波分原理及实现案例介绍

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WDM系统的关键技术
光源技术
光电检测器
WDM关键技术
监控技术
光放大器
光复用器和光解复用器
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第3章 WDM关键技术 3.1 光源技术 3.2 光放大器 3.3 光复用器与解复用器 3.4 监控技术 3.5 光电检测器
Attenuation (dB/km)
光纤基本特性
光纤的损耗
光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。 衰减系数
5dB/km 4dB/km 3dB/km 2dB/km 1dB/km
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WDM的优势
WDM的优点
大容量 长距离 高速率 对数据的“透明”传输 系统升级时能最大限度地保护已有的投资 高度的组网灵活性、经济性以及可靠性 可兼容全光网交换
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WDM概念
把不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传送的方式统称 为波分复用。
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单向WDM
光源λ1
光源λ2
光 复 用 OA 器
OA
OA
光源λN
λ1～λN
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双向WDM
λ１ λ２ … λＮ
…
光
波
长
复
分
用 器
功率 /前置 放大
光线路放大
1547.5 — 1560.5nm OSC 1625nm
… 西向 1-N
WDM 耦合器
WDM 耦合器
OSC 1510 nm
1527.5 —1542.5nm
光
波
长
复
分
功率 /前置 放大
Security Level: Internal Use Only
OptiX WDM原理
郑平 29231
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学习完此课程，您将会： 掌握WDM的基本概念及原理、传输方式和基本构成； 了解WDM的传输媒介； 理解WDM的技术原理和关键技术实现方法； 理解WDM的网络单元与影响传输的因素； 了解WDM光传输系统的技术规范。
大于12800
适中
贵
昂贵
波长稳定性
较好
好
很好
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第3章 WDM关键技术 3.1 光源技术 3.2 光放大器 3.3 光复用器与解复用器 3.4 监控技术 3.5 光电检测器
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WDM系统组成
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/电监控信道（OSC/ESC）。
OSC
OSC
OSC
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光检测 器λ1
光 解 复
光检测 器λ2
用
器
光检测 器λN
光检测
器λ1百度文库
光
光检测
解
器λ2
复 用
OA
器
光检测
器λN
OA
λ1～λN
光源λ1
光
复
光源λ2
OA
用
器
光源λN
单向波分复用系统采用两根光纤，一根光纤只完成一个方向光信号的 传输，反向光信号的传输由另一根光纤来完成。
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用 器
λ１ λ２ … λＮ
…
…
东向 1-N
双向波分复用系统则只用一根光纤，在一根光纤中实现两个方向光信 号的同时传输，两个方向光信号应安排在不同波长上。
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WDM应用形式
开放式WDM
开放式DWDM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。
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光纤的种类
G.652光纤:大量铺设，传 高速信号需色散补偿
17 色散系数 (ps/nm·km)
1310
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G.653光纤:1550nm波长区混 频严重，不适合DWDM
正色散系数G.655光纤
1550
波长λ(nm)负色散 系数G.655光纤
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WDM技术发展背景
现代化的通信网中各种数据业务 爆炸式的增长 ，使得传输网络 的带宽需求随之增长， WDM技 术应运而生。
WDM为运营商提供了经济的 传输网络组网方式；目前华为 公司商用的波分容量已经达到 1600Gbit/s 。 而 实 验 室 中 还 在进行更大容量的WDM实验。
掺铒光纤
a 原理性结构
泵浦源
信号光出
b 光放大原理
铒离子 ●● ● ●○
○ ●○
暂稳态
980nm 光子 1550nm 光子
○● ○ ● ● ●●
基态
光子吸收
受激辐射
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EDFA应用的问题
1. 增益波长范围固定：只能在1550nm窗口 ； 2.增益带宽不平坦：EDFA的增益带宽很宽，但EFDA本身的增益谱
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第1章：波分复用技术概述 第2章：WDM传输媒介 第3章：WDM关键技术 第4章：WDM的网络单元与影响传输因素 第5章：WDM光传输系统的技术规范
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全光网络、网络融合、MSTP、 光交叉连接与波长路由器已经问 世。未来网络中数据与光将结合， 向光组网的转变是宽带革命的核 心。
