波分复用概念与其技术讲解波分复用WDM是将两种或多种不同波长

波分复用概念与其技术讲解波分复用WDM是将两种或多种不同波长
波分复用概念与其技术讲解波分复用WDM是将两种或多种不同波长

波分复用概念与其技术讲解

波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM 可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM 的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,所以相对于DWDM,CWDM称为稀疏波分复用技术。

CWDM 和DWDM 的区别主要有二点:一是CWDM 载波通道间距较宽,因此,同一根光纤上只能复用5 到6 个左右波长的光波,“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来;二是CWDM 调制激光采用非冷却激光,而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐,非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀,因此温度调谐实现起来难度很大,成本也很高。CWDM 避开了这一难点,因而大幅降低了成本,整个CWDM 系统成本只有DWDM 的30%。CWDM 是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端,利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤,接到不同的接收机。

由于光波长与频率的关系:= ×。实际上为一种频分复用,所以WDM通常也被称为光频分复

用(OFDM), WDM系统的主要优点为:

1.充分利用光纤的低损耗波段,大大增加光纤的传输容量,降低成本

2.对革新到传输的信号的速率,格式具有透明性,有利于数字信号和模拟信号的兼容3.节省光纤和光中继器,便于对已经建成的系统进行扩容

4.可以提供波长选路,使建立透明,灵活,具有高度生存性的WDM网络成为可能

46.2.2 波分复用/解复用器件

在整个WDM 系统中,需要使用多种波长的光信号,通常光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。光纤的传输损耗与工作波长有关。故现有光通讯系统中通常选择850nm,1310nm 和1550nm的光波用于传输(如右图所示),为了保证不同的DWDM系统之间的横向兼容性,ITU-T定义了以193.1THz(1552.52nm) 为中心频率,通道最小间隔为100GHz。下图为8/16/32个信道使用频段。

激光发射器

通常可以使用多种可调整波长的激光发射器来实现。常用的发射器有分布式反馈激光器,分布是布拉格反射激光器,机械可调激光器,外腔可调激光器,垂直共振腔表面放射激光器。在一些较新的系统中,通常使用外腔可调激光器,其工作原理如下图:

外腔可调激光器包括光学镜以及外部光栅,还包括一个完整的热调谐器,外腔可调激光器输出功率超过20mW。

垂直共振腔表面放射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种半导体激光器,具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点。因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器,所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域,它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联,以它很高的性能价格比,在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用。

典型的VCSEL 结构如图所示,其有源区由多量子阱组成,有源区上下两边分别由多层四分之一波长厚的高低折射率交替的外延材料形成的DBR,相邻层之间的折射率差使每组叠层的Bragg 波长附近的反射率达到极高(>99%)的水平,需要制作的高反射率器的对数依据每对层的折射率而定,激光器的偏置电流流过反射器,它们是高掺杂的以便减小串联电阻.由一组少量的量子阱提供光增益,典型的量子阱数为1至4 个,它们被置于驻波图形的最大处附近,以便获得最大的受激辐射效率而进入振荡场。出射光方向可以是顶部或衬底,这主要取决于衬底材料对所发出的激射光是否透明以及上下DBR 究竟那一个取值更大一些。

VCSEL 与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势:小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高,现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90%;VCSEL 的光腔长度极短,导致其纵模间距拉大,可在较宽的温度范围内实现单纵模工作,动态调制频率高;腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级,这导致许多物理特性大为改善;可以在片测试,极大地降低了开发成本;出光方向垂直衬底,可实现高密度二维面阵的集成;最吸引人的是它的制造工艺与发光二极管(LED)兼容,大规模制造的成本很低。由于VCSEL可以快速并直接调制 2.5Gbps的信号,所以在设计时无需额外的外部调制部件。

放大器(Amplifiers) 通常经过长距离的传输,光纤信号会逐渐衰减。传统的放大器采用光-电-光转换的方式,到90 年代初期,出现EDFA掺铥光纤放大器以及RFA喇曼放大器。EDFA 掺铥光纤放大器工作原理如下,EDFA 的工作波长窗口为1550nm窗口(如右图所示),掺铥光纤是EDFA的核心,它以石英光纤作为基础材料,在光纤芯子中掺入一定量的铥离子(Er3+),这种光纤在泵浦光的激励下形成粒子数反转分布,然后在信号光的作用下产生受激辐射,放出与信号光完全相同的光子,形成光的放大,如下图

一个典型的EDFA由掺铥光纤,泵浦源,光隔离器,光耦合器和光滤波器组成。泵浦光源通常为980nm或者1480nm 光源。通常EDFA有如下3 种构成方式

双向泵浦方式放大效率最好,而同向泵浦噪音最低。EDFA采用细长纤形的原因主要是使有源区获得较高能量密度,同时光和物质作用区长可以加强放大能力,并且可以降低对泵浦光源功率的要求。EDFA工作在1530nm~1560nm范围与光纤最小损耗窗口一致。同时掺铥光纤进行激励的泵浦光源仅需几十毫瓦,增益可高达40dB,同时噪音维持在3~4dB,输出功率可以达到14~20dBm同时容易与光纤连接。与传统的光-电-光放大器对比,EDFA 可以同时对多路信号进行放大,更加适合DWDM 系统的传输。

EDFA的基本应用形式有3种如下图所示

当喇曼光纤放大器(RFA)出现后,更多的采用EDFA+RFA的方式进行放大。RFA 的工作原理是建立在光纤喇曼散射基础上的,喇曼散射是指入射泵浦光子通过光纤的非线性散射转移部分能量,产生低频斯托克斯光子,而剩余的能量被介质以分子振动的形式吸收,完成振动态之间的跃迁,斯托克斯频移νr = νp ? νs(νp指泵浦光频率,νs指信号光频率)由分子振动能级决定,其值决定了受激喇曼散射(SRS)的频率范围。泵浦光子经过分子的散射作用成为另一个低频斯托克斯光子,同时其余能量转移给声子,分子完成了振动态之间的跃迁。当一束信号光和一个强泵浦光在光纤中同时传输时,如果信号光的波长位于泵浦光波长的Raman

增益谱内,则光纤受激喇曼散射效应而被放大。RFA 具有很多优点,首先增益介质为普通光纤,同时增益波长由泵浦光波长决定,并且增益高,串扰小,噪声系数低,频谱范围宽,温度稳定性好等特点。通常EDFA+RFA放大器如下图所示:

