光纤通信第2章_波分复用技术201203

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1.6 ITU-T 分类 1）粗波分复用
粗波分复用（CWDM）的基本特点是工作波长覆盖1270nm~1610nm波段， 波长间隔为20nm以上，ITU-T的G694.2标准定义了16个信道。由于CWDM波长间 隔较大，对半导体激光器（LD）的波长稳定性和线宽的要求较低，同时对波分复 用器的性能要求也较低，因此该系统的成本较低，性价比较高。可见，CWDM系 统适合应用于容量较小的城域网或局域网光纤通信系统，以及光纤接入网。
192.90
标准中心频率 （100GHz间隔） /THz 194.10
标准中心波长 /nm 1544.53 1544.92
标准中心频率
196.00
1529.55 1529.94
194.00
1545.32 1545.72
195.90
1530.33 1530.72
193.90
1546.12 1546.52
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F-P滤波器
vL
c L 2nL
L 1 R c FP F R 2nL
vFP v vq+1 vq
c q q (q 1,2,3, ) 2nL
法布里-珀罗干涉仪的传输特性
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2）密集波分复用
密集波分复用（DWDM）的基本特点是工作波长覆盖1480nm~1620nm波 段，ITU-T的G.692定义了波长间隔为50GHz和100GHz的标准，中心波长为 1552.52nm（频率为193.1THz）向长波长和短波长延伸，又分别定义了C （Center）波段1530nm~1560nm，L（large）波段1560nm~1620nm和S（Short） 波段1480nm~1530nm。100GHz的间隔在C波段即可容纳40个波长信道，可以获 得较大的通信容量。因此，DWDM是解决大容量传输的最佳技术手段，在光纤骨 干网的运用中得到了充分发挥。
1.2 光码分复用（OCDM）
光码分复用技术与电码分复用技术在原理上没有根本区别。在OCDM通信系 统中，每个用户都拥有一个唯一的地址码，这个地址码是一组光正交码中的一 个，不同的用户采用不同的相互正交的地址码。在进行数据信息的传输时，首先 用特定的地址码数据信息进行光调制，传输后在接收端使用与发射端相同的地址 码进行光解调，实现用户间的通信。
1549.32 1549.72
195.40
1534.25 1534.64
193.40
1550.12 1550.52
195.30
1535.04 1535.43
193.30
1550.92 1551.32
195.20
1534.82 1536.22
193.20
1551.72 1552.12
195.10
15366.61 1537.00
第2章 波分复用技术
波分复用的原理 波分复用的关键技术 波分复用技术的应用
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1 光复用技术的分类及工作原理
1.1 光时分复用（OTDM）
时分复用（TDM）将通信时间分成相等的间隔，某一固定的信道占用某一固 定的间隔，不同的信道占用不同的时间段，各信道按照一定的时间顺序进行传输 光时分复用（OTDM）是TDM在光域里的对应物，通过在光域内对光脉冲进行 时间上的复用，获得高比特光数字码流
（2）中心频率偏差 中心波长偏移 G.695 最后确定中心波长偏移值为±6.5nm ，但同时指出 ±7nm 与 G.695 建议的其它参数对于任何应用都是横向兼容的。需要指出 ±7nm 的偏移对激光器精度要求较低，而对波分复用器要求较高。因为 CWDM采用了非制冷激光器，并认为单纤双向的应用情况下±7nm更安全。
3
1, 2, …, n 2 4
…
n1
选择折射率差异较大的两种光学材料，膜厚度 交替地镀上几十层，便制成了介质膜干涉型波 分复用器的基本单元
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光栅型WDM器件
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平面阵列波导光栅AWG－WDM
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得到的光栅方程为
192.20
1559.79 1560.20
192.10
1560.61
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CWDM光波长标准（Coarse Wavelength Division Multiplexing）
（1）信道间隔和范围 对于G.694.2规定CWDM的波长间隔为20nm，波长范围为 1271nm~1611nm，中心频率为1271nm、1291nm、1311nm…1591nm、 1611nm，如表所示。
195.80
1531.12 1531.51
193.80
1546.92 1547.32
195.70
1531.90 1532.29
193.70
1547.72 1548.11
195.60
1532.68 1533.07
193.60
1548.51 1548.91
195.50
1533.47 1533.86
193.50
1556.55 1556.96
194.50
1541.35 1541.75
192.50
1557.36 1557.77
194.40
1542.14 1542.54
192.40
1558.17 1558.58
194.30
1542.94 1543.33
192.30
1558.98 1559.39
194.20
1543.73 1544.13
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标准中心频率 （50GHz间隔）/THz 196.10 196.05 196.00 195.95 195.90 195.85 195.80 195.75 195.70 195.65 195.60 195.55 195.50 195.45 195.40 195.35 195.30 195.25 195.20 195.15 195.10 195.05
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WDM系统的信道串扰 1）线性串扰 线性串扰通常发生在解复用过程中，它与信道间隔、解复用方式以及器 件的性能有关。在强度调制—直接检测的多路复用光波系统中，常采用光滤 波器去复用，因而串扰的大小，取决于用于选择信道的光滤波器的特性。
2）非线性串扰 当光纤处于非线性工作状态时，光纤中的几种非线性效应均可能在信 道间构成串扰，具体来讲，就是一个信道的光强和相位将受到其他相邻信 道的影响，从而形成串扰。由于是光纤非线性效应引起的，故这种串扰便 称之为非线性串扰。引起串扰的光纤的非线性效应包括受激喇曼散射、受 激布里渊散射、交叉相位调制和四波混频等。
