五 密集波分复用

G.655光纤
G.655光纤又称非零色散光纤，（NZDSF） 它是针对G.652光纤和G.653光纤在 DWDM系统使用中存在的问题而开发的新 型光纤，使其在DWDM的工作波段15301565nm之间，同时具有最小色散和最小 损耗，典型参数为：衰减系数小于0.25dB、 /km,色散系数在1－6PS/（nm*km）,该光 纤可有效地避免四波混频的影响，较好地 满足TDM和DWDM两种要求。
DWDM的工作原理



波分复用WDM技术原理； WDM与DWDM的关系; WDM与SDH的关系; DWDM基本结构： DWDM工作方式； DWDM工作特点； DWDM通信系统光纤选型； 光纤的非线性效应；
波分复用WDM技术原理

WDM概念： 波分复用是光纤通信中的一种传输 技术，它利用了一根光纤可以同时传输 多个波长的光载波的特点，把光纤可能 应用的波长范围划分为若干个波段，每 个波段用作一个独立的通道传输一种预 定波长的光信号。
WDM工作原理
WDM与DWDM的关系
最早的波分复用技术是将1310nm和1550nm的两 波进行波分复用，波长间隔为一般数十纳米。 随着1550窗口的EDFA的商用化，新的WDM系统 只用1550nm窗口，这些WDM系统的相邻波长间 隔比较窄（<1.6nm）,为了区别于传统的WDM系 统，称之为密集波分复用系统,即DWDM系统。 现在波分复用技术（WDM）通常专指密集波分 复用技术DWDM。
光源技术


波长稳定问题的解决办法： 精密的管芯温度控制技术 原理：温度是影响激光器输出波长稳定性的最主要原 因，通过精密自动温度控制电路（ATC），保持激光器 管芯的温度恒定。 优点：比较容易实现，能够满足通常的要求 缺点：不能解决由于激光器老化引起的波长漂移。 波长反馈控制技术 原理：波长敏感器件的输出电压随激光器输出波长而 变动，通过此电压来直接或间接控制激光器的工作电流， 使输出波长稳定。 优点：能够达到很高的精度 缺点：实现起来比较复杂，成本较高。
DWDM系统的组成网元
光源； 光复用器/光解复用器； 光波长转换器（OUT）； 光放大器（OA）；

光波分复用器/光波分解复用器
光波分复用器/光波分解复用器技术




阵列波导技术； 衍射光栅技术； 干涉薄膜技术； 光纤光栅技术； 光耦合器技术；
光波分复用器/光波分解复用器技术
G.653光纤

G.653光纤又称色散位移光纤（DSF），这种 光纤是将色散零点由1310nm移至1550nm， 从而使光纤的低损耗窗口与色散窗口重合的一 种光纤，该特性使得它成为高速、大容量、长 距离单波光传输系统的最佳光纤。但由于该光 纤在1550nm附近的色散系数极小，当用于 DWDM时，不同通路光波之间的相位匹配很好， FWM效率很高，会产生非常严重的干扰，使 信号严重失真。若应用，需采用牺牲传输容量、 传输距离等代价满足DWDM的基本要求，因此， G.653光纤不适于DWDM系统。
DWDM光网络中的主要传输限制因素： 1、串扰 2、噪声累积 3、色散 4、光纤中的非线性效应 在DWDM系统中，由于波分复用器件引入的插入损耗较大，减少了 系统的可用光功率，需要使用光放大器来对光功率进行必要的补偿。 由于光纤中传送光功率较高 光波是一种高频电磁波，不同波长的光波复用在一起进行传输，彼 此之间相互作用，将产生四波混频（FWM），FWM的效率取决于 光通路间隔和光纤色散，通路间隔越窄、光纤色散越小，FWM效 率越高。 由于光放大器的应用，光纤的损耗已经不是影响DWDM系统传输距 离的主要因素，而光纤的色散问题成为中继距离主要的限制因素， 由于光纤中光功率的提高，光纤的非线性问题变得十分突出。
介质薄膜分波器功能框图
耦合器型复用器原理及特点
1）原理 通过将多根光纤熔融在一起，使多个输入波长可 以耦合在一起，达到波长合并的目的，但不能用 来将不同波长进行分离。 2） 优点 • 温度特性很好 • 光通道带宽较好 • 制造简单，易于批量生产 3）缺点 尺寸较大，信道隔离度差，复用的波长数少。

光通信的三个发展阶段
DWDM与SDH的关系
DWDM系统基本结构
DWDM工作方式
双纤单向传输： 一根光纤只完成一个光方向的光信号的传 输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成， 因此，同一波长在两个方向上可重复利用。 单纤双向： 在一根光纤中实现两个方向光信号的同时 传输，两个方向的光信号应安排在不同波长上。

克尔效应
克尔效应也称折射率效应，也就是光纤 的折射n随着光强的变化而变化的非线性 现象。 在理论上，克尔效应能引起下面三种非 线性效应： 1、自相位调制 2、交叉相位调制 3、四波混频

交叉调制（XPM）

当两个或两个以上的光使用不同的载频 同时在光纤中传输时，由于克尔效应可 以导致交叉相位调制（XPM）的非线性现 象，也就是某一个信道的非线性相移不 仅与本信道的功率有关，还与其他信道 的功率有关。