波分复用/解复用器件

波分复用器件是波分复用系统的重要组成部分,将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为合渡器,反之,经同一传输光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称分波器,有时同一器件既可作分波器,又可以作合波器。

(1)多层介质膜方式

介质簿膜滤波器型波分复用器有两类,一类为干涉滤渡器,另一类是吸收滤波器,两者均可由介质薄膜(DTF)构成DTF 干涉滤波器由几十层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质膜按照设计要求组合起来,每层的厚度为V4波长,一层为高折射率,一层为低折射率,交替叠合而成。当光入射到高折射率层时,反射光没有相移。当光入射到低折射率层时,反射光经历180 度相移。由于层厚1/4 波长(90 度),因而经低折射率层反射的光经历360。相移,与经高折射率层的反射光同相叠加。这样在中心波长附近,各层反射光叠加,在滤波器前端面形成很强的反射光。在这高反射区之外,反射光突然降低,大部分光成了透射光,据此可以使之对一定渡长范围呈通带,对另外波长范围呈阻带,从而形成所要求的滤波特性利用这种具有特定波长选择特性的干涉滤波器就可以将不同的波长分离或者合并起来,如图所示:

采用DTF干涉滤波器型DwDM器件的主要优点是设计与所用光纤参数几乎完全无关,可以实现结构稳定的小型化器件,信号通带较平坦,与极化无关,插入损耗较低,温度特性很好。

(2)布拉格光栅

利用紫外光将折射率光栅(FBG)刻在光纤芯区的光纤光栅。其性能甚佳,带内频响很平坦,带外抑制比很高,插入损耗不大,性能十分稳定,1560nm的温度系数为0.01nm/oC,带外抑制比可以高达50dB。它具有理想的滤光特性、便于设计制造、效率高等优点,因此可制作成倍道间隔非常小的带通、带阻滤波器。目前已广泛用于DWDM系统中。其原理如图所示:

(3) Mach-Zehnder干涉

MZI(Mach-Zehnder Interferometer)通常以集成光波导的形式出现,用两个3dB 定向耦合器连接两条不同长度的光通路。

(4)波导光栅阵列

波导光栅阵列(AWG)器件是以光集成技术为基础的平面波导型器件,具有一切平面波导技术的潜在优点,诸如适于批量生产、重复性好、尺寸小,可以在光掩膜过程中实现复杂的光路、与光纤的对准容易等等,因而代表了一种先进的DWDM 器件技术。目前平面波导型DWDM 器件有各种实现方案,其中一种称为龙骨型的平面波导WDM 器件较有前途。器件由2 个星形耦合器经M 个非耦合波导构成。耦合波导不等长从而形成光栅,两端的星形耦合器由平面设置的两个共焦阵列径向波导构成。这种波导型DWDM器件通路数大、紧凑、易于批量生产,但带内频响尚不够平坦.

(5)波长交织复用器

随着复用波长的不断增加,可以使用光梳状滤波器对信号频谱进行梳理和交织,可以把复用得多波长信号分解成按奇偶波长排列的两组光束,可以使密集型DWDM系统进一步分解为两组较稀疏的DWDM信号。同时也可以反向使用,使稀疏信号合成为更密集的信号

光耦合器/光隔离器/光环行器

在WDM 系统中,通常还要使用一些无源器件,如光耦合器,光隔离器及光环行器等,它们的工作

原理如下图所示:

46.2.3 影响WDM的因素

随着DWDM的不断扩容,解决传输容量的办法由2种:首先可以加大每信道的传输速率,但从2.5Gbps

到10Gbps 会带来严重的色散问题,

光波分复用系统的基本原理

光波分复用系统的基本原理 本文简要介绍光波分复用系统的基本原理、结构组成、功能配置、关键技术部件和技术特点,说明光波分复用WDM系统是今后光通信发展的方向。 一、光波分复用(WDM)技术 光波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号,而每个光载波可以通过FDM或TDM方式,各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开(解复用),并作进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用,简称光波分复用技术。 WDM技术对网络的扩容升级,发展宽带业务,挖掘光纤带宽能力,实现超高速通信等均具有十分重要的意义,尤其是加上掺铒光纤放大器(EDFA)的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 二、WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送,在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起,并在一根光纤中单向传输,由于各信号是通过不同波长的光携带的,所以彼此间不会混淆,在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开,完成多路光信号的传输,而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输,所用的波长相互分开,以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛,而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响,目前实际应用较少。 三、双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例,一般而言,WDM系统主要由以下5部分组成:光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1.光发射机 光发射机是WDM系统的核心,除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外,还应根据WDM系统的不同应用(主要是传输光纤的类型和传输距离)来选择具有一定色度色散容量的发射机。在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号,再利用合波器合成多通路光信号,通过光功率放大器(BA)放大输出。

波分复用技术(WDM)

波分复用技术(WDM)介绍 --------密集波分复用(DWDM)和稀疏波分复用(CWDM) 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。每个波长通路通过频域的分割实现,每个波长通路占用一段光纤的带宽。WDM系统采用的波长都是不同的,也就是特定标准波长,为了区别于SDH系统普通波长,有时又称为彩色光接口,而称普通光系统的光接口为“白色光口”或“白光口”。 通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM 可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,所以相对于DWDM,CWDM称为稀疏波分复用技术。 1 DWDM技术简介 WDM和DWDM是在不同发展时期对WDM系统的称呼。在20世纪80年代初,人们想到并首先采用的是在光纤的两个低损耗窗口1310nm窗口和1550nm窗口各传送1路光波长信号,也就是1310nm、1550nm两波分的WDM系统。随着1550nm窗口EDFA的商用化,WDM系统的相邻波长间隔变得很窄(一般小于1.6nm),且工作在一个窗口内,共享EDFA光放大器。为了区别于传统的WDM系统,人们称这种波长间隔更紧密的WDM系统为密集波分复用系统。所谓密集,是指相邻波长间隔而言,过去WDM系统是几十纳米的波长间隔,现在的波长间隔只有0.4~2nm。密集波分复用技术其实是波分复用的一种具体表现形式。如果不特指1310nm、1550nm的两波分WDM系统外,人们谈论的WDM系统

