波分复用
波分复用技术的工作原理
波分复用技术的工作原理波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是一种基于光的通信技术，利用不同波长的光信号在同一光纤上进行传输。
由于不同波长的光信号在光纤中的传播不会相互干扰，可以通过复用技术将多个光通信信号传输在同一根光纤上，从而大大增加了通信容量。
WDM技术可以分为两种类型：密集波分复用技术（DWDM）和正常波分复用技术（CWDM），它们区别在于波长通道间隔的大小和可用的波长数量。
DWDM通道间隔比CWDM小，可以在同一段光纤上增加更多的波长，从而大幅提高传输容量。
下面将从波分复用技术的原理、优势、缺陷和应用领域等方面介绍这一技术。
一、波分复用技术的原理波分复用技术的原理可以类比于广播电台。
广播电台可以同时播出多个不同频率的电台节目，收听者可以通过调整收音机来选择不同的频率来收听不同的电台节目。
同理，WDM技术可以在同一根光纤上传输多个不同波长的光信号，接收者通过选择不同波长的接收器来分离不同的光信号。
具体来说，WDM系统主要由光发射器、光纤、光放大器和光探测器组成。
光发射器将多个不同波长的光信号合并在一起后，通过光纤进行传输。
光信号在光纤中传播时不会相互干扰，因为不同波长的光信号会在光纤中以不同的角度传送。
光放大器可以放大光信号的功率，使光信号能够达到较远的传输距离。
光探测器用于将不同波长的光信号分离，并将其转换成电信号。
WDM系统的传输容量由两个因素决定：波长间隔和可用波长数量。
DWDM系统通常使用0.8 纳米到 0.1 纳米的波长间隔，可用的波长数量从几十个到数百个不等，从而可以实现传输容量的大幅提升。
二、波分复用技术的优势1. 高通信容量WDM技术可以将多个光信号传输在同一根光纤上，从而大大提高了通信容量。
一个DWDM系统可以支持数百个不同的波长，因此可以实现高达几百兆比特每秒到数千兆比特每秒的数据传输速率。
2. 长传输距离WDM系统利用光放大器放大光信号的功率，在光纤中传输的距离可以高达几千公里，远比传统的电信技术更为出色。
10nm波长间隔 波分复用
10nm波长间隔波分复用
波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是一种光通信技术，它允许在光纤中同时传输多个不同波长的光信号。
每个光信号对应于一个不同的波长，它们可以在光纤中独立传输，互不干扰。
10nm波长间隔是指在波分复用系统中，相邻的波长之间的间隔为10纳米。
这意味着每个波长之间的光信号在光谱上相隔10纳米，它们可以通过不同的光通道进行传输。
使用10nm波长间隔的波分复用系统可以实现更高的光信号传输密度，提供更大的传输容量。
通过同时传输多个波长的光信号，波分复用技术可以有效地提高光纤的利用率，满足日益增长的数据传输需求。
波分复用器的分类
波分复用器的分类波分复用技术是一种用于光信号传输的先进技术，它允许多个独立的光通道在同一个光纤中传输数据。
波分复用器是波分复用系统中最重要的组成部分之一，用于将不同波长的光信号合并到同一光纤中，从而实现多信号传输。
波分复用器的分类主要基于其结构和物理原理。
基于结构分类单差分复用器（单纯型）单差分复用器（简称单纯型）是最简单的波分复用器，它由一组穿梭在光纤和波导之间的光栅构成。
光信号通过光纤和波导到达光栅，不同波长的光信号分别与光栅中不同的光路径相互作用，被分离或合并成最终的输出信号。
单纯型波分复用器用于低密度的波分复用系统，具有结构简单，制造成本低的优点。
单向波分复用器（DWDM）单向波分复用器（简称DWDM）是一种复杂的波分复用器，由多个通道组成，每个通道对应一个不同的波长，可以同时传输多个光信号。
DWDM通常由若干个单纯型波分复用器组成，通过多级串联或星形结构形成DWDM系统。
DWDM主要用于长距离传输系统和光传送网，具有高密度、大容量、长传输距离等优点。
全向波分复用器（CWDM）全向波分复用器（简称CWDM）与DWDM类似，但它使用的波长较少，一般在十几个范围内。
CWDM主要用于短距离传输系统和城域网，具有低成本、低功耗、易部署等优点。
基于物理原理分类干涉型波分复用器（如果有）干涉型波分复用器是一种基于干涉的波分复用器。
它由光纤、分光器和合并器组成，其中分光器用于将输入的光信号分成不同波长的信号，合并器用于将不同波长的光信号合并成一个输出信号。
干涉型波分复用器具有可调波长、通道带宽窄等优点，广泛应用于光通信、光传感等领域。
折射型波分复用器（如果有）折射型波分复用器是一种基于折射的波分复用器，通过利用不同波长的光在介质中的不同折射率，将不同波长的光信号分离。
折射型波分复用器具有紧凑、制造成本低等优点，被广泛应用于光处理、光通信等领域。
结论波分复用技术的广泛应用推动了波分复用器的发展，使其得以不断提高性能和降低成本。
波分复用的波长间隔
