傳輸線路中有選擇地下 路（Drop）通往本地地光信號，同時上路（Add）本地用戶發(fā)往另一節(jié)點用 戶的光信號，而不

5、影響其它信道的傳輸，其在光域內(nèi)實現(xiàn)了傳統(tǒng)SDH設(shè)備中的電分插復(fù)用器在時域中的功能，但它更具透明性，可以處理任何格式和速率的信號。OADM結(jié)構(gòu)包括解復(fù)用、分插控制濾波單元及復(fù)用單元圖16-1是我們在本實驗中搭建的一個1310 nm&1550nm雙波長單纖單向帶有一個光上下路節(jié)點的波分復(fù)用系統(tǒng)。由1310 nm和1550nm光收發(fā)模塊、13/15WDM、光分插復(fù)用器、(1310nm2(1550nmultiplexerWDMFiberFiberWDMDemultiplexerOADMR1(1310nmBR2(1550nm69單模光纖等構(gòu)成。其基本工作過程是這樣的：1310nm和1550nm的

6、光載波通 過光發(fā)射模塊Ti和T2被調(diào)制成為兩路信號光，經(jīng)13/15WDM合波之后進入 單根傳輸光纖，由于在線路中途設(shè)置了一個針對1550nm的OADM節(jié)點，所 以當(dāng)兩光波傳輸?shù)竭@里時，1310的信號繼續(xù)傳輸，而1550信號被下載，進入 接收模塊R3 ;經(jīng)過信息提取和處理，也就是說，接收本地有用信息并加載本 地發(fā)往其它節(jié)點信息之后，經(jīng)發(fā)射模塊 T3將處理完的1550信號重新上載到 光纖線路中繼續(xù)傳輸。最后，兩路信號到達 C節(jié)點，進入接收模塊R1和R2。WDM系統(tǒng)性能指標(biāo)有很多，但光域的測試設(shè)備一般比較昂貴，因此在 本實驗中，我們準(zhǔn)備用功率計和偏振控制器測量 1310和1550信道的隔離度、 串?dāng)_

7、、偏振相關(guān)損耗等指標(biāo)。隔離度和串?dāng)_都是衡量信道之間互相干擾的參數(shù)。分波器中，每個輸出端口對應(yīng)一個特定的標(biāo)稱波長l j(j =1, 2,3n)，從第i路輸出端口測得的該路標(biāo) 稱信號的功率R(l i )與第j路輸出端口測得的串?dāng)_信號l i(j 1 i )的功率Pj (l i )之 間的比值，定義為第i路對第j路的隔離度；從第j路輸出端口測得的串?dāng)_信 號l i(j 1 i )的功率Pj (l i )與第i路輸出端口測得的該路信標(biāo)稱信號的功率 Pi (l i ) 之間的比值，定義為第i路對第j路的串?dāng)_?？傊?，隔離度與串?dāng)_是一對相關(guān) 聯(lián)的參數(shù)，A信道對B信道的隔離度與B信道對A信道的串?dāng)_用dB表示時 絕

8、對值相等，符號相反。偏振相關(guān)損耗(又稱極化相關(guān)損耗)指的是在分波器的輸入波長范圍內(nèi)， 由于極化狀態(tài)的改變造成的插入損耗的最大變化值。I p =10logio?a.m、三、實驗裝置本實驗所用裝置包括：1310nm和1550nm光接受和發(fā)射模塊；13/15WDM ;OADM ;單模光纖；偏振控制器；光功率計；20MHz示波器；裸纖適配器。實驗步驟1. B和C節(jié)點的眼圖觀測：按圖1所示連接各儀器，使光發(fā)射模塊Tl,2,3 開始工作，用20MHz示波器在B和C點通過光接受模塊R123觀察接收信號 的眼圖，體會光波分復(fù)用和分插復(fù)用的基本原理，更換更高隔離度的級聯(lián)型 WDM，了解波分復(fù)用器件對系統(tǒng)性能的影

9、響。2. 信道之間隔離度和串?dāng)_的測試：按圖16-2所示連接各裝置，首先接通1310nmLD，用光功率計在a點測試1310信道的輸出功率，記為P13;在b 點測試1550信道的輸出功率，記為P15,則P13與P15的比值就是15信道對13 信道的隔離度，用dB表示為10lg（P13/ P15），其相反數(shù)即13信道對15信道的串?dāng)_。將光源換成1550nm LD重復(fù)上述過程，測出13信道對15信道隔離度 和15信道對13信道的串?dāng)_。光功率計1310 nm LD1550nm LDa輩13/15WDM b1310 nm1550nm圖16-2 1310 nm及1550nm信道的隔離度和串?dāng)_3. 偏振相關(guān)損耗（PDL ）的測試：按圖16-3所示連接測試設(shè)備和儀表，圖中表示的是測試 1310 nm波長通 道的情況。首先開啟1310 nmLD光源稍候至穩(wěn)定狀態(tài)，然后通過調(diào)節(jié)偏振控 制器改變測試光信號的偏振狀態(tài)，并在每一偏振狀態(tài)下，用功率計分別測量 a, b兩點的功率，進而求出每一偏振態(tài)下的該信道的插入損耗（即a, b兩點的光功率差值），最后計算在不同偏振狀態(tài)下插入損耗的最大值與最