光纖通信-ch8 光復(fù)用技術(shù)

第八章光復(fù)用技術(shù)光纖通信單信道實(shí)用化系統(tǒng)的傳輸速率已從1976年的45Mbit/s發(fā)展到現(xiàn)在的10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s。線路的利用率得到很大的提高，但與光纖巨大的帶寬潛力相比還微不足道。40Gbit/s和100Gbit/s指單信道速率，是通過對(duì)電信號(hào)的時(shí)分復(fù)用達(dá)到的。目前光纖的使用率光纖傳輸系統(tǒng)光纖巨大的帶寬潛力：從1310nm附近到1550nm附近的帶寬總和50THz。單信道：只利用了一個(gè)波長(zhǎng)（頻率1014Hz）。充分利用帶寬→波分復(fù)用光纖的巨大帶寬G.653G.652波長(zhǎng)nm1310nm

波段1550nm

波段衰耗SCL光纖的各個(gè)通信窗口更詳細(xì)的光纖通信窗口社會(huì)需求三網(wǎng)融合：指電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)改造，能夠提供包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合多媒體的通信業(yè)務(wù)。并不意味著電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一。

以后，手機(jī)可以看電視、上網(wǎng)，電視可以打電話、上網(wǎng)，電腦也可以打電話、看電視。三者之間相互交叉,形成你中有我、我中有你的格局?；ヂ?lián)網(wǎng)電視、互聯(lián)網(wǎng)視頻----剛性需求；云計(jì)算----對(duì)上行速率要求高；etc；光進(jìn)銅退----近年來(lái)，國(guó)際上銅的價(jià)格飛漲。→這些需求促進(jìn)寬帶化（速率提高）。

尤其是金融危機(jī)后，寬帶化更成為一個(gè)重點(diǎn)。各國(guó)政府都在提計(jì)劃。e.g.日本政府要求NTT：即使虧本，也要在農(nóng)村地區(qū)推廣FTTH。中國(guó)現(xiàn)在平均網(wǎng)速0.86Mb/s，韓國(guó)17Mb/s，香港8Mb/s，世界平均1.8Mb/s。提高速率，實(shí)現(xiàn)寬帶化復(fù)用技術(shù)8.1光復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)：為提高通信線路的利用率，而采用的在同一傳輸線路上同時(shí)傳輸多路不同信號(hào)且互不干擾的技術(shù)。本章介紹：光時(shí)分復(fù)用、光碼分復(fù)用、光副載波復(fù)用、波分復(fù)用和光頻分復(fù)用等幾種常用光復(fù)用技術(shù)。

電的時(shí)分復(fù)用（ETDM）是一種成熟的技術(shù)，已在通信領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著通信速率的提高，容量的擴(kuò)大，其性能受到一系列因素的限制。這些因素主要是：數(shù)字集成電路的速率（電子電路的速率形成了“瓶頸”

）、高功率低噪聲線性放大器的速率、激光器和調(diào)制器的調(diào)制帶寬等。這些因素導(dǎo)致以電的時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)的強(qiáng)度調(diào)制----直接檢測(cè)光通信系統(tǒng)的最高商用化速率約在10～40Gb/s左右。雖然依靠電處理技術(shù)的進(jìn)步提高單信道傳輸速率已不現(xiàn)實(shí)，但在光路部分還有潛力可挖。光時(shí)分復(fù)用（OTDM）就是使設(shè)備中的電子電路只工作在相對(duì)較低的速率上，從而避開了電子設(shè)備對(duì)提高速率的限制，達(dá)到擴(kuò)容的目的。

8.1.1光時(shí)分復(fù)用技術(shù)（OTDM）

光時(shí)分復(fù)用(OTDM)：利用光學(xué)的方法（e.g.高速光調(diào)制or高速光開關(guān)）將多路經(jīng)過電時(shí)分復(fù)用后的光信號(hào)（已經(jīng)由電信號(hào)變成光信號(hào)）在時(shí)域里復(fù)用到一路上，成為更高速率的光信號(hào)。一般單波長(zhǎng)的承載速率可達(dá)100Gb/s，克服了目前的電子學(xué)瓶頸帶來(lái)的速率限制。原理：在發(fā)送端的同一光波波長(zhǎng)上，把時(shí)間周期性地分成幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙。再根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使每個(gè)信源在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向信道發(fā)送信號(hào)。在接受端同步的條件下，分別向各個(gè)時(shí)隙內(nèi)取回各自的信號(hào)，而互不干擾。圖：OTDM傳輸系統(tǒng)原理