波分复用的波长间隔波分复用（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是一种在光纤通信中广泛使用的技术，它允许多个不同波长的光信号通过同一根光纤进行传输。
在WDM系统中，每个波长都可以承载一个独立的通信信道，因此可以实现高带宽的传输，提高光纤的利用率。
波分复用的波长间隔是指不同通信信道之间的波长差值。
在WDM 系统中，波长间隔通常为0.4纳米或者0.8纳米，这决定了复用的波长数目和传输能力。
较小的波长间隔可以实现更高的传输速率，但也会增加系统的成本和复杂度。
在实际应用中，根据需求和技术条件的限制，可以选择适当的波长间隔。
通常情况下，较大的波长间隔适用于长距离传输，如光纤骨干网，因为它可以减少光纤中的信号相互干扰。
而较小的波长间隔适用于短距离传输，如数据中心之间的连接，因为它可以实现更高的数据吞吐量。
波分复用的波长间隔不仅仅是一个技术参数，它还涉及到系统设计和规划。
选择适当的波长间隔需要考虑多个因素，包括光纤损耗、光纤传输带宽、设备兼容性、性能优化等。
同时，还需要与光纤的色散特性相匹配，以确保传输的质量和可靠性。
除了波长间隔，还有其他几个与波分复用相关的概念，如波长路由和波分多路复用器。
波长路由是指根据通信需求和网络拓扑，将不同波长的信号从不同入口路由到合适的输出路由的过程。
而波分多路复用器是一种用于将不同波长的信号进行复用的设备，可以将多个通信信道合并到一根光纤中进行传输。
波分复用技术的应用范围非常广泛，不仅在光纤通信中得到了广泛应用，也在无线通信和卫星通信等领域得到了推广。
通过合理选择波长间隔和优化系统设计，可以充分利用光纤的带宽资源，提高传输速率和容量，满足人们日益增长的通信需求。
总之，波分复用的波长间隔对于光纤通信系统的设计和运行具有重要意义。
合理选择波长间隔可以平衡传输速率、系统成本和可靠性，实现高性能的通信传输。
未来随着技术的发展和需求的增长，波分复用技术将会继续发展进步，为人们带来更高效、可靠的通信服务。
波分复用的概念
光通信系统可以按照不同的方式进行分类。
如果按照信号的复用方式来进行分类，可分为频分复用系统（FDM-Frequency Division Multiplexing ）、时分复用系统（TDM-Time Division Multiplexing）、波分复用系统（WDM- Wavelength Division Multiplexing）和空分复用系统（SDM-Space Division Multiplexing）。
所谓频分、时分、波分和空分复用，是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。
应当说，频率和波长是紧密相关的，频分也即波分，但在光通信系统中，由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件，它不同于一般电通信中采用的滤波器，所以我们仍将两者分成两个不同的系统。
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不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用（OFDM），只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。
随着电-光技术的向前发展，在同一光纤中波长的密度会变得很高。
因而，使用术语密集波分复用（DWDM-Dense Wavelength Division Multiplexing），与此对照，还有波长密度较低的WDM系统，较低密度的就称为稀疏波分复用（CWDM-Coarse Wave Division Multiplexing）。
这里可以将一根光纤看作是一个“多车道”的公用道路，传统的TDM系统只不过利用了这条道路的一条车道，提高比特率相当于在该车道上加快行驶速度来增加单位时间内的运输量。
而使用DWDM技术，类似利用公用道路上尚未使用的车道，以获取光纤中未开发的巨大传输能力。
2.1.2 WDM技术的发展背景随着科学技术的迅猛发展，通信领域的信息传送量正以一种加速度的形式膨胀。
波分复用器详细解释
处理原理
处理性能
光信号处理技术基于光学的非线 性效应和干涉原理，通过改变光 信号的相位、幅度、频率或偏振 态等参数，实现信号的逻辑运算、 调制解调及频率转换等功能。
光信号处理技术的性能指标包括 处理速度、精度和稳定性等。这 些性能指标直接影响波分复用系 统的传输速率、频谱效率和系统 可靠性等方面。
04
数据中心中的应用
总结词
波分复用器在数据中心中用于提高光网络的带宽利用率和传输性能。
详细描述
随着数据中心规模的扩大和业务量的增长，对带宽的需求也在不断增加。波分复用器可以将多个低速率的光信号 复用到一根光纤中，实现高速数据传输，提高了带宽利用率和传输性能。这有助于降低数据中心的运营成本，并 满足不断增长的业务需求。
