光纤综述报告

HEFEI UNIVERSITY

光纤通信课程综述报告

题目：光纤通信课程综述报告

系别：电子信息与电气工程

专业班级： 11通信工程（1）班

学号： 1105021006 姓名：郭丽丽

导师：张倩

成绩：

2014年 11月12 日

一、WDM技术的基本概念和特点

1.基本概念

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。

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。

图一波分复用技术

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。

2.WDM技术的分类

WDM设备有DWDM设备和CWDM设备。

密集型光波复用：（DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing）是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能（例如，达到最小程度的色散或者衰减）。这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量；

稀疏型波分复用：(CWDM;Coarse Wavelength Division Multiplex)是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。从原理上讲，CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，在链路的接收端，借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，连接到相应的接收设备。

CWDM与DWDM的区别：

CWDM载波通道间距较宽，因此一根光纤上只能复用2到16个左右波长的光信号。

CWDM调制激光采用非冷却激光，而DWDM采用的是冷却激光，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。

稀疏波分复用系统一般工作在从1260nm到1620nm波段，间隔为20nm，可复用16个信道，其中1400nm波段由于损耗较大，一般不用。

3.WDM系统的组成

N路波长复用的WDM系统的总体结构主要有：

光波长转换单元（OTU）；

波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）；

光放大器（BA/LA/PA）；

光监控信道/通路（OSC）；

图二WDM系统组成

影响WDM 传输系统主要有3个因素：衰耗、色散及信噪比，单通道达到10G以上速率，事实上还要考虑非线性等其他因素。实际工程调测中需要综合考虑以上几个因素。

4.WDM技术特点

光波分复用的技术特点与优势如下:

(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。

(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。

(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。

(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。

(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。

(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，同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面，因而WDM的实际应用还不多。但是，随着有线电视综合业务的开展，对网络带宽需求的日益增长，各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等，WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来，表现出广阔的应用前景，甚至将影响CATV网络的发展格局。

5.关键技术

WDM的关键技术包括三个方面：合／分波器、光放大器和光源器件。

①合／分波器实际上就是光学滤波器，其作用是对各复用光通路信号进行复用与解复用。对它们的基本要求是：插入损耗低、隔离度高、具有良好的带通特性、温度稳定性好、复用通路数多和具有较高的分辨率等。

②光放大器的作用是对复用后的光信号进行直接光放大，以解决WDM系统的超长距离传输问题。一般来讲，合／分波器的插入损耗较大，大大减小了WDM系统的传输距离（仅为三

四十公里左右），满足不了实际需求。使用光放大器后，不仅可使WDM系统的传输距离达到常规要求，而且还可以实现超长距离传输，达到640km无电中继传输。因此对光放大器的要求是：有很高的增益、很宽的带宽和较低的噪声系数等。目前在1550 nm波长范围皆采用掺饵光纤放大器（EDFA），但在1310nm波长范围尚无实用化的光放大器，所以目前WDM技术主要用于1550nm波长范围。最近，半导体光放大器（SOA）技术已经成熟，这种放大器具有高增益、低噪声等特点，并能够对1310 nm窗口的光信号进行放大，有望在近期得到商用。

WDM系统的超长距离传输对光源器件提出了非常苛刻的要求，光源器件必须具有十分狭窄的谱宽和非常稳定的发射波长。

光纤通信系统的传输距离可能会受到系统损耗的限制，也可能会受到系统色散的限制，而在高速率传输的情况下，往往是色散受限占主要地位。光放大器的使用只是解决了损耗受限的问题，而色散受限的问题则需要选择谱宽极窄的半导体激光器来解决。实践证明，采用传统的直接调制方式会使半导体激光器在高速率条件下工作时产生所谓啁啾声，它极大地限制了系统的传输距离。要想实现超长距离传输，必须减小或避免啁啾声现象，所以WDM系统使用的光源器件必须放弃传统的直接调制方式而改用外调制方法，即所谓外调制型光源。

此外，ITU-T对WDM系统的工作波长及其偏差（频偏）作了严格的规定，如系统工作光波波长的偏差在±0.08 nm范围，这就要求光源器件的发光波长非常稳定，否则复用光通路的信号可能会串到相邻的光通路之中，在解复用时会产生混乱。

二、WDM技术的应用

电力通信专网的纤芯资源相对较充裕，但随着对越送电和西电东送规模的不断扩大，电网发展迅猛，需要传送的信息种类和数量不断增多，特别是专用纤芯继电保护业务和以太网业务的不断增多，对电力通信专网的纤芯资源造成了一定的压力。纤芯资源紧张的地区或站(厂)之间通过新建ADss或0PGW光缆，可以满足电网的需要，但投资巨大，工期长，不太经济。随着DWDM技术的发展和商用化，可以考虑在现有光缆系统的基础上，建设电力啪M光通信网，以满足电网调度、自动控制、办公系统、继电保护和安自等业务对电力通信容量的要求。

WDM的应用形式有集成式和开放式两种。开放式WDM系统的特点是对复用终端光接口没有特别的要求，只要求这些接口符合ITU-T建议的光接口标准。集成是的DWDM系统没有才