光电子技术实验报告

《光电子技术实验》实验报告 波分复用光纤传输系统 王浩然无112011011202

1实验目的 ?了解WDM的特性及其简单应用; ?掌握WDM的复用方法,实现单纤单向和单纤双向的双波长复用和解复用; ?观察菲涅尔反射现象,了解其在光纤传输中的影响。 2实验原理 波分复用技术是在单根光纤中传输多个波长光信号的一项技术。典型的波分复用的框图如下所示: 图1:波分复用系统框图 其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合在一起复用,并耦合到光纤线路中的同一根光纤中进行传输,在接收端又将组合波长的光信号解复用,并做进一步处理,恢复出原信号送入不同的终端。目前波长域的波分复用技术主要有三种:粗波分复用、密集波分复用和光频分复用。三者的区别是复用的信道的波长间隔不同。 3实验装置 波分复用实验的光端机为视频光发射机和视频光接收机。实验装置包括视频光发端机三台,视频光接收机三台,摄像头三台,监视器三台,视频电缆6跟,高隔离度的WDM2只,的隔离度的WDM2只,OADM1只,固定光衰减器若干,法兰盘若干,可调衰减器2只。 4实验步骤 1.搭建两种波长分别为1310nm和1550nm的点到点的光纤传输系统,测量两种系统的接收机灵敏度,计算等效传输距离。 2.按照如下框图搭建单纤单向传输的波分复用系统,观察监视器上的图像,测量两种波长系统的接收机灵敏度,计算等效传输距离。

图2:单纤单向传输波分复用系统 3.按下图搭建单纤双向传输的波分复用系统,观察监视器上的图像,测量两种波长系统的接收机灵敏度,计算等效传输距离。 图3:单纤双向波分复用系统 4.如下图所示,将发射端WDM的1310nm和1550nm的发送端接反,观察监视器上的图像。将接收端也接反,观察监视器上的图像变化。 图4:单纤单向发射端反接 5.单纤单向传输时,如下图所示,发射端用隔离度较低的WDM,观察监视器上的图像变化。如果接收端用隔离度较低的WDM光茶监视器上的图像变化。 图5:单纤单向发射端低隔离度WDM 图6:单纤单向接收端低隔离度WDM

波分复用系统WDM结构原理和分类

波分复用系统(WDM),波分复用系统(WDM)结构原理和分类 波分复用系统简要介绍 光波分复用技术是在一根光纤中传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输,在接收端又将组合波长的光信号分开〔解复用),并进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。具体如下。 如图1所示。发送端内有N个发射机:发射机所发出的光的波长是不同的,它们的波长分别为波长1-N。每个光波承载1路信号。再把N个光发射机发出的光信号(光信号1-N)集中为1个光的群信号,送进光纤线路,直到接收端。若线路很长,光信号太弱,就加一光放大器,把光信号放大。在接收端有N个光滤波器(1-N)。滤波器1对载有信号1的光信号(波长1)有选择通过的作用,……滤波器N对载有信号N的光信号(波长N)有选择通过的作用。光接收机的作用是把载有信号的光信号还原为原信号。 光波分复用的关键器件 (1)分布反馈多量子阱激光器(DFB MQW—LD) (2)光滤波器 (3)光放大器

图1 波分复用系统原理 波分复用系统的发展与现状 WDM 波分复用并不是一个新概念在光纤通信出现伊始人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输但是在20世纪90年代之前该技术却一直没有重大突破其主要原因在于TDM 的迅速发展从155Mbit/s 到622Mbit/s 再到2.5Gbit/s系统TDM 速率一直以过去几年就翻4 倍的速度提高人们在一种技术进行迅速的时候很少去关注另外的技术1995 年左右WDM 系统的发展出现了转折一个重要原因是当时人们在TDM 10Gbit/s 技术上遇到了挫折,众多的目光就集中在光信号的复用和处理上WDM 系统才在全球范围内有了广泛的应用。 WDM技术还具有以下若干优点:1 )能同时传输多种不同类型的信号;2)能实现单根光纤双向传输;3)有多种应用方式;4)节约线路投资;5)降低器件的超高速要求;6)对数据格式透明,能支持IP业务;7)具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性。 在80年代中,已有人采用1.3微米和1.55微米两个频道的光波分复用技术,制造出简便实用的光纤通信系统。在90年代初,光波分复用的关键器件有突破,它包括:高精确和稳定的波长的激光器、滤光器和光放大器。于是,所谓密集光波分复用(DWDM,dense wavelenght division multiplex)光纤通信系统研制成功。 通过引入光交叉连接( OXC,Optical Cross-Connected)和光分插复用器(OADM, Optical Add-Drop Multiplexing),组建下一代智能化的宽带大容量的高度可靠的自动交换光网络将成为可能。WDM技术首先是作为一种点到点的传输技术而提出的,它发展很快并很快走向成熟,目前在骨干光纤网上己经得到广泛的推广和应用。从1995年到1999年,美国各大长途电话公司已经完成在其干线网络中配置WDM设备的工作。1998到1999年,中国

WDM 技术和要求

第1章WDM概述 1.1 WDM技术的产生背景 1.1.1 光网络复用技术的发展 随着信息时代宽带高速业务的不断发展,不但要求光传输系统向更大容量、更长 距离发展,而且,要求其交互便捷。因此,在光传输系统中引入了复用技术。所 谓复用技术是指利用光纤宽频带、大容量的特点,用一根光纤或光缆同时传输多 路信号。在多路信号传输系统中,信号的复用方式对系统的性能和造价起着重要 作用。 光纤传输网的复用技术经历了空分复用(SDM)、时分复用(TDM)到波分复用 (WDM)三个阶段的发展。 SDM技术设计简单、实用,但必须按信号复用的路数配置所需要的光纤传输芯数, 投资效益较差;TDM技术的应用很广泛,缺点是线路利用率较低;WDM技术在 1根光纤上承载多个波长(信道),使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。 光纤通信系统经历了几个发展阶段,从70年代末的PDH系统,90年代中期的 SDH系统(经历了准同步数字体系(PDH)、同步数字体系(SDH),和波分复用 (WDM)三个阶段),以及近来风起云涌的DWDM系统,乃至将来的智能光网 络技术,光纤通信系统自身正在快速地更新换代。 波分复用技术从光纤通信出现伊始就出现了,80年代末、90年代初,AT&T贝尔 实验室的厉鼎毅(T.Y.Lee)博士大力倡导波分复用(DWDM)技术,两波长WDM (1310/1550nm)系统80年代就在美国AT&T网中使用,速率为2×1.7Gb/s。 但是到90年代中期,WDM系统发展速度并不快. 从技术和经济的角度,DWDM技术是目前最经济可行的扩容技术手段。 WDM WDM又叫波分复用技术,是新一代的超高速的光缆技术,所谓波分复用技术, 就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波,让数据传输速度和容量获得倍 增,它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源,采用合波器,在发送端将 不同规定波长的光载波进行合并,然后传入单模光纤。在接收部分将再由分波器 将不同波长的光载分开的复用方式,由于不同波长的载波是相互独立的,所以双