波分复用器详细解释
目
CONTENCT
录
• 波分复用器概述 • 波分复用器的工作原理 • 波分复用器的关键技术 • 波分复用器的优势与挑战 • 波分复用器的应用案例
01
波分复用器概述
定义与特点
定义
波分复用器是一种将多个不同波长的光信号复用 到同一根光纤中进行传输的设备。
灵活扩展性
可根据需要增加波长数量，实现网络的灵活扩展 。
智能交通系统中的应用
总结词
波分复用器在智能交通系统中用于实现 车联网和交通监控系统的快速数据传输 。
VS
详细描述
智能交通系统中包含大量的车辆和交通监 控设备，需要实现快速、实时的数据传输 。波分复用器可以将多个设备的数据复用 到同一根光纤中进行传输，提高了数据传 输的效率和可靠性。这有助于实现智能交 通系统的智能化管理和安全运行。
03
波分复用器的关键技术
光学滤波技术
01
第6章_波分复用.
2．OXC
(2) OXC ① 基于WDM技术和空分复用技术的OXC ② 基于空分技术和可调光滤波器技术的OXC ③ 基于分送耦合开关的第一类和第二类OXC ④ 基于平行波长的开关的OXC ⑤ 完全基于波长交换的OXC
2．OXC
• 图6-25 OXC的一般结构
2．OXC
• 图6-26 WDM技术和空分复用技术相结合的 OXC的结构
(1) (2)
2．网络生存性策略——保护和 恢复 （1）保护恢复技术分类 • 按网络中所使用的协议层次进行划分：
– – – – IP层恢复技术 ATM SDH层恢复技术 光层恢复技术
• WDM网络的恢复方案又可分为保护倒换和利用 OXC
2．网络生存性策略——保护和 恢复 (2) • 冗余度是指网络中总的空闲容量与总工作容量 • 恢复率是指已恢复的通道数占原来失效的总通
6.2 光波分复用技术
6.2.1 WDM、DWDM和CWDM 6.2.2 WDM的特点 6.2.3 WDM与光纤 6.2.4 WDM对光源和光电检测器的要求
6.2.1 WDM、DWDM和CWDM
• DWDM和CWDM技术实际上它们是同一种技术， 只是通道间隔不同。 • WDM系统的通道间隔为几十纳米以上，例如最 早的1310/1550nm两波长系统，它们之间的波 长间隔达两百多纳米，这是在当时技术条件下 所能实现的WDM • 随着技术的发展，特别是EDFA（掺铒光纤放大 器）的商用化，使WDM系统的应用进入了一个 新的时期。
6.2.4 WDM对光源和光电检测器 的要求 • 图6-5 波长反馈控制原理示意图
6.3 波分复用系统
6.3.1 波分复用系统结构 6.3.2 WDM系统的基本应用形式 6.3.3 WDM系统中的光监控信道
光纤通信系统波分复用系统WDM-共64页课件
中心频率 193.6 193.5 193.4 193.3 193.2 193.1 193.0 192.9 192.8 192.7 192.6 192.5 192.4 192.3 192.2 192.1
4 波系统 * * * *
8 波系统 * * * * * * * *
16 波系统 * * * * * * * * * * * * * * * *
（a）现实的需要性，以2.5Gb／s系统为例， 16波分单向就可达到40Gb／s的传输速率， 这足以满足未来几年的业务需求；
（b）技术的可行性。当前波分复用器件和激 光器元件的技术都满足16个波长以上的复用。
从当前应用上看，WDM系统只用于 2.5Gb／s以上的高速率系统。因而在制定规 范的过程中，我们主要考虑了基于2.5Gb／s SDH的干线网WDM系统的应用，承载信号为 SDH STM-16系统，即2.5Gb/s×N的WDM 系统。对于承载信号为其他格式(例如IP)的系 统和其它速率（例如10Gb/s×N）暂不作要 求。
开放式波分复用系统：就是波分复用器前端 加入波长转移单元OTU，将当前SDH的 G.957接口波长转换为G.692的标准波长光 接口。可以接纳过去的老SDH系统，并实 现不同厂家互联，但OTU的引入可能对系 统性能带来一定的负面影响。
双向WDM系统在设计和应用时必须要考虑几个关 键的系统因素：
如为了抑制多通道干扰(MPI)，必须注意到光反射的影响、 双向通路之间的隔离、串扰的类型和数值、两个方向传输的功 率电平值和相互间的依赖性、光监控信道(OSC)传输和自动功 率关断等问题，同时要使用双向光纤放大器。
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1 1,
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波分复用原理课件
信号调制是将信息转换为适合传 输的光信号的过程。
常用的信号调制格式包括开关键 控（OOK）、脉冲幅度调制（ PAM）和相位偏移键控（PSK）
等。
解调则是将调制后的光信号还原 为原始信息的过程。
信号同步与监控
01
02
03
04
