01 DM_BT1001_C01 DWDM原理 104p

1、DWDM基本原理V1P2R1主要內(nèi)容nDWDM系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述n光纖的基本特性nDWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)nDWDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范光纖傳輸網(wǎng)的復(fù)用技術(shù)光纖傳輸網(wǎng)的復(fù)用技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)階段：光纖傳輸網(wǎng)的復(fù)用技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)階段： 空分復(fù)用（空分復(fù)用（SDM） 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDM） 波分復(fù)用（波分復(fù)用（WDM）DWDM產(chǎn)生背景n從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度，DWDM技術(shù)是目前最經(jīng)濟(jì)可行技術(shù)是目前最經(jīng)濟(jì)可行的擴(kuò)容技術(shù)手段的擴(kuò)容技術(shù)手段l利用TDM方式擴(kuò)容已經(jīng)日益接近技術(shù)的極限l已經(jīng)鋪設(shè)的G.652光纖的高色散限制了10Gbit/s以上信號(hào)的傳輸l光電器件的迅速發(fā)展，特別是EDFA大規(guī)模的商用

2、化IPATMSDHDWDMOpen Optical InterfaceSDHATMIP其它其它DWDM在傳輸網(wǎng)中的定位光纖物理層光纖物理層DWDMWDM定義光波分復(fù)用lNl2l1lNl2l1lNl2l1光復(fù)用器光解復(fù)用器光纖放大器WDM將攜帶不同信息的多個(gè)光載波復(fù)合到一根光纖中進(jìn)行傳輸將攜帶不同信息的多個(gè)光載波復(fù)合到一根光纖中進(jìn)行傳輸WDM分類 粗波分復(fù)用（粗波分復(fù)用（CWDM） 密集波分復(fù)用（密集波分復(fù)用（DWDM）光功率光功率(dBm)1530 - 1565nm 波長波長波長間隔：波長間隔：0.2-0.8nmDWDM的基本概念DWDM技術(shù)是在波長技術(shù)是在波長1550nm窗口窗口附近，在附近

3、，在EDFA能提供增益的波長范能提供增益的波長范圍內(nèi)，選用密集的但相互又有一定波長間隔的多路光載波，這些光載圍內(nèi)，選用密集的但相互又有一定波長間隔的多路光載波，這些光載波各自受不同數(shù)字信號(hào)的調(diào)制，復(fù)合在一根光纖上傳輸，提高了每根波各自受不同數(shù)字信號(hào)的調(diào)制，復(fù)合在一根光纖上傳輸，提高了每根光纖的傳輸容量。光纖的傳輸容量。 信道1 信道N光分波 器輸出光接收機(jī)光接收機(jī)輸入 信道1 信道N光合波 器光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)系統(tǒng)DWDM系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)光中繼放大光中繼放大DWDM網(wǎng)元基本類型客戶側(cè)線路側(cè)1n1nOTM線路側(cè)線路側(cè)OLA客戶側(cè)線路側(cè)線路側(cè)1 n1 nOADMOXCDWDM的特點(diǎn)

4、1大容量透明傳輸節(jié)約光纖資源 多個(gè)光信號(hào)通過采用不同的波長復(fù)用到一根光纖中傳輸多個(gè)光信號(hào)通過采用不同的波長復(fù)用到一根光纖中傳輸 每個(gè)波長上承載不同信號(hào)每個(gè)波長上承載不同信號(hào) : :SDH2.52.5Gb/s、10G10Gb/s，ATM，IP等等 波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的DWDM特點(diǎn) 2超長距離無電中繼傳輸，降低成本SDH技術(shù)技術(shù).DWDM技術(shù)技術(shù)電再生設(shè)備光放大設(shè)備DWDM特點(diǎn) 3平滑擴(kuò)容810G3210G1610G4010G平滑擴(kuò)容平滑擴(kuò)容可配置可配置 OADM可重構(gòu)可重構(gòu)OXCOXCl1l2lNl1l2lNlililklkDWDM技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)固定固定 O