密集波分复用(DWDM)传输原理考试题

密集波分复用(DWDM)传输原理考试题 一、填空题 1.DWDM系统是指波长间隔相对较小,波长复用相对密集,各信道共用光纤一个(低损耗)窗口,在传输过程中共享光纤放大器的高容量WDM系统。 2.DWDM系统的工作方式主要有双纤单向传输和(单纤双向传输)。 3.G.652光纤有两个应用窗口,即1310nm和1550nm,前者每公里的典型衰耗值为0.34dB,后者为(0.2dB)。 4.G.653光纤又称做色散位移光纤是通过改变折射率的分布将1310nm附近的零色散点,位移到(1550)nm附近,从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合的一种光纤。 5.G.655在1530~1565nm之间光纤的典型参数为:衰减<(0.25)dB/km;色散系数在1~6ps/nm·km之间。 6.克尔效应也称作折射率效应,也就是光纤的折射率n随着光强的变化而变化的(非线性)现象。 7.在多波长光纤通信系统中,克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的(调制),这种现象称交叉相位调制。 8.当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时,光纤的(非线性)会导致产生其它新的波长,就是四波混频效应。 9.光纤通信中激光器间接调制,是在光源的输出通路上外加调制器对光波进行调制,此调制器实际起到一个(开关)的作用。 10.恒定光源是一个连续发送固定波长和功率的(高稳定)光源。 11.电光效应是指电场引起晶体(折射率)变化的现象,能够产生电光效应的晶体称为电光晶体。 12.光耦合器的作用是将信号光和泵浦光合在一起,一般采用(波分复用)器来实现。 13.光栅型波分复用器属于角色散型器件,是利用(角色散)元件来分离和合并不同波长的光信号。 14.DWDM系统中λ1中心波长是(1548.51nm)。

波分复用技术论文

波分复用技术 摘要波分复用(WND)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 关键词波分复用技术(WDM),光纤,光传输网,交叉连接 引言 WDM是一种在光域上的复用技术,形成一个光层的网络既全光网,将是光通讯的最高阶段。建立一个以WDM和OXC(光交叉连接)为基础的光网络层,实现用户端到端的全光网连接,用一个纯粹的“全光网”消除光电转换的瓶颈将是未来的趋势。现在WDM技术还是基于点到点的方式,但点到点的WDM技术作为全光网通讯的第一步,也是最重要的一步,它的应用和实践对于全光网的发展起到决定性的作用。 1 波分复用技术 指在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用(FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复 用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。 光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的。光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。其主要特性指标为插入损耗和隔离度。通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。光波分复用的技术特点与优势如下: 1.1 充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。 1.2 具有在同一根光纤中,传送2个或数个非同步信号的能力,有利于数字信号和模拟信号的兼容,与数据速率和调制方式无关,在线路中间可以灵活取出或加入信道。 1.3 对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。 1.4 由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。 1.5 有源光设备的共享性,对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。 1.6 系统中有源设备得到大幅减少,这样就提高了系统的可靠性。目前,由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高,技术实施有一定难度,同时多纤芯光缆的

密集波分复用(DWDM)传输原理试题

第二章密集波分复用(DWDM)传输原理 一、填空题 1. DWDM系统是指波长间隔相对较小,波长复用相对密集,各信道共用光纤一个低损耗窗口, 在传输过程中共享光纤放大器的高容量WDM系统。 2. DWDM系统的工作方式主要有双纤单向传输和单纤双向传输。 3. G.652光纤有两个应用窗口,即1310nm和1550nm,前者每公里的典型衰耗值为0.34dB, 后者为0.2dB 。 4. G.653光纤又称做色散位移光纤是通过改变折射率的分布将1310nm附近的零色散点,位 移到1550 nm附近,从而使光纤的低损耗窗口与零色散窗口重合的一种光纤。 5. G.655在1530~1565nm之间光纤的典型参数为:衰减< 0.25 dB/km;色散系数在1~ 6ps/nm·km之间。 6. 克尔效应也称作折射率效应,也就是光纤的折射率n随着光强的变化而变化的非线性现象。 7. 在多波长光纤通信系统中,克尔效应会导致信号的相位受其它通路功率的调制,这种现象 称交叉相位调制。 8. 当多个具有一定强度的光波在光纤中混合时,光纤的非线性会导致产生其它新的波长,就 是四波混频效应。 9. 光纤通信中激光器间接调制,是在光源的输出通路上外加调制器对光波进行调制,此调制器 实际起到一个开关的作用。 ⒑恒定光源是一个连续发送固定波长和功率的高稳定光源。 ⒒电光效应是指电场引起晶体折射率变化的现象,能够产生电光效应的晶体称为电光晶体。 ⒓光耦合器的作用是将信号光和泵浦光合在一起,一般采用波分复用器来实现。 ⒔光栅型波分复用器属于角色散型器件,是利用角色散元件来分离和合并不同波长的光信号。 ⒕DWDM系统中λ1中心波长是1548.51nm 。 ⒖DWDM系统中λ2中心频率是193.5THz 。 二、单项选择题 ⒈光纤WDM明线技术中的FDM模拟技术,每路电话( B)。 A、2kHz B、4kHz C、6kHz D、8kHz ⒉光纤WDM中的小同轴电缆60路FDM模拟技术,每路电话( B )。 A、2kHz B、4kHz C、6kHz D、8kHz ⒊光纤WDM中的中同轴电缆1800路FDM模拟技术,每路电话( B )。