信号同步是指确保不同波长信 号在同一时间开始和结束传输
的过程。
通过使用同步信号和时间标记 ，可以实现信号的精确同步。
波分复用原理课件
目录
• 波分复用技术概述 • 波分复用系统的组成 • 波分复用的关键技术 • 波分复用的优势与挑战 • 波分复用技术的应用案例 • 波分复用技术的实验与演示
01 波分复用技术概 述
波分复用的定义
波分复用是一种利用单根光纤进行多路传输的技术，它将不同波长的光信号合并在 同一根光纤中传输，从而实现多个信号的同时传输。
结果四
通过实验，深入理解了波分复 用技术的原理和应用。
THANKS
感谢观看
扩展性强
随着新波长的加入，波分复用 网络的容量可以不断扩展，满 足未来不断增长的数据传输需 求。
可靠性高
由于每个波长独立传输数据， 因此某个波长的故障不会影响 到其他波长的传输，提高了网
络的可靠性。
挑战
色散问题
噪声干扰
不同波长的光信号在光纤中的传播速度略 有不同，导致信号畸变，称为色散。需要 采取措施来减小色散对传输性能的影响。
新型光纤材料
新型光纤材料的研发将有助于解决色散和噪声问题，提高波分复用 的性能和稳定性。
智能化管理
随着物联网和大数据技术的发展，未来将实现波分复用网络的智能 化管理，提高网络的运维效率和可靠性。
05 波分复用技术的 应用案例
波分复用技术原理
波分复用技术原理波分复用,波分复用的原理和分类有哪些?WDM是用于光缆的FDM(频分复用)技术，其中，多个光信道是在单根光纤上以不同的光波波长承载的。
这些信道也称为lambda;电路。
可以将每个波长想象成可以携带数据的红外范围内不同颜色的光。
WDM技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率(或波长)不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器(合波器)将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。
在接收端，再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。
由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时)，从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。
将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。
根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个至几十个不等，一般商用化是8波长和16波长系统，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。
光缆将光从一端导向另一端。
信号由LED(发光二极管)或半导体激光器在光缆的一端注入。
石英基光纤激光器在称为“窗口”的范围内产生光。
这些窗口占据近红外区域，波长为850nm(即1m的10亿分之一)、l320nm、l400nm、l550nm和l620nm。
例如，人们可能看到把一个系统说成是l550nm系统。
光复用器将窗口分割成许多个独立的λ。
图W-1显示的是一个工作在1530到l565nm区的16信道WDM 系统的输出。
每个λ电路能够传输2.5Gbit/s，总计为40Gbit/S。
图W-1 16信道WDM系统如上所述，光系统是以其波长(以nm为单位)来讨论的。
作为比较，红血球与红外区的波长具有大约相同的尺寸。
l550nm波长的频率是l94000GHz。
波长越短，频率越高。
波长仅减小lnm着会使频率增加l33GHz. Avanex在其功率复用器光复用器中利用了这一点。
第7章 波分复用
光波分复用/解复用器技术
根据制造的特点，WDM器件大致有熔锥光纤 型、干涉滤波器型和光栅型等几种类型。 熔锥光纤型WDM/DWDM 干涉滤波器型WDM/DWDM 光栅型WDM/DWDM 集成光波导型WDM/DWDM
光波分复用器的性能指标
插入损耗——是指由于增加波分复用器/解复用 器而产生的附加损耗。定义如下：
WDM系统的组成
光监控信道（OSC）——监控系统内各信道的 传输情况。在发送端，插入本节点产生的波长 λs为的光监控信号（如帧同步、公务及各种网 管开销字节），与主信道的光信号合波输出； 在接收端，将收到的光信号进行分离，输出为 λs波长的光监控信号和业务信道光信号。 网络管理系统——通过光监控信道物理层传送 的开销字节到其他结点或接收来自其他结点的 开销字节对WDM进行管理，实现配置、故障、 安全、性能管理等功能，并与上级管理系统通 信。
频率间隔不同。ITU-T建议标准的波 长间隔为0.8nm(在1.55um)对应 100GH频率间隔)的整数倍。如 0.8nm,1.6nm,2.4nm,3.6nm.