OTDM傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：超短光脈沖發(fā)生技術(shù)、全光時(shí)分復(fù)用／解復(fù)用技術(shù)和超高速定時(shí)提取技術(shù)等。8.1.2光副載波復(fù)用（OSCM）將基帶信號(hào)首先調(diào)制到GHz（微波頻率）的副載波（電載波）上，再把副載波調(diào)制到100THz的光載波上。每個(gè)信道具有不同的副載波頻率（頻分復(fù)用），占據(jù)光載波附近光譜的不同部分，從而保證各信道上信號(hào)互不干擾。原理:副載波信道的復(fù)用和解復(fù)用是在電域而不是在光域進(jìn)行的，因此，副載波復(fù)用具有幾個(gè)信道能夠共用一個(gè)價(jià)格昂貴的光器件，降低設(shè)備成本。注意：

因?yàn)楦陛d波所傳輸?shù)男盘?hào)之間相互無(wú)關(guān)，彼此獨(dú)立，故可實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字以及圖像信號(hào)的兼容，適用于用戶接入網(wǎng)的CATV多頻道的傳輸系統(tǒng)之中。

要想更多地利用光纖的帶寬，副載波復(fù)用技術(shù)可以與波分復(fù)用技術(shù)聯(lián)合使用?？偨Y(jié)：每個(gè)信道或占有一個(gè)給定的波長(zhǎng)、頻率；或占有一個(gè)給定的時(shí)隙。并且，光復(fù)用和電復(fù)用結(jié)合。8.1.3光碼分復(fù)用技術(shù)（OCDM）每個(gè)信道不是占有一個(gè)給定的波長(zhǎng)、頻率；或占有一個(gè)給定的時(shí)隙，而是以一個(gè)特有的編碼脈沖序列方式來(lái)傳送其比特信息。也即，不同信道的信號(hào)用互成正交的不同碼序列來(lái)填充，再調(diào)制到同一光波上在光纖信道中傳輸，接受端用與發(fā)送方向相同的碼序列進(jìn)行相關(guān)接受，即可恢復(fù)出原信道的信號(hào)。由于采用的是正交碼,相關(guān)接受時(shí)不會(huì)產(chǎn)生相互干擾。原理:改善網(wǎng)絡(luò)性能，提高網(wǎng)絡(luò)通信容量，提高系統(tǒng)信噪比，增強(qiáng)系統(tǒng)保密性，增加網(wǎng)絡(luò)靈活性。優(yōu)點(diǎn):非相干光CDM:正交碼數(shù)量有限，碼間干擾大;相干光CDM:激光源頻率穩(wěn)定性差，光纖極化態(tài)不穩(wěn)定，光脈沖相位難以控制問題:8.1.4光波分復(fù)用技術(shù)（WDM）WDM是在一光纖芯中同時(shí)傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)。原理:

在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來(lái)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，

在接受端將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。它是目前研究最多，發(fā)展最快，應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。

圖7.6中心波長(zhǎng)在1.3μm和1.55μm的硅光纖低損耗傳輸窗口

(插圖表示1.55μm傳輸窗口的多信道復(fù)用)超長(zhǎng)距離（全光無(wú)中繼）Corvis：160()2.5(Gb/s)3200(km)(Chicago-Seattle)Alcatel:48()10(Gb/s)4000(km)超高密度Nortel、Sycamore：160()10(Gb/s)Lucent:1022()；Essex:4000()

超大容量Siemens:7.04Tb/s(17640G)50kmNEC:3.2Tb/s(16020G)1500kmDWDM的報(bào)導(dǎo)