通信光纤的基本知识


应用的多为单模光纤，特点是损耗低、带宽大、成本低。 具有1550nm和1310nm两个低衰减窗口，最小衰减窗口 位于1550nm， 1310nm窗口的衰减为0.3~0.4dB/km, 1550nm窗口的衰减为0.19~0.25dB/km。 理论上，WDM可以利用的单模光纤的带宽可以达到 200nm，约为25THz，在波长间隔为0.8nm时，理论上 可以开通200多个波长，为WDM的应用和发展提供了 广阔的前景。
真波光纤

Lucent公司研制的真波光纤是一种典型的工作 区为正色散的光纤，在1530－1565nm的光放 大区，色散系数为1.3-5.8ps/（nm*km），在 1549－1561nm的EDFA增益平坦区，色散系 数为2.0-4.0ps/（nm*km）,这个值基本上避免 了非线性的影响，而低色散系数由不至于造成 系统色散受限，由于正色散引起的自相位调制 效应可以压缩脉冲，利于多波DWDM的应用。
大有效面积光纤
大有效面积光纤（LEFA）是为了适应更大容 量、更长距离的DWDM系统而开发设计的，该 种光纤的模场直径由普通光纤的8.4微米增加 到9.6微米，大大增加了有效面积，从而减小 了光纤中传播的光功率密度，可以更有效地克 服非线性影响。提高入纤功率，增加波分复用 数，是通信光纤的方展方向。 缺点：色散斜率大，长距离传输功率代价变大。 模场直径大，弯曲和微弯损耗增大。
DWDM系统的组成网元



光源； 光复用器/光解复用器； 光波长转换器（OUT）； 光放大器（OA）；
光源



主要参数： 波长稳定性 色散容限 类型： 直接调制 EA调制 马赫-策恩德(M-Z)调制 电折射调制
光源技术
光源技术主要需要解决两大问题： 波长稳定问题 — 要求在寿命终了时波长的漂移：<20GHz (约0.16nm)。 色散容限问题 —G.652光纤，在1550nm窗口，色散系数一 般取值为 20ps/km.nm — 对于360km、500km、640km的标准配 置，色散容限值分别为7200ps/nm 、 10000ps/nm、12800ps/nm。
光源技术
提高光源色散容限的方法： 外调制技术 原理：对于直接调制，单纵模激光器引起的啁 啾是限制其色散容限主要因素。 在外调制情况下，高速电信号不直接调制 激光器，而是加在某一介质上，利用该介质的 物理特性使通过的激光器信号的光波特性发生 变化，从而建立电信号和激光的调制关系。 优点：很低的啁啾，可以获得远大于直接调制 的色散受限距离。

光纤的非线性效应
光场较弱的情况下，通常认为光纤是线性的媒质，但在很强的光场 作用下，光纤的各种特征参数随光场的强弱而变化，在小芯径，损 耗低的单模光纤中尤其如此这就是光纤的非线性效应，光纤的非线 性效应大体包括以下几种：
受激散色： 受激拉曼散射SRS； 受激布里渊散射SBS； 克尔效应： 自相位调制SPM； 交叉相位调制XPM； 四波混频FWM；
根据在WDM系统中位置不同而分为： • 发送端OTU • 作为再生中继器的OTU • 接收端的OUT 根据在色散容限不同而分为： • OTUD(短距）: Ds=1800ps/nm : < 90km •OTUEM (中距）: Ds=7200ps/nm : 90km-360km •OTUEL (长距）: Ds=12800ps/nm : 360km-640km
光源技术


目前实用化的外调制激光器的种类： EA调制电吸收激光器（EML激光器） 优点：色散容限好；体积小，集成度好，驱动电压低， 功率小； 缺点：啁啾系数较大； 应用：目前，大部分公司的WDM产品都采用EML激光器。 马赫-策恩德(M-Z)调制波导型铌酸锂调制器 优点：调制速率极高，色散受限距离长；调制线宽很窄， 消光比高； 缺点： 与偏振态有关，激光器和调制器之间的连接必须 使用保偏光纤； 应用： 主要应用在10Gb/s以上的高速DWDM系统中。
光转发技术
与OTU相关的主要技术参数 色散容限： 接收灵敏度： 定义：在满足一定误码率条件下的最小入射光功率 过载功率： 定义：在满足一定误码率条件下的最大入射光功率 中心频率偏移： 定义：实际中心频率与标称中心频率的偏移光转发技术WDMFra bibliotek统中OTU的种类：

主要技术参数要求 ���插入损耗低； ���通道带宽宽； ���各信道间的串扰小，即隔离度高； 偏振相关性小； ���波长的温度稳定性好；



光波分复用器/光波分解复用器类型
光栅型复用/解复用器的原理及特点
1）原理： 属于角色散型器件，当光到光栅上后，由于光栅 的角色散作用，使不同的光信号以不同的角度出射， 然后经过透镜会聚到不同的输出光纤，从而完成波长 选择和分离的作用，反之就可以实现波长的合并。 2） 优点： 波长选择特性优良，可以使波长间隔小到0.5nm左 右并联工作，插入损耗不会随复用信道的数目增加而 增加。 3）缺点： 温度稳定性不好。