通信双频波分复用原理

实验一通信双频波分复用原理 一、实验目的 1、熟悉WDM器件的使用。 2、掌握WDM器件的插入损耗及串扰的测试。 3、掌握经过同一光纤信道的多机通信。 二、实验原理 波分复用(WDM)通信的基本原理 波分复用是指一条光纤中同时传输具有不同波长的几个载波,而每个载波又各自载荷一群数字信号,因此波分复用又称为多群复用。如图1所示。具有不同波长、各自载有信息信号的若干个载波经由CH1、CH2、…….CHn等进入合波器,被耦合到同一条光纤中去,再经此光纤长距离传输,到终端进入合波器,由其按波长将各载波分离,分别进入各自通道CH1’、CH2’、…….CHn’,分别解调,从而使各自载荷信息重现。同样过程可沿与上述相反的方向进行,如图1中的虚线所示,这样的复用称为双向复用,显然,双向复用的复用量将增大一倍,如一个通道传输的信息为B,单向复用传输的则为NB,双向复用传输的则为2NB。 波分复用器 波分复用器的工作原理来源于物理光学,如利用介质薄膜的干涉滤光作用、利用棱镜和光栅的色散分光作用等。 图1 波分复用原理图 (1)干涉滤光片型波分复用器由薄膜光学原理得知,具有高折射率nH、低折射率nL的两种材料交替组成的膜系呈现出滤光效应,如图2所示。在λ0处吸收最小,即透过率最大,因此起到了滤光作用。不过,比较来说,由于Δλ难以作到很窄,故复用的路数是有限的,而且要求被分割的两路波长之间不能靠的太近,以防止串扰。这些都属于干涉滤光片型波分复用器的缺点。

图2 干涉滤波WDM原理 (2)光栅型波分复用器光栅是一种等间隔分割光波波面的光学装置,它具有明显的角色散作用,因此可以用来做分光和合光器件,如下图所示,光源S发出的光通过光栅G,在其后焦面的P点上得到光强可以写成如下形式: 其中u,v是与光栅常数(a,b)有关的系数,显然,当V=kл时可获得最大光强,或者说,在满足下列方程(即光栅方程)的方向(θ角)上,会出现亮线: 这样,当入射光为多种波长组成的复合光时,则由上两式确定出,不同的波长将沿不同的方向出射,从而达到分光的目的;如沿反方向传播,则作用相反,即起到合光作用,光栅靠的是角色散作用分光合光的,角色散的大小可由下式求出,即 由此可以得出:为获得较大的角色散,应取较高的级次(k),如果再考虑高级次有足够的能量,因此使用闪烁型光栅最为适宜,如图3所示,目前使用或研制的光栅型复用器几乎均采用此类型光栅。与滤光片型比较,光栅型复用器的最大优点是:分路(合路)的路数多;缺点是:插入损耗大,制作工艺相对复杂些。 图3 光栅型波分复用器 (3)棱镜型波分复用器和光栅一样,棱镜也是一种熟知的角色散器件,因此也具有显著的分光作用,棱镜的角色散为 其中n是折射率,a是棱镜的折射角,(dn/dλ)是色散率,由此可见,为了实现较多路数的分波和合波,即要求较大的角色散,则应选择大的折射角和高色散率的棱镜。 由于棱镜型复用器件的工艺复杂,制作较难,因此单独使用的较少,一般多将它与其它类型的复用器件结合使用,构成复合型的复用器件。 (4)光纤耦合型波分复用器上述几种复用器件虽各有优点,但他们有一个共同的缺点,即

光纤通信波分复用系统的研究与设计-开题报告 (1)

武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计(论文)开题报告 题目光纤通信波分复用系统的研究与设计 学生姓名谭辉专业班级光纤1002 指导教师陈义华职称讲师 一、课题背景 光纤通信飞速发展,新技术层出不穷,前两年作为新技术的光放大器、密集波分复用技术等,目前已经大量投入使用,使光纤通信逐步进入了以光孤子为标志的第五代广播通信系统,并开始进入全光通信的阶段。“掺铒光纤放大器(EDFA)+波分复用(WDM)+非零色散光纤(NZDSF)+光电集成(OEIC)”正成为国际上光纤通信的主要发展方向。虽然WDM技术问世时间不长,但由于具有许多显著的优点和表现出强大的生命力,从而得到迅速推广应用,并向全光网络的方向发展。本文介绍了光纤通信的发展、特点、基本组成和波分复用技术(WDM)的基础知识、以及波分复用在光纤通信中的相关技术。 二、研究或设计方案 (1)查阅文献,了解波分复用的设计内容,掌握的波分复用的基本设计方案与思路; (2)分析波分复用在传输中可能出现的问题及解决方法; (3)探索波分复用的关键问题,包括组成结构、设计方案、和所处环境; (4)针对存在的问题提出可行的改造方案,并对设计后的方案进行分析,验证其可行性。

三、预期成果 (1)在明确波分复用技术的基础上,探索在光纤通信中运用的基本步骤设计; (2)掌握波分复用技术的相关技术,光源技术、光纤技术、光纤放大器技术、光分波合波及技术,阐明它们的重要性 (3)对光纤通信网络的结构,环境和对各个业务的支持以及波分复用的关键技术问题进行讨论和分析,通过实验验证效果 指导教师意见 指导教师签名: 年月日学部审核意见 学部主任签名: 年月日学院审核意见 主管院长签名:

WDM波分复用技术

WDM波分复用技术 1 绪论 本论文主要研究的是WDM波分复用技术,其中包括WDM技术的产生背景,WDM 的基本概念和特点,WDM的关键技术,WDM的网络生存性,WDM技术发展现状及发展趋势等,下面将分别从以上几个方面讨论。 2 WDM技术产生背景 随着科学技术的迅猛发展,通信领域的信息传送量正以一种加速度的形式膨胀。信息时代要求越来越大容量的传输网络。近几年来,世界上的运营公司及设备制造厂家把目光更多地转向了WDM 技术,并对其投以越来越多的关注,增加光纤网络的容量及灵活性,提高传输速率和扩容的手段可以有多种,下面对几种扩容方式进行比较。 1. 空分复用SDM(Space Division Multiplexer) 空分复用是靠增加光纤数量的方式线性增加传输的容量,传输设备也线性增加。 在光缆制造技术已经非常成熟的今天,几十芯的带状光缆已经比较普遍,而且先进的光纤接续技术也使光缆施工变得简单,但光纤数量的增加无疑仍然给施工以及将来线路的维护带来了诸多不便,并且对于已有的光缆线路,如果没有足够的光纤数量,通过重新敷设光缆来扩容,工程费用将会成倍增长。而且,这种方式并没有充分利用光纤的传输带宽,造成光纤带宽资源的浪费。作为通信网络的建设,不可能总是采用敷设新光纤的方式来扩容,事实上,在工程之初也很难预测日益增长的业务需要和规划应该敷设的光纤数。因此,空分复用的扩容方式是十分受限。 2. 时分复用TDM(Time Division Multiplexer) 时分复用也是一项比较常用的扩容方式,从传统PDH 的一次群至四次群的复用,到如今SDH 的STM-1、STM-4、STM-16 乃至STM-64 的复用。通过时分复用技术可以成倍地提高光传输信息的容量,极大地降低了每条电路在设备和线路方面投入的成本,并且采用这种复用方式可以很容易在数据流中抽取某些特定的数字信号,尤其适合在需要采取自愈环保护策略的网络中使用。 时分复用的扩容方式有两个缺陷:第一是影响业务,即在“全盘”升级至更高的速率等级时,网络接口及其设备需要完全更换,所以在升级的过程中,不得不中断正在运行的设备;第二是速率的升级缺乏灵活性,以SDH 设备为例,当一个线路速率为155Mbit/s 的