信道间隔及采用的技术
复用技术 CWDM DWDM OFDM 光信道间隔 10nm-100nm 0.8nm-8nm 0.1nm以下 采用关键技术 普通光纤耦合器 衍射光栅、薄膜滤光片 阵列波导光栅、相干接 收机
(3) 所谓标准中心频率指的是光波分复用系 统中每个通路对应的中心波长的频率。 (4) 中心频率偏差定义为标称中心频率与实 际 中 心 频 率 之 差 。 对 于 100GHz 的 16*2.5Gbit/sWDM系统,偏差±20GHz
7.3光波分复用系统的关键技术
7.3.1 几个技术问题 1. 光源的波长准确度和稳定度问题 2. 光信道的串扰问题 3. 光纤色散对传输的影响问题 4. 光纤的非线性效应问题 5. EDFA的动态可调整增益与锁定问题 6. EDFA的增益平坦问题 7. EDFA的光浪涌问题 8. EDFA级联使用时的噪声积累问题
波分复用技术
波分复用技术一、引言为了开发光纤的带宽潜能，提高信息传输能力，可以采用光复用技术，主要的光复用技术有波分复用、时分复用、空分复用和码分复用等。
其中,波分复用（WDM）是当今最主要的光复用技术。
波分复用是指在一条光纤上同时传输几个、几十个、甚至几千个不同波长的光载波信道，每个光载波携带不同的信息，从而使得光纤的传输能力成倍增加。
二、WDM的工作原理及其技术特点光波分复用是将两种或多种不用波长的光载波信号（携带有各种类型的信息），在发送端经复用器把这些光载波信号汇合在一起，并耦合到光线路中同一根光纤中进行传输；在接收端经分波器将各种波长的光载波进行分离，然后由光接收机相应的进一步处理恢复信号。
这种复用可以是单向传输也可以是双向传输。
WDM技术之所以可以在近几年得到迅猛发展，是因为它具备以下优点：（1）超大容量传输，节约光纤资源WDM技术使单根光纤的传输容量比用单波长传输时的容量呈几倍甚至几十倍的增长，使现有光纤的带宽资源得到更好地利用。
（2）各信道透明传输，平滑升级、扩容只要增加复用信道数量与设备就可以增加系统的传输容量以实现扩容，WDM系统的各复用信道是彼此相互独立的，所以各信道可以分别透明地传送不同的业务信号，如语音、数据和图像等，彼此互不干扰，这给使用者带来了极大的便利。
（3）利用EDFA实现超长距离传输EDFA具有高增益、宽带宽、低噪声等优点，且其光放大范围为1530(1565nm，但其增益曲线比较平坦的部分是1540(1560nm)它几乎可以覆盖WDM系统的1550nm的工作波长范围。
所以用一个带宽很宽的EDFA就可以对WDM系统的各复用光通路信号同时进行放大，以实现系统的超长距离传输，并避免了每个光传输系统都需要一个光放大器的情况。
WDM系统的超长传输距离可达数百公里同时节省大量中继设备，降低成本。
（4）提高系统的可靠性由于WDM系统大多数是光电器件，而光电器件的可靠性很高，因此系统的可靠性也可以保证。
波分复用技术详解
蓝带
红带
1480.0 nm 202.6 THz
1528.77 196.10
1560.61 nm 192.1 THz
0.4 nm 50 GHz
1480.0 nm 1528.77 202.6 THz 196.1
1560.61 nm 192.1 THz
F=193.1THz+/-n*50GHz
n=0,1,2…
O D U OPA
OS
C
OS
C
OS
OWU
C
OS
C
1
OTU1 OTU2
2
O M U
OBA
OTU1
n
OLA EMU
n
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第7章 光纤通信新技术
集成式WDM系统
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OBA
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OLA OPA O D U
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C
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第7章 光纤通信新技术
波分复用系统原理（1）
16个2.5G信号合成40G在一根光纤上传输
(1) 2.488 Gbs
...