5、ADM點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)DWDM傳輸傳輸主要內(nèi)容nDWDM系統(tǒng)概述n光纖光纖的基本特性的基本特性nDWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)nDWDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范光纖的結(jié)構(gòu)n1n2纖芯纖芯包層包層涂覆涂覆n1 n2光纖傳輸特性n損耗損耗n色散色散n非線性非線性損耗 1吸收損耗吸收損吸收損耗耗光波通過光纖材料時(shí)，一部分光能變成熱能，造成光功率的損失光纖基礎(chǔ)材料（如基礎(chǔ)材料（如SiO2）固有的吸收）固有的吸收，不是雜質(zhì)或缺陷引起的，因此，本征吸收基本確定了某一種材料吸收損耗的下限本征本征吸收吸收由光纖材料的不純凈而造成的附加吸收損耗（灰塵，金屬離子等）雜質(zhì)雜質(zhì)吸收吸收散射損耗散射損耗損耗 2散射損耗由于光纖的材料、形狀、折

6、射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光發(fā)生散射，由此產(chǎn)生的損耗。指光通過密度或折射率等不均勻密度或折射率等不均勻的物質(zhì)時(shí)，除了在光的傳播方向以外，在其他方向也可以看到光，這種現(xiàn)象叫光的散射。散散 射射由于光纖經(jīng)過集束制成光纜，在各種環(huán)境下進(jìn)行光纜敷設(shè)、光纖接續(xù)以及作為系統(tǒng)的耦合與連接等引起的光纖附加損耗損耗 3附加損耗 光纖/光纜的彎曲損耗、微彎損耗 光纖線路中的連接損耗 光器件之間的耦合損耗等附加損耗附加損耗損耗譜00.51.01.52.02.53.08001000120014001600波長（nm）損耗（dB/km）140THz50THzOH -吸收峰OH -吸收峰OH -吸收峰OES

7、CLIIIIII IVV8501310 1550 理論值：理論值：0.190.35dB/km工程值：工程值：0.275dB/km光纖傳輸特性 2色散n 損耗損耗n 色散色散n 非線性非線性色 散時(shí)間光功率入射光脈沖波形單模光纖時(shí)間光功率出射光脈沖波形當(dāng)光纖的輸入端入射光脈沖信號(hào)經(jīng)過長距離傳輸以后，在光纖輸出端，光脈沖波形發(fā)生了時(shí)間上的展寬，產(chǎn)生碼間干擾，這種現(xiàn)象即為色散。色散色散光脈沖信號(hào)中的不同頻譜成份不同頻譜成份在光纖中的傳輸速度不同，導(dǎo)致脈沖信號(hào)傳輸后展寬甚至離散。脈沖展寬脈沖展寬T色散 1色度色散脈沖展寬脈沖展寬 (ps) = D(ps/ nm*km) S(nm) L(km)1 0 1

8、 0 1 0 1 1 0 11 0 1 0 1 0 1 1 0 1InputOutputTimeTime脈沖展寬脈沖展寬 1/4 比特周期時(shí)會(huì)引起誤碼比特周期時(shí)會(huì)引起誤碼 脈沖展寬脈沖展寬色散 1色度色散的影響色散 2偏振模色散PMDn光纖中的光傳輸可描述成完全是沿X軸振動(dòng)和完全是沿Y軸振動(dòng)或一些光在兩軸上的振動(dòng)。n每個(gè)軸代表一個(gè)偏振“模”n兩個(gè)偏振模的到達(dá)時(shí)間差偏振模色散PMD 環(huán)境因素和工藝缺陷引起的纖芯橢圓及應(yīng)力環(huán)境因素和工藝缺陷引起的纖芯橢圓及應(yīng)力 幾乎可忽略，但是無法完全消除，只能從光器件上使之最小化幾乎可忽略，但是無法完全消除，只能從光器件上使之最小化 脈沖寬度越窄的超高速系統(tǒng)中，

9、脈沖寬度越窄的超高速系統(tǒng)中，PMD的影響越大的影響越大色散 2偏振模色散PMD色散 2偏振模色散PMD的影響色散補(bǔ)償從系統(tǒng)的角度來看，光纖色散與光纖的長度呈正比，即光從系統(tǒng)的角度來看，光纖色散與光纖的長度呈正比，即光纖色散是具有纖色散是具有累積性質(zhì)累積性質(zhì)的，因而光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在著的，因而光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在著有光纖色散決定的傳輸距離限制。有光纖色散決定的傳輸距離限制。對(duì)于長距對(duì)于長距(LONG HAUL)、超長距（、超長距（ULTRA LONG HAUL）應(yīng)用，必須對(duì)色散進(jìn)行控制和管理。）應(yīng)用，必須對(duì)色散進(jìn)行控制和管理。 需要利用具有負(fù)波長色散的色散補(bǔ)償光纖（需要利用具有負(fù)波長色散的色散