波分复用技术

浅议波分复用技术 一、波分复用技术的概念 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM (密集波分复用)。CWDM的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm。 CWDM和DWDM的区别主要有二点:一是CWDM载波通道间距较宽,因此,同一根光纤上只能复用5到6个左右波长的光波,“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来;二是CWDM调制激光采用非冷却激光,而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐,非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀,因此温度调谐实现起来难度很大,成本也很高。CWDM避开了这一难点,因而大幅降低了成本,整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。CWDM是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端,利用解复用

器将分解后的波长分别送到不同的光纤,接到不同的接收机。 二、CWDM技术简介 1.CWDM标准制定情况 美国的1400nm商业利益组织正在致力于为CWDM系统制定标准。目前建议草案考虑的CWDM系统波长栅格分为三个波段。“O 波段”包括四个波长: 1290、1310、1330和1350nm,“E波段”包括四个波长: 1380、1400、1420 和1440nm,“S+C+L”波段包括从1470nm到1610nm的范围,间距为20nm的八个波长。这些波长利用了光纤的全部光谱,包括在1310、1510和1550nm 处的传统光源,从而增加了复用的信道数20nm的信道间距允许利用廉价的不带冷却器的激光发射机和宽带光滤波器,同时,它也躲开了1270nm高损耗波长,并且使相邻波段之间保持了30nm的间隙。 尽管目前还没有CWDM的技术标准,在市场上已经存在一个事实上的城域网标准:IEEE已经制定了万兆以太网10GbE标准。CWDM的标准将据此来制定。 CWDM的复用/解复用器和激光器正在逐渐形成自己的标准。相邻波长间隔根据无冷却的激光器在很宽的温度范围内工作产生的波长漂移来决定。目前被确定为20nm,其中心波长为:1491,1511,1531等一直到1611nm。而在1300nm波段,IEEE 以太网定义通道宽度为20nm,但是中心波长为1290,1310,1330和1359nm。在1400nm波段如何定义还不知道。目前已经成立CWDM用户组开始结束CWDM城域网标准的混乱状态。

光波分复用通信技术的特点

光波分复用通信技术的特点 光波分复用技术之所以得到世界各国的普遍重视和迅速发展,是与其出色的技术特点密不可分的. 1.光波分复用器结构简单、体积小、可靠性高 在波分复用技术中,技术的关键在于光波分复用器,它应具有将几种不同波长的光信号按一定顺序组合起来传输的功能,又具有将组合起来传输的光信号分开,并分别送入相应终端设备的功能.目前实用的光波分复用器,都为一个无源纤维光学器件,由于不含电源,因而器件具有结构简单、体积小、可靠、易于和光纤耦合等特点.另外由于波分复用器具有双向可逆性,即一个器件可以起到将不同波长的光信号进行组合和分开的作用,因此便于在一根光纤上实现双向传输的功能. 2.不同容量的光纤系统以及不同性质的信号均可兼容传输 由于光波分复用器是对不同波长的光载波信号以一定的次序进行排列以达到提高光纤频带利用率的目的,而与各系统的传输速率以及电调制方式无关,即各不同波长的光信号中所携带的信息以及数据,在光波分复用系统中将呈现透明传输.这样无论新加入的另一个系统的调制方式和传输速

率如何,均不受原系统的制约,使不同容量的光纤系统以及多种信息(声音、视频、图像、数据、文字、图形等)均可兼客传输. 3.提高光纤的频带利用率 在目前实用的光纤通信系统中,多数情况是仅传输一个光波长的光信号,其只占据了光纤频谱带宽中极窄的一部分,远远没能充分利用光纤的传输带宽.因而复用技术的使用大大地提高了频带利用率. 一般来说,两光波之间的波长间隔为l0~100nm时称为波分复用(稀疏波分复用);波长间隔为l~10 nm时称为紧密波分复用;当波长间隔小于l nm( lO GHz)情况时,则称之为光频分复用(FDM).如果采用后面将要介绍的相干光通信技术,则频率间隔能够进一步缩小到0.1 nm,那么一根光纤内可以安排2 000个光载波,若每一光载波信号的传输速率达到2.4 Gbit/s,则一根光纤就能同时传送10万路广播电视信号. 4.可更灵活地进行光纤通信组网 由于使用光波分复用技术,可以在不改变光缆设施的条件下,调整光通信系统的网络结构,因而在光纤通信组网设计中极具灵活性和自由度,便于对系统功能和应用范围的扩展. 5.存在插入损耗和串光问题

波分复用技术

波分复用技术研究 1.产生背景 1.1全球形势 随着全球互联网(Internet)的迅猛发展,以因特网技术为主导的数据通信在通信业务总量中的比列迅速上升,因特网业务已成为多媒体通信业中发展最为迅速、竞争最为激烈的领域。同时,无论是从数据传输的用户数量还是从单个用户需要的带宽来讲,都比过去大很多。特别是后者,它的增长将直接需要系统的带宽以数量级形式增长。因此如何提高通信系统的性能,增加系统带宽,以满足不断增长的业务需求成为大家关心的焦点。 面对市场需求的增长,现有通信网络的传输能力的不足的问题,需要从多种可供选择的方案中找出低成本的解决方法。缓和光纤数量的不足的一种途径是敷设更多的光纤,这对那些光纤安装耗资少的网络来说,不失为一种解决方案。但这不仅受到许多物理条件的限制,也不能有效利用光纤带宽。另一种方案是采用时分复用(TDM)方法提高比特率,但单根光纤的传输容量仍然是有限的,何况传输比特率的提高受到电子电路物理极限限制。第三种方案是波分复用(WDM)技术, WDM系统利用已经敷设好的光纤,使单根光纤的传输容量在高速率TDM 的基础上成N倍地增加。WDM能充分利用光纤的带宽,解决通信网络传输能力不足的问题,具有广阔的发展前景。 WDM波分复用并不是一个新概念,在光纤通信出现伊始,人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输,但是在20世纪90年代之前,该技术却一直没有重大突破,其主要原因在于TDM的迅速发展,从155Mbit/s到622Mbit/s,再到2.5Gbit/s系统,TDM速率一直以过几年就翻4倍的速度提高。人们在一种技术进行迅速的时候很少去关注另外的技术。1995年左右,WDM系统的发展出现了转折,一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折,众多的目光就集中在光信号的复用和处理上,WDM系统才在全球范围内有了广泛的应用。 1.2 发展过程 1.2.1 发展阶段 光纤通信飞速发展,光通信网络成为现代通信网的基础平台。光纤通信系统经历