1310nm/1550nm
Narrowband wavelength division multiplexing
1 2 3 4 5 6 7
第7章 光纤通信新技术
光－电－光接口变换原理
G.692 G.957 光接口 O/E 光输入 定时 再生 E/O 光输出 光接口
光转发器（OTU）
O-E 电信号处理 E-O
DFB 激光器 电光调制器
WDM
什么是WDM？WDM又叫波分复用技术是新一代的超高速的光缆技术，所谓波分复用技术，就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源，采用合波器，在发送端将不同规定波长的光载波进行合并，然后传人单模光纤。
在接收部分将再由分波器将不同波长的光载分开的复用方式，由于不同波长的载波是相互独立的，所以双向传输问题，迎刃而解。
根据不同的波分复用器（分波器，合波器X可以复用不同数量的波长。
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。
WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。
每个波长通路通过频域的分割实现，每个波长通路占用一段光纤的带宽。
WDM系统采用的波长都是不同的，也就是特定标准波长，为了区别于SDH系统普通波长，有时又称为彩色光接口，而称普通光系统的光接口为"白色光口"或"白光口"。
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DWDM 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。
WDM与DWDM人们在谈论WDM系统时，常常会谈到DWDM（密集波分复用系统）。
WDM和DWDM 是同一回事吗？它们之间到底有那些差别呢？其实，WDM和DWDM应用的是同一种技术，它们是在不同发展时期对WDM系统的称呼，它们与WDM技术的发展历史有着紧密的关系。
什么是波分复用技术
什么是波分复用技术在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。
光波分复用包括频分复用和波分复用。
光频分复用(FDM)技术和光波分复用(WDM)技术无明显区别,因为光波是电磁波的一部分,光的频率与波长具有单一对应关系。
通常也可以这样理解,光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。
光波分复用指光频率的粗分,光倍道相隔较远,甚至处于光纤不同窗口。
光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器(也称合波/分波器)分别置于光纤两端,实现不同光波的耦合与分离。
这两个器件的原理是相同的。
光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型,介质膜型,光栅型和平面型四种。
其主要特性指标为插入损耗和隔离度。
通常,由于光链路中使用波分复用设备后,光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。
当波长11,l2通过同一光纤传送时,在与分波器中输入端l2的功率与11输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。
光波分复用的技术特点与优势如下:(1)充分利用光纤的低损耗波段,增加光纤的传输容量,使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。
目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分,波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz,传输带宽充足。
(2)具有在同一根光纤中,传送2个或数个非同步信号的能力,有利于数字信号和模拟信号的兼容,与数据速率和调制方式无关,在线路中间可以灵活取出或加入信道。
(3)对已建光纤系统,尤其早期铺设的芯数不多的光缆,只要原系统有功率余量,可进一步增容,实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动,具有较强的灵活性。
(4)由于大量减少了光纤的使用量,大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时,恢复起来也迅速方便。
(5)有源光设备的共享性,对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。
(6)系统中有源设备得到大幅减少,这样就提高了系统的可靠性。
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7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 波长路由器中应用(图7.10(c))
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 波分复用器和解复用器主要用在: • WDM终端 • 波长路由器 • 波长分插复用器(Wavelength Add/Drop Multiplexer, WADM)