10、補(bǔ)償光纖（DCF），對(duì)色），對(duì)色 散進(jìn)行補(bǔ)償，降低整個(gè)傳輸線路的總色散。散進(jìn)行補(bǔ)償，降低整個(gè)傳輸線路的總色散。光纖傳輸特性 3非線性效應(yīng) 損耗損耗 色散色散 非線性非線性光纖非線性效應(yīng) 1 自相位調(diào)制（SPM）傳輸前的脈沖寬度強(qiáng)度傳輸前的光譜傳輸后的脈沖寬度傳輸后的光譜強(qiáng)度激光強(qiáng)度變化激光強(qiáng)度變化光纖折射率變化光纖折射率變化引起光信號(hào)自身的引起光信號(hào)自身的相位調(diào)整相位調(diào)整光纖非線性效應(yīng) 2 交叉相位調(diào)制（XPM）n在多波長系統(tǒng)中，一個(gè)信道的相位變化不僅與本信道的光強(qiáng)有關(guān)，也與其它相鄰信道的光強(qiáng)有關(guān)n由于相鄰信道間的相互作用，相互調(diào)制的相位變化稱為交叉相位調(diào)制（XPM）A通道通道折射率折射率變化

11、變化B通道通道信號(hào)信號(hào)相位調(diào)整相位調(diào)整B通道通道折射率折射率變化變化當(dāng)多個(gè)一定強(qiáng)度的光波在光纖中混波時(shí)各個(gè)波長信道間的非線性作用會(huì)導(dǎo)致新波長的產(chǎn)生；致使各波長信道間能量的轉(zhuǎn)移和互相串?dāng)_。 光纖非線性效應(yīng) 3四波混頻（FWM） 產(chǎn)生新的波長，使原有信號(hào)的光能量受到產(chǎn)生新的波長，使原有信號(hào)的光能量受到損失，影響系統(tǒng)的信噪比等性能；損失，影響系統(tǒng)的信噪比等性能； 如果產(chǎn)生的新波長與原有某波長相同或交如果產(chǎn)生的新波長與原有某波長相同或交疊，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的串?dāng)_。疊，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的串?dāng)_。 光纖非線性效應(yīng) 3四波混頻的影響光纖非線性效應(yīng) 4 受激拉曼散射（SRS）光子輸入輸入 lP輸出輸出lP光纖非線性效應(yīng)

12、 5受激布里淵散射（SBS）聲子散射功率輸出功率輸入功率25155-5-15-25-35-50510152025-15-10-5051015單模光纖分類G.652光纖：光纖：常規(guī)單模光纖，又稱色散未位移單模光纖（常規(guī)單模光纖，又稱色散未位移單模光纖（1310性能最佳，性能最佳， 0色散，低損耗）色散，低損耗）G.653光纖光纖：色散移位光纖；色散移位光纖；(1550nm性能最佳，性能最佳，0色散，容易色散，容易 引起非線引起非線性。）性。）G.654光纖光纖：G.655光纖：光纖： 非零色散移位單模光纖。該種光纖主要應(yīng)用于非零色散移位單模光纖。該種光纖主要應(yīng)用于1550nm工作工作波長區(qū)，色散

13、系數(shù)較小，色散受限距離達(dá)數(shù)百公里，并且可波長區(qū)，色散系數(shù)較小，色散受限距離達(dá)數(shù)百公里，并且可以以 有效減小四波混頻有效減小四波混頻 的影響。的影響。截止波長移位的單模光纖截止波長移位的單模光纖 ；（；（1550低衰減，低衰減，1310零色散）零色散）主要用于海底光纜主要用于海底光纜主要內(nèi)容nDWDM系統(tǒng)概述n光纖的基本特性nDWDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)nDWDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范WDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)2.5G速率以下的速率以下的SDH信號(hào)信號(hào)接接口口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)；光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 1光接口的規(guī)范帶有光放的多信道系統(tǒng)的光接口。帶有光放的多信道系統(tǒng)的光接口。10G速率的速率的SDH信號(hào)或者使用光放信號(hào)或者使用光