光纤通信技术实验报告-密集波分复用

得分:_______ 光纤通信技术实验 (1)密集波分复用器的设计 实验报告

一、实验目的 1、完成基于双光纤准直器、单光纤准直器和介质膜滤光片的密集波分复用器滤波单元的结构设计和优化。 2、完成4波长密集波分复用器件的结构设计和优化。 3、完成密集波分复用器件的构建,并进行相关性能参数的测试。 二、实验原理与背景知识 1、密集波分复用器与光滤波器 密集波分复用器是密集波分复用(DWDM)系统中一种重要的无源光纤器件。由它所构成的合波和分波部分是系统的基本组成之一,它直接决定了系统的容量、复用波长稳定性、插入损耗大小等性能参数的好坏。密集波分复用器还可以衍生为其它多种适用于DWDM的重要功能器件,如波长路由器——用于宽带服务和波长选址的点对点服务的全光通讯网络;上路/下路器——用于指定波长的上/下路;梳状滤波器——用于多波长光源的产生和光谱的测量;波长选择性开关——不同波长信号的路由等,因此对于密集波分复用器的研究和制作具有重要的理论意义和良好的市场前景。 密集波分复用器的核心是窄带光滤波技术。目前常见的光通信用滤波器主要有以下几种:介质膜滤光片、光纤光栅、阵列波导光栅、M-Z干涉仪和F-P标准具等。 2、基于介质膜滤光片的密集波分复用器 2.1介质膜滤光片 介质膜滤光片由两个或者两个以上的用反射介电薄膜层来分隔的腔所构成的,实际上就是多个法布里-白洛标准具叠加的结果,其腔体附近的反射面是通过使用多层反射介电薄膜镀层来实现的。这种器件可以用作带通滤波器,即通过某一个特定的波长而反射其它的波长。滤光片的透射中心波长由腔的长度和入射光线的角度而定。随着腔的增加,介质膜滤光片通带的顶部将变得更加平坦,带尾则更加陡峭,这些都是光通信中所期望的特性。 2.2 光纤准直器

光波分复用(WDM)技术

光波分复用(WDM)技术 一、波分复用技术的概念 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在 发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。 通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM 的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,所以相对于DWDM,CWDM称为稀疏波分复用技术。 CWDM和DWDM的区别主要有二点:一是CWDM载波通道间距较宽,因此,同一根光纤上只能复用5到6个左右波长的光波,“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来;二是CWDM调制激光采用非冷却激光,而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐,非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段温度分布很不均匀,因此温度调谐实现起来难度很大,成本也很高。CWDM 避开了这一难点,因而大幅降低了成本,整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。CWDM是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端,利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤,接到不同的接收机。 二、波分复用技术的优点 WDM技术之所以在近几年得到迅猛发展是因为它具有下述优点: (1) 传输容量大,可节约宝贵的光纤资源。对单波长光纤系统而言,收发一个信号需要使用一对光纤,而对于WDM系统,不管有多少个信号,整个复用系统只需要一对光纤。例如对于16个2.5Gb/s系统来说,单波长光纤系统需要32根光纤,而WDM系统仅需要2根光纤。 (2) 对各类业务信号“透明”,可以传输不同类型的信号,如数字信号、模拟信号等,并能对其进行合成和分解。 (3) 网络扩容时不需要敷设更多的光纤,也不需要使用高速的网络部件,只需要换端机和增加一个附加光波长就可以引入任意新业务或扩充容量,因此WDM技术是理想的扩容手段。 (4) 组建动态可重构的光网络,在网络节点使用光分插复用器(OADM)或者使用光交叉连接设备(OXC),可以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络。 三、波分复用技术目前存在的问题 以WDM技术为基础的具有分插复用功能和交叉连接功能的光传输网具有易于重构、良好的扩展性等巨大优势,已成为未来高速传输网的发展方向,但在真正实现之前,还必须解决下列问题。 1.网络管理 目前,WDM系统的网络管理,特别是具有复杂的上/下通路需求的WDM网络管理仍处于不成熟期。如果WDM系统不能进行有效的网络管理,将很难在网络规模采用。例如在故障管理方面,由于WDM系统可以在光通道上支持不同类型

实验1.9WDM光波分复用器

1.9 WDM光波分复用器 实验者:钦(12342080) 合作者:王唯一(12342057) (大学物理科学与工程技术学院,光信息科学与技术12级2班 B13) 2015年3月26日,19,70% c 一、实验目的和容 1、了解WDM光波分复用器的工作原理和制作工艺,即熔融拉锥技术。 2、认识WDM光波分复用器的基本技术参量的实际意义,学会测量插入损耗、附加损耗、隔离度、偏振相关损耗等。 3、分析测量误差的来源。 二、实验基本原理 在熔融拉锥技术中,具体制作方法一般是将两根(或者两根以上)除去涂覆层的裸光纤以一定方式靠近,在高温加热下熔融,同时向两侧拉伸,利用计算机监控其光功率耦合曲线,并根据耦合比与拉伸长度控制停火时间,最后形成双锥结构。采用熔融拉锥法实现光纤间传输光功率耦合的耦合系数与波长有关,光传输波长发生变化时,耦合系数也会变化,即耦合器的分光比发生变化。考虑到熔融拉锥的耦合是周期性的,耦合周期愈多,耦合系数与传输波长的关系越大,所以尽量减少熔融拉锥中耦合的次数,最好在一个周期完成耦合。合理改变熔融拉锥条件,能够获得不同功能的全光纤耦合器件。熔融拉锥机的控制原理模块图如图1所示。熔融拉锥型光纤耦合器工作原理示意图如图2所示。 图1 熔融拉锥机系统控制示意图 图2 熔融拉锥型光纤耦合器工作原理示意图 1、单模耦合器 HE信号。图3是单模光纤耦合器的迅衰场耦合示意图。但在单模光纤中传导模是两个正交的基模 11 传导模进入熔锥区时,随着纤芯的不断变细,归一化频率V逐渐减小,有越来越多的光功率掺入光纤包层中。实际上光功率是在由包层作为芯,纤外介质(一般是空气)作为包层的复合波导中传播的;在输出端,随着纤芯的逐渐变粗,V值重新增大,光功率被两根纤芯以特定比例“捕获”。在熔锥区,两光纤包层合并在一起,纤芯足够逼近,形成弱耦合。将一根光纤看做是另一光纤的扰动,在弱导近似下,并假设光纤是无吸收的,则有

波分复用概念与其技术讲解波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长...

