波分复用原理

温度波长 控制电路
DFB 激光器
驱动电流
马赫策恩德或 电吸收调制器
光接收机
入射光
短程传输接收：PIN 长程传输接收：APD
电信号
标称中心频率或波长是以193.1THz（1552.52nm)为中 心、间隔为100GHz的整数倍。
199.0
(THz)
196.0
195.0
194.0
193.0
192.0
191.0
1505 1510 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 1570
(nm)
OSC信道151010nm
波分复用技术的发展
1310nm/1550nm窗口的波分复用 仍用于接入网，但很少用于长距离传输
1550nm窗口的密集波分复用(DWDM)
可广泛用于长距离传输，用于建设全光网 络
DWDM的特点
1、充分利用光纤的巨大带宽，带宽可达 25THz和更长的传输距离。
2、简化系统结构和设计，减少投资和维护费 用。
1310nm 1550nm 波长
Fra Baidu bibliotek
光波的特性
爱因斯坦波粒二相性
光的电磁波属性： 波长和频率
cf
v c n
f c 2
1552.52nm ~ 193.1THz 100GHz ~ 0.8nm
光的粒子属性： 散射效应
弹性碰撞、非弹性碰撞
光在真空中的传播速度:c=3108m/s 媒质的折射率: n 光的全反射 折射定律: n1sin1=n2sin2
DWDM系统的分类
以系统接口分类：集成式或开放式系统 以信道数分类：4、8、16、32等 以信道速率分类：2.5Gbit/s 、10Gbit/s及混合速率 以信道承载业务类型分类：PDH、SDH、ATM、
IP或混合业务等
以地理域分类：海底系统、陆地干线、本地网、
城域网
开放式和集成式系统结构
限制使用在 <2.5Gbps速率下，较短距离传输。
驱动电流
FP 或 DFB 激光器
调制方式
外调制方式
－激光器光源＋开关 －复杂、损耗大、价格贵； 分离外调制
铌酸锂（LiNbO3）Mach-Zehnder 集成外调制
电吸收（EA） III-V 族半导体Mach-Zehnder
－线性调频（啁啾）无或小 －用于>2.5Gbps 高速率传输
3、可节约大量光纤，扩容方便。 4、可完成各种电信业务的综合和分离。 5、可透明传输数据业务。 6、可实现网络交换和恢复，具有高度生存性。
及更灵活的组网方式
322.5Gbit/s光谱图
二 DWDM技术概要
光通信
紫外
红外
可见光


光通信
400nm
670nm 激光笔
700nm
780nm CD 唱碟机
波长控制技术 之
波长反馈控制
温度传感器 激光器管芯
TEC温度控制器
0激光输出
TEC温度
V
控制电路
0+
0-
V
V
0
0- 0
0+
波长
调制方式
直接调制方式
－输出功率正比于调制电流； －简单、损耗小、价廉； －使用FP或DFB激光器二极管； 随调制速率增高，模数增加，激光器谱线展宽（啁啾）。
比著名的CPU性能进展more定律 （18个月左右翻番）快2～3倍
扩容的选择
空分复用
SDM(Space Division Multiplexer)
时分复用
TDM(Time Division Multiplexer)
波分复用
WDM(Wavelength Division Multiplexer)
TDM和WDM技术合用
C-Band
L-Band
中心频率(中心波长)偏差n/5，n为光信道间隔
中心波长和中心频率
光信道
1 *2 3 *4 5 *6 7 *8 9 *10 11 *12 13 *14 15 *16
中心波长 1548.51 nm 1549.32 nm 1550.12 nm 1550.92 nm 1551.72 nm 1552.52 nm 1553.33 nm 1554.13 nm 1554.94 nm 1555.75 nm 1556.55 nm 1557.36 nm 1558.17 nm 1558.98 nm 1559.79 nm 1560.61 nm
开放式系统的关键技术------
波长转换(Wavelength Convertion)
开放式系统 集成式系统
各种设备供应厂家 各种速率接入 任意波长接入 各种数据格式 任意时刻接入 成本较高
没有互操作性 成本较低
DWDM系统的组成部分
发射和接收有源部分 合波和分波无源部分 光传输和光放大 光监控信道 DWDM系统网管
DWDM原理和组成
一概述
九十年代以来，以Internet为代表的信息技术革命正在深 刻地改变传统电信概念和体系
话音业务数据业务宽带综合业务B-ISDN
世界电话业 务年增长 率为 10%，数据业务年增长 40% 中国 话音业务 14% 的增长率，数据业务 400% 增长
目前北美Internet骨干网的业务 量几乎每6～9个月翻一番，
发射和接收有源部分
光发送机
光源的波长稳定
1
2
指定波长符合ITU-T规定
波长漂移 /5（ITU-T）

/10（国家）

光接收机
光源的色散容限 光谱宽度@-20dB< 0.2nm
工作波长范围的响应度
对SNR的灵敏度
DWDM系统对光发射和光接收的 基本要求
中心波长和中心频率
光谱特性
光发送机
1
发光二极管（LED） 多纵模激光器（MLM）
-XdB
1
2
单纵模激光器（SLM）
1
1
-XdB
-XdB
1 2

1 2

温度反馈控制
管芯温度和波长关系曲线
(nm)
P区
光栅
n区
有源区
0
温度传感器 激光器管芯
T(C)
TEC温度控制器
TEC温度 控制电路
0激光输出
对于1.5 mm DFB激光器，波 长温度系数约为13GHz/C
中心频率 193.6 THz 193.5 THz 193.4 THz 193.3 THz 193.2 THz 193.1 THz 193.0 THz 192.9 THz 192.8 THz 192.7 THz 192.6 THz 192.5 THz 192.4 THz 192.3 THz 192.2 THz 192.1 THz