标准中心频率 （100GHz间隔） /THz
标准中心 波长/nm 1538.58
标准中心频率 （50GHz间隔） /THz 192.85 192.80 192.75 192.70 192.65 192.60 192.55 192.50 192.45 192.40 192.35 192.30 192.25 192.20 192.15 192.10
标准中心频率 （100GHz间隔） /THz
标准中心波长 /nm 1554.54
194.80
1538.98 1539.37
192.80
1554.94 1555.34
194.70
1539.77 1540.16
192.70
1555.75 1556.15
194.60
1540.56 1540.95
192.60
193.10
1552.52 1552.93
195.00
1537.40 1537.79
来自百度文库
193.00
1553.33 1553.73
194.90
1538.19
192.90
1554.13
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标准中心频率 （50GHz间隔） /THz 194.85 194.80 194.75 194.70 194.65 194.60 194.55 194.50 194.45 194.40 194.35 194.30 194.25 194.20 194.15
195.00 194.95 194.90 2012/3/20
标准中心频率 （100GHz间隔） /THz 196.10
标准中心 波长/nm 1528.77 1529.16
标准中心频率 （50GHz间隔） /THz 194.10 194.05 194.00 193.95 193.90 193.85 193.80 193.75 193.70 193.65 193.60 193.55 193.50 193.45 193.40 193.35 193.30 193.25 193.20 193.15 193.10 193.05 193.00 192.95
WDM系统的组成
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光纤的波长资源
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WDM分类
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1.4 波分复用系统工作原理
WDM单向和双向传输方式
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1.5 波分复用系统的优势
（1）充分利用光纤的巨大带宽资源 （2）降低对器件的超高速要求 （3）可同时传输多种不同类型的信号 （4）节约线路投资,高度的组网灵活性、经济性 和可靠性 （5）多种应用形式
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光纤光栅WDM
光纤是一种无频率选择性的均匀媒质，但是当光纤纤芯经充氢处理，并在强光干 涉谱照射一段时间后将导致折射率沿轴产生周期性扰动，即形成了光纤光栅。 一类称为传输型或长周期光栅，折射率的周期性扰动将导致同向传输模式 间的耦合； 另一类称为反射型或短周期光栅，亦称布拉格光栅（FBG），折射率的周 期扰动将导致相反方向传输模式间的耦合。具有很高的反射率调节光栅长 度和耦合系数时可以改变光栅的带宽。 采用这种普通布拉格光栅，可做成光纤光栅WDM，但需结合光环形器和光 带通滤波器使用，结构复杂，实用性不强。
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2.2 波分复用器
光纤熔锥型波分复用器
LD
夹 具
测 光 监
光 纤
火 头
光 监 测
(a) 熔 锥 光 纤 加 工 装 置
1, 2
(b) 熔 锥 光 纤 波 分 复 用
1 2
熔锥光纤WDM器件
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干涉滤波 WDM器件
1 n2 5, 6, …, n n
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2 波分复用的关键技术
2.1 ITU-T的标准 DWDM光波长标准（Dense Wavelength Division Multiplexing）
（1）绝对参考频率 绝对参考频率是维持光信号频率的精度和稳定度而规范的特定频率参考。 G.692确定WDM系统的绝对参考频率为193.10THz。 （2）信道间隔 G.692建议规定WDM系统的信道间隔为25GHz的整数倍，目前优先选用的 是100GHz和50GHz的信道间隔。 （3）中心频率偏差 中心频率偏差定义为标准中心频率与实际中心频率之差。中心频率偏差的 规定大小与信道间隔相关，信道间隔越小，中心频率偏差要求越严格，对于 100GHz 和 200GHz 信道间隔的 WDM 系统，要求最大频率偏移为 20GHz 和 40GHz （约为0.16nm和0.32nm）。
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1.3 光波分复用（WDM）
光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同波长的光载 波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合进同一根光纤中进行传输， 在接收端，通过解复用器对各种波长的光信号进行分离，然后由光接收机 做进一步的处理，使原信号恢复。 。 分类：WDM/OFDM/DWDM/CWDM
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CWDM波长配置
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 中心标准波长 nm 1271.0 1291.0 1311.0 1331.0 1351.0 1371.0 1391.0 1411.0 1431.0 1451.0 E O 对应波段 序号 11 12 13 14 15 16 17 18 中心标准波长 nm 1471.0 1491.0 1511.0 1531.0 1551.0 1571.0 1591.0 1611.0 L C S 对应波段
ns d sini nc L ns d sin0 m
ix i Lf jx 0 Lf
为输入输出平面波导的衍射角，x，d，Lf的定义如图b)所示 为波长，m为光栅的衍射阶数，ns和nc分别为平面波导和输入输 出波导的有效折射率，i和j分别为输入输出波导序号。
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