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怎样增加传输容量
波分复用（WDM）技术已经成熟， 成为很好的扩容方式
使用更高比特率TDM：STM-1STM-64
采用SDM，铺设多芯新光缆(需考虑时间与成本)
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什么是波分复用？
加油站
高速路
巡逻车
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2、间接调制光源
电吸收调制光源 (EA) 马赫-策恩德尔调制光源 (M-Z)
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直接调制光源
调制 电流
优点：技术简单、成本较低； 缺点：激光器有较大的频率啁啾；适用于短距离传输。
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光纤基本特性
光纤的结构
光纤是由圆柱形玻璃纤芯和玻璃包层构成，最外层是一种弹性耐 磨的塑料护套，整根光纤呈圆柱形。
护套
包层
纤芯
n2 n1
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集成式WDM
集成式DWDM系统没有采用波长转换技术，它要求 复用终端的光信号的波长符合DWDM系统的规范， 不同的复用终端设备发送不同的符合ITU-T建议的波 长，这样他们在接入合波器时就能占据不同的通道， 从而完成合波。
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CWDM简介
CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplex）稀疏波分复用
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，它需 要冷却技术来稳定波长，实现起来难度很大，成本也很高。CWDM避 开了这一难点，CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却，因而大幅 降低了成本，整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。
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光放大器
遥泵 拉曼放大器(Raman)
掺铒光纤放大器(EDFA) 半导体光放大器(SOA)
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信号光入
EDFA组成及原理
隔离器 耦合器
隔离器
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电吸收调制光源（EA）
调制 电流
优点：频率啁啾较低，色散受限距离较长； 缺点：技术较复杂。
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马赫-策恩德尔调制光源（M-Z）
调制 电流
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第1章：波分复用技术概述 第2章：WDM传输媒介 第3章：WDM关键技术 第4章：WDM的网络单元与影响传输因素 第5章：WDM光传输系统的技术规范
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LD
优点：可忽略啁啾，色散受限距离很长； 缺点：成本高，技术难度大，不便于集成。
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光源比较
最大色散容限 ps/nm
成本
直调光源 电吸收调制光源 马赫-策恩德尔调制光源
1200~2400 7200~12800
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。
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问题
什么是WDM、DWDM以及CWDM？ 简述WDM设备的两种传输方式？ 什么是开放式与集成式系统？ 简述WDM系统的组成？
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WDM的光源要求
1)比较大的色散容纳值 ； 2)标准而稳定的波长。
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光源
1、直接调制光源
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第1章：波分复用技术概述 第2章：WDM传输媒介 第3章：WDM关键技术 第4章：WDM的网络单元与影响传输因素 第5章：WDM光传输系统的技术规范
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1.1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合 DWDM系统、高速信号传输 2. 应 用 ： TrueWave 真 波 光 纤 ( 正 色 散 区 的 SPM效应有利于传输)；LEAF-大有效面积光 纤（克服非线性效应）
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问题
光纤的损耗有哪些？ 光纤的色散有哪些？ 光纤的种类有哪些？各自有什么特点？
不平坦。在WDM系统中应用时必须采取特殊的技术使其增益平坦。 3.光浪涌问题：采用EDFA可使输入光功率迅速增大，但由于EDFA的
动态增益变化较慢，在输入信号能量跳变的瞬间，将产生光浪涌， 即输出光功率出现尖峰，尤其是当EDFA级联时，光浪涌现象更 为明显。峰值光功率可以达到几瓦，有可能造成O/E变换器和光 连接器端面的损坏。
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光纤基本特性
光纤的色散
光纤中的色散可分为模式色散和色度色散。 由于光源的不同频率（或波长）成分具有不同的群速度，在传输过 程中，不同频率的光束的时间延迟不同而产生色散称为色度色散。
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