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
1. WDM的概念
如图7.6所示，在光纤的两个低损 耗传输窗口： 波长为1.31 μm(1.25～ 1.35μm)的窗口，相应的带宽(|Δf|=|Δλc/λ2|, λ和Δλ分别为中心波长和相 应的波段宽度， c为真空中光速)为 17700 GHz； 波长为1.55 μm(1.50～ 1.60 μm)的窗口， 相应的带宽为 12500 GHz。两个窗口合在一起，总 带宽超过30THz。如果信道频率间隔 为10 GHz， 在理想情况下， 一根光 纤可以容纳3000个信道。
7.2.2 WDM系统的基本结构
• 网络管理系统通过光监控信道物理层传送开销 字节到其他结点或接收来自其他结点的开销字 节对WDM系统进行管理， 实现配置管理、故 障管理、性能管理和安全管理等功能，并与上 层管理系统(如TMN)相连。 • 目前国际上已商用的系统有：4×2.5 Gb/s(10 Gb/s), 8×2.5 Gb/s(20 Gb/s), 16×2.5 Gb/s(40 Gb/s), 40×2.5 Gb/s(100 Gb/s), 32×10 Gb/s(320 Gb/s), 40×10 Gb/s(400 Gb/s)。
入端反过来使用， 就是复用器 。因此复用器和解复用器是相同
的(除非有特殊的要求)。 WDM系统的基本构成主要有以下两种 形式：双纤单向传输和单纤双向传输 。
2. WDM系统的基本形式
1）双纤单向传输
单向WDM传输是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送。
2. WDM系统的基本形式
2) 单纤双向传输。 双向WDM传输是指光通路在一根光纤上同时向两个不同的方向传输。如
• 4. 降低器件的超高速要求 • 随着传输速率的不断提高，许多光电器件的响 应速度已明显不足，使用WDM技术可降低对一 些器件在性能上的极高要求，同时又可实现大 容量传输。
7.2.3 WDM技术的主要特点
• 5. 高度的组网灵活性、 经济性和可靠性 • WDM技术有很多应用形式，如长途干线网、广 播分配网、多路多址局域网。可以利用WDM技 术选择路由，实现网络交换和故障恢复，从而 实现未来的透明、 灵活、经济且具有高度生存 性的光网络。
其中Pi是波长为λi的光信号的输入光功率，Pij是波长为λi的光信号串入到波长 为λj信道的光功率。
3. 光波分复用器的性能参数
3) 回波损耗 回波损耗是指从无源器件的输入端口返回的光功率与输入光功率的 比，即
其中Pj为发送进输入端口的光功率，Pr为从同一个输入端口接收到的返回光 功率 。
4) 反射系数 反射系数是指在WDM器件的给定端口的反射光功率Pr与入射光功 率Pj之比，即
7.2.2 WDM系统的基本结构
• 光监控信道(OSC： Optical Supervisory Channel)的主要功能是： • 监控系统内各信道的传输情况，在发送端，插 入本结点产生的波长为λs(1510 nm)的光监控信 号，与主信道的光信号合波输出；在接收端， 将接收到的光信号分离，输出λs(1510 nm)波长 的光监控信号和业务信道光信号。 • 帧同步字节、公务字节和网管所用的开销字节 等都是通过光监控信道来传送的。
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 3. 光纤光栅
• 光纤光栅(Fiber Grating)是一种非常有吸引力的全光纤 器件， 其用途非常广泛，可用作光滤波器、光分插复 用器和色散补偿器。 • 对于全光纤器件，其主要优点有： • 插入损耗低 • 易于与光纤耦合 • 对偏振不敏感 • 温度系数低 • 封装简单 • 成本较低
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 一些波长选择技术及其在WDM系统中的应用 • 1. 光栅 • 光栅(Grating)广泛地用来将光分离为不同波长 的单色光。 • 在WDM系统中，光栅主要用在解复用器中，以 分离出各个波长。
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 2. 布喇格光栅 • 布喇格光栅(Bragg Grating)广泛用于光纤通信之中。 • 一般情况下，传输媒质的周期性微扰可以看作是布喇 格光栅； 这种微扰通常引起媒质折射率周期性的变化。 • 半导体激光器使用布喇格光波导作分布反馈可以获得 单频输出(如DFB激光器)；在光纤中，写入布喇格光栅 后可以用于光滤波器、光分插复用器和色散补偿器。
2. WDM系统的基本形式
光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，将不
同波长的信号结合在一起经一根光纤输出的器件称为复用器(也
叫合波器)。反之，经同一传输光纤送来的多波长信号分解为各
个波长分别输出的器件称为解复用器(也叫分波器)。从原理上讲， 这种器件是互易的(双向可逆)，即只要将解复用器的输出端和输
7.2 光波分复用技术