波分复用概念与其技术讲解 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM 可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM 的信道间隔为20nm,而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,所以相对于DWDM,CWDM称为稀疏波分复用技术。 CWDM 和DWDM 的区别主要有二点:一是CWDM 载波通道间距较宽,因此,同一根光纤上只能复用5 到6 个左右波长的光波,“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来;二是CWDM 调制激光采用非冷却激光,而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐,非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀,因此温度调谐实现起来难度很大,成本也很高。CWDM 避开了这一难点,因而大幅降低了成本,整个CWDM 系统成本只有DWDM 的30%。CWDM 是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端,利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤,接到不同的接收机。 由于光波长与频率的关系:= ×。实际上为一种频分复用,所以WDM通常也被称为光频分复 用(OFDM), WDM系统的主要优点为: 1.充分利用光纤的低损耗波段,大大增加光纤的传输容量,降低成本 2.对革新到传输的信号的速率,格式具有透明性,有利于数字信号和模拟信号的兼容3.节省光纤和光中继器,便于对已经建成的系统进行扩容 4.可以提供波长选路,使建立透明,灵活,具有高度生存性的WDM网络成为可能 46.2.2 波分复用/解复用器件 在整个WDM 系统中,需要使用多种波长的光信号,通常光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。光纤的传输损耗与工作波长有关。故现有光通讯系统中通常选择850nm,1310nm 和1550nm的光波用于传输(如右图所示),为了保证不同的DWDM系统之间的横向兼容性,ITU-T定义了以193.1THz(1552.52nm) 为中心频率,通道最小间隔为100GHz。下图为8/16/32个信道使用频段。

光纤通信实验报告

实验七波分复用技术实验 一、实验目的 1、了解光纤接入网中波分复用原理 2、掌握波分复用技术及实现方法 二、实验内容 1、实现用两种连接方式组成1310nm与1550nm光纤通信的波分复用系统 三、实验仪器 1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统1台 2、20MHz双踪数字示波器1台 3、万用表1台 4、波分复用器2个 5、FC-FC适配器1个 6、连接导线20根 四、实验原理 随着人类社会信息时代的到来,对通信的需求呈现加速增长的趋势。发展迅速的各种新型业务(特别是高速数据和视频业务)对通信网的带宽(或容量)提出了更高的要求。为了适应通信网传输容量的不断增长和满足网络交互性、灵活性的要求,产生了各种复用技术。本实验重点是光的波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)。 光波分复用技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。WDM 就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源,根据每一信道光波的频率(或波长)不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输;在接收端,再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立的(不考虑光纤非线性时),从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。波分复用系统原理图如图27-1所示。 图27-1 波分复用系统原理图

Mux /DeMux 是WDM 系统使用中不可或缺的两种元件。也就是我们常说的复用,解复用器。DWDM 使光导纤维网络能同时传送数个波长的信号,而Mux 则是负责将数个波长汇集至一起的元件;DeMux 则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。从原理上讲,这种器件是互易的(双向可逆),即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用,就是复用器。光分插复用器(OADM)是WDM 系统中一个重要的应用元件,其作用是在一个光导纤维传送网络中塞入/取出(Add-Drop )多个波长信道;置OADM 于网络的结点处,以控制不同波长信道的光信号传至适当的位置。 光纤通信系统中通常实用的石英光纤有三个低衰减区,即0.6~0.9um 为第一个低衰减区,通常称为短波长低衰减区。1.0~1.35um 和1.45~1.8um 为第二、第三个低衰减区。后两者称为长波长低衰减区。 本实验利用光纤通信工程应用最广泛的长波长衰减区中1310nm 与1550nm 光纤通信波长进行波分复用,传输两路信号(一路模拟信号,一路数字信号)。实验原理框图如图38-2。 波分复用还有另一种连接方式,其实验框图如图27-2所示。这种波分复用连接方式中,同一根光纤中光信号的传输方向相反,由于光波传输的独立性,两个方向的光波传输不会有干扰。通过实验可以验证这一理论。 五、实验步骤 1、连接数字信号源模块和中央控制器的A1和A2,B1和B2,C1和C2; 连接中央控制器和数字终端模块的A3和A4,B3和B4,C3和C4; 连接模拟信号源模块2的T602和T907(13_AIN)。 连接中央控制器的D_OUT 和T901(15_DIN),D_IN 和T902(15_DOUT)。 2、将开关K706的值拨为“01000000”。将数字信号源拨码开关K501,K502和K503的值拨为任意值。将中央控制器的开关K1拨为“主”。 3、将开关BM901拨为1310nm ,将开关K902拨为“模拟”,将开关BM902拨为1310nm ,将开关K901拨为“通信。 4、旋开光发端和光收端1550和1310保护帽,将1550光发端机和波分复用器A 中标有“1550”光纤接头连接,将1310光发端机和波分复用器A 中标有“1310”光纤接头连接。将1550光接收机和波分复用器B 中标有“1550”光纤接头连接,将1310光接收机和波分复用器B 中标有“1310”光纤接头连接。用FC-FC 适配器将波分复用器连接起来。 5、打开交流电源。中央控制器指示灯NS 、FS 亮,表明环路同步。按动开关KB ,使灯LED729由灭变亮,此时将来自数字信号源的数字信号送出。 6、用双踪示波器的两个探头同时测量T907和TP902(13OUT)处的波形,调节电位器W905(模拟驱动调节)和W909(幅值调节),直到波形相同为止,信号的幅度可以不同。 7、用示波器测量T901(15_DIN)和T902(15_DOUT)的波形,观察经波分复用和解复用后 波分复用器 波 分复用器 信号甲 图27-2 波分复用系统实验框图 信号乙 1310nm 1550nm 信号甲 信号乙 1310nm 1550nm

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