復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)也在不斷增長(zhǎng)。1997年BellLabs創(chuàng)造的最高記錄是206個(gè)，到1999年11月，又實(shí)現(xiàn)了超密集波分復(fù)用（UDWDM，1022個(gè)波道），波長(zhǎng)間隔為10GHz。最近，Essex宣稱實(shí)現(xiàn)了4000個(gè)信道的DWDM系統(tǒng)，信道間隔為1GHz，相當(dāng)于0.008nm，而Avanex又宣布他們已掌握了信道間隔為0.0032nm的技術(shù)，這些技術(shù)為大容量吉比特以太網(wǎng)和城域網(wǎng)的發(fā)展提供了有力的支持。

在超長(zhǎng)距離方面，Corvis公司的160×2.5Gbit／s系統(tǒng)從芝加哥傳輸?shù)轿餮艌D，總長(zhǎng)度3200km；而在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)路實(shí)驗(yàn)方面，OFC2000上報(bào)道的NEC的3.2Tbit／s系統(tǒng)和Tyco的1.8Tbit／s系統(tǒng)分別傳輸了1500km和7000km。

發(fā)表于2001-7-16

WDM和EDFA的迅速實(shí)用化，為高速率、大容量信息的長(zhǎng)距離傳輸提供了易于實(shí)現(xiàn)的方案，使通信網(wǎng)的傳輸容量極大地增加。而傳輸容量的增長(zhǎng)又給交換節(jié)點(diǎn)帶來(lái)巨大的壓力和急待變革的動(dòng)力，從而激發(fā)了以波長(zhǎng)選路為基礎(chǔ)的全光通信網(wǎng)的發(fā)展。在WDM傳輸系統(tǒng)應(yīng)用過程中，人們發(fā)現(xiàn)，WDM技術(shù)在提高傳輸能力的同時(shí)，還有強(qiáng)大、靈活的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，可以形成具有高度靈活性和生存性的全光網(wǎng)絡(luò)（ITU-T定義為光傳送網(wǎng)）?？梢哉f，WDM對(duì)整個(gè)通信網(wǎng)產(chǎn)生長(zhǎng)期、深遠(yuǎn)的影響。

充分利用光纖的低損耗波段，大大增加光纖的傳輸容量，降低成本；

對(duì)各信道傳輸?shù)男盘?hào)的速率，格式具有透明性（附錄），有利于數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的兼容；節(jié)省光纖和光中繼器，便于對(duì)已建成系統(tǒng)的擴(kuò)容；可以提供波長(zhǎng)選路，使建立具有高度生存性和靈活性的WDM全光通信網(wǎng)成為可能。

WDM的主要優(yōu)點(diǎn)：8.1.5光頻分復(fù)用技術(shù)（FDM）

為了進(jìn)一步提高光線帶寬利用率，相鄰兩光載波的間隔將越來(lái)越小。一般認(rèn)為，當(dāng)相鄰光載波的間隔小到0.1nm(10GHz)以下時(shí)，此時(shí)的復(fù)用稱為光頻分復(fù)用，它與波分復(fù)用在本質(zhì)上沒有區(qū)別。當(dāng)光載波的間隔比較大時(shí)，用波長(zhǎng)衡量比較方便，稱之為波分復(fù)用;當(dāng)光載波的間隔比較小時(shí)，用頻率衡量比較方便，稱之為頻分復(fù)用?？偨Y(jié)

相對(duì)于光纖巨大的帶寬潛能，單獨(dú)采用某一復(fù)用技術(shù)還只能利用光纖的很小一部分帶寬資源，因此，可以復(fù)合采用幾種復(fù)用技術(shù)。e.g.在每個(gè)時(shí)隙先采用碼分復(fù)用，再采用時(shí)分復(fù)用，然后將時(shí)分復(fù)用后的信號(hào)再調(diào)制在不同的波長(zhǎng)上。這是一種趨勢(shì)，也是充分利用光纖帶寬行之有效的方法。8.3密集波分復(fù)用技術(shù)EDFAbandwidth:1530-1565nm（35nm）CWDM(coarseWDM)-MANDWDM(denseWDM)-WANCWDM:channelspacing>=3.2nm(e.g.3.2nm,correspondingto8channelsinc-bandofEDFA)DWDM:channelspacing<1.6nm(?)1.6nm–200GHz0.8nm–100GHz0.4nm–50GHzAdvantage:

ultra-DWDMLucent:1022

λin1fiber,channelspaing10GHz(~0.1nm)LMGR(Canada,2000):65536

λ

in1fiber,using“聲控光波”專利8.3.1WDM系統(tǒng)基本類型

雙纖單向傳輸，單纖雙向傳輸圖7.7雙纖單向WDM傳輸圖7.8單纖雙向WDM傳輸DWDM光纖傳輸系統(tǒng)色散補(bǔ)償OMUXODMUXOA光發(fā)送光發(fā)送光發(fā)送λ１λ２λΝ光接收光接收光接收λ１λ２λΝ正色散光纖負(fù)色散、大光斑光纖8.3.2WDM系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與工作原理實(shí)際的WDM系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如下圖所示。光監(jiān)控信道：監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況。光監(jiān)控信號(hào)波長(zhǎng)：1510nm光監(jiān)控信道傳遞：光監(jiān)控信號(hào)

＋幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)、網(wǎng)管開銷字節(jié)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)：通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)，或接受來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的開銷字節(jié)對(duì)

WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)（如TMN）相連。4.3.波分復(fù)用/解復(fù)用器（p.79）4.3.1波分復(fù)用/解復(fù)用器的原理與分類WDM的制作與結(jié)構(gòu)：WDM器件色散元件棱鏡光柵傳統(tǒng)光柵光纖光柵波導(dǎo)陣列光柵干涉元件帶通濾波器截止型濾波器限波濾波器光耦合器+超窄帶濾波器（密集型）全光纖型（熔融拉錐方法）偏振無(wú)關(guān)器件偏振相關(guān)器件平面光柵凹面光柵一般帶寬超窄帶WDM的制作與結(jié)構(gòu)

目前，WDM復(fù)用系統(tǒng)中常用的復(fù)用，解復(fù)用器主要有光柵型、陣列波導(dǎo)光柵型、干涉膜濾波器型和光纖方向耦合器型。1，221直通臂耦合臂1

21212121

21

21

21

2公共臂1.光纖耦合器熔錐光纖型耦合器/波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)和特性P1(z)最大，P2(z)為零。(2)且(1)P1(λ1)最大，P2(λ1)為零；但P1(λ2)為零，P2(λ2)最大。(對(duì)于同一個(gè)長(zhǎng)度z)

熔錐型WDM器件的特點(diǎn)是插入損耗低（最大值<5dB，典型0.2dB），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，一般不用在目前的密集波分復(fù)用系統(tǒng)中（<8波）。

在其他類型的波分復(fù)用系統(tǒng)逐漸商品化后，這種結(jié)構(gòu)將不會(huì)再作為波分復(fù)用器使用，作為耦合器在WDM系統(tǒng)中則大量被采用。2.光柵型：

光柵是能等寬等間隔地分割入射波前的、具有空間周期性結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件。常作為色散元件來(lái)分離不同波長(zhǎng)的譜線。光柵分透射光柵和反射光柵兩類。

閃耀光柵是反射光柵的一種，有較高的能量利用率，凹面反射光柵能自動(dòng)聚焦成像。根據(jù)制作方法的不同，可劃分線光柵、復(fù)制光柵和全息光柵3種。所有光柵的基本原理均相同.

以平面透射光柵為例，在平板玻璃上用金剛石刻刀刻劃等寬等間距的平行刻線，未刻部分能透光，刻劃部分因漫反射而不透光，這等效于大量等寬等間距的平行狹縫。。原理：利用多縫衍射原理使光發(fā)生色散（分解為光譜－不同波長(zhǎng)成分以不同的角度出射）經(jīng)過光柵的所有光波，進(jìn)行相干疊加。光柵的每一個(gè)單元，是次波的疊加，按單縫衍射分析；不同單元之間，是分立衍射波之間的疊加，按多光束干涉分析。

