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ﻫ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。ﻫ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ＤWD Ｍ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。ﻫ 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DW ＤM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ﻫＷDM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:ﻫ (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。ﻫ（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。ﻫ（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ﻫ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，将很难在网络中大规模采用。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的业务信号，一旦WＤM系统发生故障,操作系统应能及时发现故障,并找出故障原因。但到目前为止，相关的运行维护软件仍不成熟；在性能管理方面,WＤＭ系统使用模拟方式复用及放大光信号,因此常用的比特误码率

并不适用于衡量WDM的业务质量，必须寻找一个新的参数来准确衡量网络向用户提供的服务质量等。如果这些问题不及时解决,将阻碍WDM系统的发展。

2．互连互通

由于ＷDＭ是一项新生的技术，其行业标准制定较粗，因此不同商家的ＷＤM 产品互通性较差,特别是在上层的网络管理方面。为了保证WＤＭ系统在网络中大规模实施，需保证ＷDM系统间的互操作性以及WDM系统与传统系统间互连、互通，因此应加强光接口设备的研究。

3.光器件

一些重要光器件的不成熟将直接限制未来光传输网的发展，如可调谐激光器等。对于一些大的运营公司来说，在网络中处理几个不同的激光器就已经非常棘手了，更不用说几十路光信号了。通常光网络中需要采用4～6个能在整个网络中进行调谐的激光器，但目前这种可调谐激光器还无法进入商用。ﻫ四、DWDM 技术简介

1.DWＤＭ对光纤性能的要求

DWＤM是密集的多波长光信道复用技术，光纤的非线性效应是影响WDＭ传输系统性能的主要因素。光纤的非线性效应主要与光功率密度、信道间隔和光纤的色散等因素密切相关;光功率密度越大、信道间隔越小,光纤的非线性效应就越严重;色散与各种非线性效应之间的关系比较复杂，其中四波混频随色散接近零而显著增加。随着WDＭ技术的不断发展，光纤中传输的信道数越来越多,信道间距越来越小,传输功率越来越大,因而光纤的非线性效应对ＤＷDM传输系统性能的影响也越来越大。ﻫ克服非线性效应的主要方法是改进光纤的性能,如增加光纤的有效传光面积,以减小光功率密度；在工作波段保留一定量的色散,以减小四波混频效应；减小光纤的色散斜率,以扩大DWDM系统的工作波长范围,增加波长间隔；同时，还应尽量减小光纤的偏振模色散，以及在减小四波混频效应的基础上尽量减小光纤工作波段上的色散,以适应单信道速率的不断提高。

2.ＤWDM系统中的光源ﻫ密集波分复用系统中的光源应具有以下4点要

求:(１)波长范围很宽；(2)尽可能多的信道数；(3）每信道波长的光谱宽度应尽可能窄;(4)各信道波长及其间隔应高度稳定。因此，在波分复用系统中使用的激光光源，几乎都是分布反馈激光器(DＦB-LD)，而且目前多为量子阱DFB激光器。

随着科学技术的发展与进步,用在波分复用系统中的光源除了分立的DＦB-ＬD、可调谐激光器、面发射激光器外，还有两种形式。其一是激光二极管的阵列,或是阵列的激光器与电子器件的集成，实际是光电集成回路(OEIＣ)，与分立的DＦB-LＤ相比,这种激光器在技术上前进了一大步，它体积缩小、功耗降低、可靠性高,应用上简单、方便。另一种新的光源——超连续光源。

超连续光源，确切地说应该是限幅光谱超连续光源(Specｔrum Sliced Supe ｒcontｉnuum Ｓｏurcｅ)。研究表明，当具有很高峰值功率的短脉冲注入光纤时，由于非线性传播会在光纤中产生超连续(SC)宽光谱，它能限幅成为许多波长，并适合于作波分复用的光源,这就是所谓的限幅光谱超连续光源。

3.实现DWＤM的关键技术和设备ﻫ实现光波分复用和传输的设备种类很多,各个功能模块都有多种实现方法，具体采用何种设备应根据现场条件和系统性能的侧重点来决定。总体上看,在ＤＷＤM系统当中有光发送/接收器、波分复用器、光放大器、光监控信道和光纤五个模块。

（1)光发送/接收器

光发送/接收器主要产生和接收光信号。主要要求具有较高的波长精度控制技