7.2.1 光波分复用原理 7.2.2 WDM系统的基本结构 7.2.3 WDM技术的主要特点 7.2.4 光滤波器与光波分复用器
.1 光波分复用原理
1. WDM的概念
2. WDM系统的基本形式
3. 光波分复用器的性能参数
1. WDM的概念
• 1. WDM的概念 光波分复用(WDM： Wavelength Division Multiplexing) 技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项 技术。 光波分复用（WDM）的基本原理是：在发送端将不同 波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的 同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光 信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后 送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复 用， 简称光波分复用技术。光纤通信复用技术主要分 为：光波复用和光信号复用两大类。
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 光纤布喇格光栅(FBG： Fiber Bragg Grating)是一种反射型光纤 光栅，光栅使正向传输模(单模光纤中即为基模)同反向传输模之 间发生耦合，光栅的波矢应等于传输模波矢的2倍，也就是说， 光栅的周期应等于传输光波在光纤内部的波长的一半， 这种光 纤光栅只对在布喇格波长及其附近很窄的波长范围内的光发生 反射，而不影响其它波长的光通过。 • 光纤布喇格光栅的特点是: • 损耗低(0.1 dB左右) • 波长准确度高(可达±0.05 nm) • 邻近信道串扰抑制较高(可达40 dB)以及通带顶部平坦
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 光纤光栅可以分为短周期(short period)光纤光栅和长周期(long period)光纤光栅。 • 短周期光纤光栅也称光纤布喇格光栅， 其周期可以和光波长相比较，典型值 大约0.5 μm；长周期光纤光栅的周期 比光波长大得多，从几百微米到几毫 米不等。
7.2.3 WDM技术的主要特点
• 3. 节省线路投资 • 采用WDM技术可使N个波长复用起来在单根光 纤中传输，也可实现单根光纤双向传输，在长 途大容量传输时可以节约大量光纤。另外，对 已建成的光纤通信系统扩容方便，只要原系统 的功率余量较大，就可进一步增容而不必对原 系统作大的改动。
7.2.3 WDM技术的主要特点
图7.8所示，所用波长相互分开， 以实现双向全双工的通信。
3. 光波分复用器的性能参数
光波分复用器是波分复用系统的重要组成部分，为 了确保波分复用系统的性能，对波分复用器的基本要 求是： • 插入损耗小 • 隔离度大 • 带内平坦，带外插入损耗变化陡峭 • 温度稳定性好 • 复用通路数多 • 尺寸小等
3. 光波分复用器的性能参数
1) 插入损耗 插入损耗是指由于增加光波分复用器/解复用器而产生的附加损耗， 定义为该无源器件的输入和输出端口之间的光功率之比，即
其中Pi为发送进输入端口的光功率；Po为从输出端口接收到的光功率。 2) 串扰抑制度 串扰是指其他信道的信号耦合进某一信道，并使该信道传 输质量下降的影响程度，有时也可用隔离度来表示这一程度。
7.2.2 WDM系统的基本结构
• 波分复用系统的基本结构
实际的WDM系统主要由五部分组成：光发射机、光中 继放 大 、光 接 收机 、 光监 控 信道 和 网络 管 理系 统 。
7.2.2 WDM系统的基本结构
•光发射机位于WDM系统的发送端。 • 在发送端首先将来自终端设备(如SDH端机)输出的光信 号，利用光转发器(OTU)把符合ITU-T G.957建议的非 特定波长的光信号转换成符合ITU-T G.692建议的具有 稳定的特定波长的光信号。 • OTU对输入端的信号波长没有特殊要求，可以兼容任 意厂家的SDH信号，其输出端满足G.692的光接口， 即标准的光波长和满足长距离传输要求的光源；利用 合波器合成多路光信号； 通过光功率放大器(BA： Booster Amplifier)放大输出多路光信号。
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 光滤波器在WDM系统中是一种重要元器件， 与波分复 用有着密切关系，常常用来构成各种各样的波分复用 器和解复用器。 • 图7.10为光滤波器的三种应用： • 单纯的滤波应用(图7.10(a))
7.2.4 光滤波器与光波分复用器
• 波分复用/解复用器中应用(图7.10(b))
3. 光波分复用器的性能参数
5) 工作波长范围 工作波长范围是指WDM器件能够按照
规定的性能要求工作的波长范围(λmin到λmax)。 6) 信道宽度 信道宽度是指各光源之间为避免串扰应具有 的波长间隔。 7) 偏振相关损耗 偏振相关损耗(PDL: Polarization dependent Loss)是指由于偏振态的变化所造成的插 入损耗的最大变化值。
7.2.2 WDM系统的基本结构