光柵衍射是單縫衍射和縫間光線干涉兩種效應(yīng)的疊加亮紋的位置決定于縫間光線干涉的結(jié)果?？p數(shù)N=5

時(shí)光柵衍射的光強(qiáng)分布圖包絡(luò)線為單縫衍射的光強(qiáng)分布圖k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6j=0j=0閃耀光柵除閃耀光柵的閃耀波長(zhǎng)外，其它的波長(zhǎng)也有足夠的強(qiáng)度閃耀光柵體光柵型:輸入光1432衍射光柵型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖光纖透鏡光柵1231231+2+31+2+31+2+3123采用棒透鏡的光柵型WDM光纖棒透鏡光柵1+2+31231+2+3123輸入光纖λ1+λ2+

λ3……輸出光纖：每個(gè)λ占據(jù)一根光纖陣列波導(dǎo)光柵型(AWG-arrayedwaveguidegrating)－未來(lái)方向：

輸入耦合器將某個(gè)輸入端口的輸入信號(hào)分成m部分，它們之間的相對(duì)相位由從輸入波導(dǎo)到陣列波導(dǎo)在輸入耦合器中傳輸?shù)木嚯x來(lái)決定，輸入波導(dǎo)i和陣列波導(dǎo)k之間的距離用表示，陣列波導(dǎo)k的長(zhǎng)度比陣列波導(dǎo)(k-1)的長(zhǎng)度長(zhǎng)ΔL，同樣陣列波導(dǎo)k和輸出波導(dǎo)j之間距離用表示。AWG的工作原理：

設(shè)AWG的輸入端口數(shù)和輸出端口數(shù)均為n，輸入耦合器為n×m形式，輸出耦合器為m×n形式，輸入和輸出耦合器之間由m個(gè)波導(dǎo)連接，每相鄰波導(dǎo)的長(zhǎng)度差均為ΔL。MZI是AWG在n=m=2情形下的特例。

因此，光信號(hào)從輸入波導(dǎo)i到輸出波導(dǎo)j，經(jīng)歷了i與j之間m條不同通路后的相對(duì)相位為：

其中n1為輸入和輸出耦合器的折射率，n2為陣列波導(dǎo)的折射率，λ為光信號(hào)的波長(zhǎng)。在輸入波導(dǎo)i的光信號(hào)的波長(zhǎng)中,滿足Φijk為2π的整數(shù)倍的波長(zhǎng)將在輸出波導(dǎo)j輸出。于是，通過適當(dāng)設(shè)計(jì)，可以做成1×n波分解復(fù)用器和n×1波分復(fù)用器。如果設(shè)計(jì)輸入耦合器和輸出耦合器滿足dinik=dini+kδini和doutkj=doutj+kδoutj則有

在輸入波導(dǎo)i輸入的那些波長(zhǎng)中若滿足：n1δini+n2ΔL+n1δoutj=pλ，p為整數(shù)，則波長(zhǎng)為λ的光將在輸出波導(dǎo)j輸出。

ArrayWaveguideGrating(AWG)l1al3al2al4al1bl3bl2bl4bl1cl3cl2cl4cl1dl3dl2dl4dl1al3cl2dl4bl1bl3dl2al4cl1cl3al2bl4dl1dl3bl2cl4aRows....translateinto....columnsIfonlyoneinputisused:wavelengthdemultiplexer!AWG12341234123412341234123412341234AWG組合分配功能

－－靜態(tài)波長(zhǎng)路由器(wavelengthrouter)

圖：波長(zhǎng)路由器中應(yīng)用

波長(zhǎng)路由器l1,l2,l3,l4l1,l2,l3,l411112222l1,l2,l3,l42112l1,l2,l3,l41221

波長(zhǎng)路由器是波長(zhǎng)選路網(wǎng)絡(luò)(WavelengthRoutingNetwork)中的關(guān)鍵部件，其功能可由下圖的例子說明

它有兩個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，每路輸入都載有一組λ1,λ2,λ3和λ4WDM信號(hào)。

如果用來(lái)標(biāo)記第i輸入鏈路上的波長(zhǎng)λj,則路由器的輸入端口1上的波長(zhǎng)記為、、、,輸入端口2上的波長(zhǎng)記為、、、。

在輸入端口1上的波長(zhǎng)中，如果和由輸出端口1輸出，則和由輸出端口2輸出；在輸入端口2上的波長(zhǎng)中，如果和由輸出端口2輸出，則和由輸出端口1輸出，這樣，我們就稱路由器交換了波長(zhǎng)λ1和λ4。

在本例中，波長(zhǎng)路由器只有兩個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，每一路上只有4個(gè)波長(zhǎng)，但是在一般情況下，輸入和輸出的端口數(shù)是N(≥2)，并且每一端口的波長(zhǎng)數(shù)是W(≥2)。如果一個(gè)波長(zhǎng)路由器的路由方式不隨時(shí)間變化，就稱為靜態(tài)路由器；路由方式隨時(shí)間變化，則稱之為動(dòng)態(tài)路由器。

靜態(tài)路由器可以用波分復(fù)用器來(lái)構(gòu)成，如下圖所示。

波長(zhǎng)分插復(fù)用器可以看成是波長(zhǎng)路由器的簡(jiǎn)化形式，它只有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，再加上一個(gè)用于分插波長(zhǎng)的本地端口。UCSBclaimsall-opticalrouteradvance

Theworld'sfirstmonolithictunableopticalrouteronasingleindium-phosphide(InP)chip,anddemonstratederror-freeoperationat40

Gbit/sperchannel.The4.25

mm

x

14.5

mmdeviceintegrateseighttunablewavelengthconverterstogetherwithanarrayedwaveguidegratingrouter(AWGR),whichareusedtodirectpacketsthroughtherouteraccordingtotheirwavelength.

Apr22,2009

/cws/article/tech/38779光纖光柵型:布拉格光柵1—161—1516窄帶高反射BraggCondition:光纖光柵的應(yīng)用16161—15、161—15、16FBG環(huán)形器16161616OpticalAdd/DropMultiplexer（OADM光分插復(fù)用器）OADM:OpticalAdd-DropMultiplexer光插分復(fù)用器

光插分復(fù)用器(OADM)是一種將不同的光信道混合并傳送到或傳送出單個(gè)光纖的WDM系統(tǒng)中使用的光多路技術(shù)設(shè)備。它可以將一個(gè)或多個(gè)新波長(zhǎng)通道加入到一個(gè)現(xiàn)存的多波長(zhǎng)WDM信號(hào)，或清除（放棄）一個(gè)或多個(gè)信道，并將這些信號(hào)傳送到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通道中。用DWDM+光開關(guān)可構(gòu)成OADM、OXC等光交換系統(tǒng)本節(jié)點(diǎn)信息輸入光纖1234DEMMUX輸出光纖123411223344RXTX光纖光柵產(chǎn)品：

總的來(lái)看，光柵型WDM器件具有優(yōu)良的波長(zhǎng)選擇特性，可以使波長(zhǎng)間隔縮小到數(shù)nm到0.51nm左右，已能實(shí)現(xiàn)32～131個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)用。介質(zhì)膜型（DTF）

利用不同結(jié)構(gòu)的介質(zhì)膜具有不同的濾光特性，來(lái)實(shí)現(xiàn)合分波。

優(yōu)點(diǎn)：插入損耗低（<

7dB）；溫度特性好（0.3pm/oC）。

缺點(diǎn)：分辨率、隔離度不很高。（僅可用于16通道以下）；

插損隨通道數(shù)增加而增加。DTF結(jié)構(gòu)示意圖入射光介質(zhì)膜1介質(zhì)膜2介質(zhì)膜3介質(zhì)膜4自聚焦棒光2光3光4光一種干涉濾光膜型波分復(fù)用器：輸入光纖14320(監(jiān)管信道)干涉濾光膜另一種干涉濾光膜型DWDM1—161—15161—14158.4密集波分復(fù)用系統(tǒng)的非線性串?dāng)_在單信道的光通信系統(tǒng)中,對(duì)于光線特性主要考慮的是衰減和色散,它們限制著傳輸距離和容量。多信道的WDM+EDFA系統(tǒng)中,功率較大(14~17dBm),引起非線性效應(yīng):受激Raman散射、受激Brillorin散射、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制、和四波混頻效應(yīng)。非線性的存在對(duì)于傳輸信號(hào)會(huì)引起附加損耗、

信道間竄話、信號(hào)頻率移動(dòng)等不良影響。

WDM技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)(如CATV，HDTV和IPoverWDM等)、充分挖掘光纖帶寬潛力、實(shí)現(xiàn)超高速光纖通信等具有十分重要意義，尤其是WDM加上EDFA更是對(duì)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的吸引力。目前，“摻鉺光纖放大器(EDFA)+密集波分復(fù)用(WDM)+非零色散光纖(NZDSF，即G.655光纖)+光子集成(PIC)”正成為國(guó)際上長(zhǎng)途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。

如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有的光纖傳輸鏈路都升級(jí)為WDM傳輸，我們就可以在這些WDM鏈路的交叉(結(jié)點(diǎn))處設(shè)置以波長(zhǎng)為單位對(duì)光信號(hào)進(jìn)行交叉連接的光交叉連接設(shè)備(OXC)，或進(jìn)行光上下路的光分插復(fù)用器(OADM)，則在原來(lái)由光纖鏈路組成的物理層上面就會(huì)形成一個(gè)新的光層。在這個(gè)光層中，相鄰光纖鏈路中的波長(zhǎng)通道可以連接起來(lái)，形成一個(gè)跨越多個(gè)OXC和OADM的光通路，完成端到端的信息傳送，并且這種光通路可以根據(jù)需要靈活、動(dòng)態(tài)地建立和釋放，這就是目前引人注目的、新一代的WDM全光網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)到點(diǎn)的波分復(fù)用系統(tǒng)向光傳送網(wǎng)發(fā)展

密集WDM系統(tǒng)在90年代中期實(shí)用化后，很快在越洋海底光纜通信，陸地長(zhǎng)途干線網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，自1999年開始向城域網(wǎng)發(fā)展，將來(lái)還會(huì)向接入網(wǎng)進(jìn)軍。通過與光時(shí)分復(fù)用（OTDM）結(jié)合提高單信道的傳輸速率和不斷增加復(fù)用路數(shù)，WDM技術(shù)將持續(xù)向更高速率、更大容量的方向發(fā)展；另一方面，點(diǎn)到點(diǎn)的波分復(fù)用系統(tǒng)已經(jīng)在向光傳送網(wǎng)發(fā)展。

在應(yīng)用過程中，人們發(fā)現(xiàn)，WDM技術(shù)在提高傳輸能力的同時(shí)，還有強(qiáng)大、靈活的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。利用光分插復(fù)用（OADM）設(shè)備，很容易在WDM鏈路的中間站以波長(zhǎng)為單位實(shí)現(xiàn)上下路功能，或形成具有自愈功能的WDM環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。利用OADM和光交叉連接（OXC）設(shè)備，也可以形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有波長(zhǎng)選路和動(dòng)態(tài)重構(gòu)功能的光格形網(wǎng)，這種在光域傳輸、放大、交叉連接和分插復(fù)用的網(wǎng)絡(luò)稱為全光通信網(wǎng)或光傳送網(wǎng)。

光傳送網(wǎng)一經(jīng)問世，即收到廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的優(yōu)選方案。各國(guó)和各大通信公司都投入巨大的人力，物力進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究，數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在世界上建成。我國(guó)“863”立項(xiàng)的、含有6個(gè)OXC和7個(gè)OADM的中國(guó)高速光示范網(wǎng)（CAINONET）的研制已接近尾聲，國(guó)家自然基金立項(xiàng)的中國(guó)高速光互連網(wǎng)的建設(shè)也已初步完成。隨著WDM傳輸系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，點(diǎn)到點(diǎn)的WDM系統(tǒng)向光傳送網(wǎng)的過渡成為必然的發(fā)展規(guī)律。雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)必須要考慮幾個(gè)關(guān)鍵的系統(tǒng)因素（自學(xué)）：

如為了抑制多通道干擾(MPI)，必須注意到光反射的影響、雙向通路之間的隔離、串?dāng)_的類型和數(shù)值、兩個(gè)方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴性、光監(jiān)控信道(OSC)傳輸和自動(dòng)功率關(guān)斷等問題，同時(shí)要使用雙向光纖放大器。所以雙向WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用相對(duì)說來(lái)要求較高，但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。另外，通過在中間設(shè)置光分插復(fù)用器(OADM)或光交叉連接器(OXC)，可使各波長(zhǎng)光信號(hào)進(jìn)行合流與分流，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的上下路(Add/Drop)和路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信線路和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理地安排插入或分出信號(hào)。DECEMBER9,2010--ChinaTelecom,Huawei,andCorningInc.havejointlyannouncedcompletionofwhattheydescribeasChina'sfirst100-GbpsWDMultralonghaultransmissiontest.Thetestalsosetanewrecordfor100GWDMtransmissiondistanceofover3000kminaterrestrialfibersystem,thecompaniesassert.

ChinaTelecomsaysitislookingfor100GWDMultra-high-speedtransmissiontechnologyasthesuccessortothe40GWDMtransmissiontechnologycurrentlyinitsbackbonenetwork.Thetestfeaturedcoherentpolarizationmultiplexedquadraturephase-shiftkeying(PM-QPSK)technologyonHuawei'sOSN8800platform.C-band50-GHz-spacingandhybridtransmissionof100Gand40Gwerepartofthetest.

CorningsupplieditsSMF-28ULLultra-low-lossopticalfiber.SMF-28ULLisanITU-TG.652-compliantopticalfiberthathasultra-lowattenuation(averageattenuationat1550nm:0.168dB/km)andpolarizationmodedispersion(PMD).News附錄

（Appendix）透明性

根據(jù)WDM光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否進(jìn)行光信號(hào)的電處理，光網(wǎng)絡(luò)可分為透明（Transparent）網(wǎng)絡(luò)和不透明（Opaque）網(wǎng)絡(luò)兩種類型。對(duì)于透明光網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)在從源節(jié)點(diǎn)到宿節(jié)點(diǎn)傳送過程中始終以光信號(hào)的形式進(jìn)行，并在光域完成信號(hào)的再生、交換和波長(zhǎng)變換。不透明光網(wǎng)絡(luò)有兩種實(shí)現(xiàn)形式：一種是交換過程在光域進(jìn)行，可以使用本地光波長(zhǎng)信號(hào)，而信號(hào)再生和波長(zhǎng)變換都是通過光／電／光（0／E／0）方式實(shí)現(xiàn)的；另一種是將整個(gè)信號(hào)處理過程都在電域中途行。波長(zhǎng)數(shù)8到16個(gè)，間隔達(dá)20nm之寬，濾波器通帶寬度約13nm,對(duì)激光器要求大大降低DWDM激光器精度要求至少0.1nm,而CWDM可放松到2至3nm，成本大為降低CWDM對(duì)波長(zhǎng)精度要求很低，因此激光器無(wú)須致冷器，功耗低，尺寸小，封裝可用簡(jiǎn)單同軸結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)碟型封裝成本低,激光器模塊成本低70%典型DWDM的薄膜濾波器需要150-200層鍍膜，而20nm間隔的CWDM濾波器只需要50層鍍膜，其成品率和成本都可以獲得有效改進(jìn)城域網(wǎng)用CWDM系統(tǒng)

目前商用光纖通信系統(tǒng)大都是基于10Gb/s的DWDM系統(tǒng)，40Gb/s的DWDM系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)商用化。但隨著寬帶多媒體業(yè)務(wù)的迅猛增長(zhǎng)，下一代無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和光纖網(wǎng)絡(luò)的融合，必將大大提高光纖骨干網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求。光纖網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)容，如需將單波長(zhǎng)上的承載速率提高到160Gb/s，是采用ETDM(電時(shí)分復(fù)用)技術(shù)？還是OTDM(光時(shí)分復(fù)用)技術(shù)？或是直接在DWDM系統(tǒng)中通過增加信道數(shù)的方法來(lái)提高系統(tǒng)的容量？

160Gb/s的ETDM技術(shù)現(xiàn)在看來(lái)很難實(shí)現(xiàn)，除非在材料上有大的突破，實(shí)現(xiàn)起來(lái)成本也很高。DWDM技術(shù)很成熟，但由于放大器帶寬、非線性、色散的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、光源頻率穩(wěn)定性等因數(shù)的限制，信道數(shù)不可能無(wú)限制的增加