14、放的的SDH信號(hào)光接口標(biāo)準(zhǔn)；信號(hào)光接口標(biāo)準(zhǔn)；G.957G.691G.692SDH光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)WDM輸出光輸出光接收模塊(O/E)監(jiān)測(cè)及通訊電路監(jiān)控板發(fā)射模塊(E/O)光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 2光轉(zhuǎn)發(fā)單元（OTU）n采用光電光變換的方法實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換WDM系統(tǒng)的高速長距傳輸，使得WDM對(duì)于光源的色散容限要求要遠(yuǎn)大于SDH對(duì)光源的要求G.692中允許的WDM的通道頻率是基于192.1THz，最小間隔是50G/100G的頻率間隔系列頻率要求頻率要求色散容限要求色散容限要求光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 3光源技術(shù)目前廣泛使用的半導(dǎo)體光源包括激光器（目前廣泛使用的半導(dǎo)體光源包括激光器（LDLD）和發(fā)光二極管）和發(fā)光二極管（LEDL

15、ED）。）。 LD LD 是相干光源，入纖功率大、譜線寬窄、調(diào)制速率高，適用于長距高速系統(tǒng)； LED LED 是非相干光源，入纖功率小、譜線寬寬、調(diào)制速率低，適用于短距低速系統(tǒng)。DWDMDWDM系統(tǒng)的光源采用系統(tǒng)的光源采用半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器光源技術(shù)光源類型光源技術(shù)調(diào)制方式n直接調(diào)制l原理：利用電脈沖碼流去直接控制半導(dǎo)體激光器的工作電流，從而使其發(fā)出與電信號(hào)脈沖相應(yīng)的光脈沖流l優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，損耗小，成本低l缺點(diǎn)：啁啾效應(yīng)（激光器的超高速變化）和色散，限制系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)和距離l應(yīng)用：G.652光纖，傳輸距離小于80KM，速率小于2.5G缺點(diǎn)缺點(diǎn)直接調(diào)制直接調(diào)制電流光信號(hào)光源技術(shù)調(diào)制方式 1引入

16、啁啾效應(yīng)和色散引入啁啾效應(yīng)和色散對(duì)于直接調(diào)制，單縱模激光器引起的啁啾是限制其色散容限主要因素。T直接調(diào)制激光器輸出信號(hào)帶有較大的啁啾，使得脈沖直接調(diào)制激光器輸出信號(hào)帶有較大的啁啾，使得脈沖頻譜展寬并在前后沿產(chǎn)生頻譜紅移和藍(lán)移，在光纖色頻譜展寬并在前后沿產(chǎn)生頻譜紅移和藍(lán)移，在光纖色散的作用下，引起脈沖的快速展寬和信號(hào)劣化。散的作用下，引起脈沖的快速展寬和信號(hào)劣化。 光源技術(shù)啁啾效應(yīng)光源技術(shù)調(diào)制方式 2n間接調(diào)制（外調(diào)制）l原理：與直接調(diào)制不同，光源在外調(diào)制情況下，高速電信號(hào)不再直接調(diào)制激光器，而是加載在某一媒介上，利用該媒介的物理特性使通過的激光器的光波特性發(fā)生變化，從而間接建立了電信號(hào)與激光的

17、調(diào)制關(guān)系；l優(yōu)點(diǎn)：激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的大功率激光，低啁啾效應(yīng)，色散容限值高，色散受限距離長；l缺點(diǎn)：成本相對(duì)直接調(diào)制高；l應(yīng)用：傳輸距離大于80KM，速率高于2.5G調(diào)制器件調(diào)制器件輸出輸出電信號(hào)電信號(hào)光源技術(shù)調(diào)制方式 2 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 很低的啁啾，可以獲得遠(yuǎn)大于直接調(diào)制的色散受限距離很低的啁啾，可以獲得遠(yuǎn)大于直接調(diào)制的色散受限距離間接調(diào)制（外調(diào)制）間接調(diào)制（外調(diào)制）光源技術(shù)調(diào)制方式 2間接調(diào)制（外調(diào)制）間接調(diào)制（外調(diào)制）電吸收（電吸收（EA）外調(diào)制器光源）外調(diào)制器光源馬赫馬赫-策恩德策恩德 (Mach-Zehnder) 外調(diào)制器光源外調(diào)制器光源如如:光源色散容限值光源色散容限值Ds=12800ps/

18、nm,SMF（G.652）光纖的色散參量值取光纖的色散參量值取D=20ps/km/nm，則該光源的色，則該光源的色散受限距離為散受限距離為640 km。光源啁啾對(duì)系統(tǒng)傳輸距離的影響由色散容限參數(shù)值（光源啁啾對(duì)系統(tǒng)傳輸距離的影響由色散容限參數(shù)值（Ds)Ds)表示。表示。光源技術(shù)色散容限光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) 4波長穩(wěn)定技術(shù)目前的波長穩(wěn)定技術(shù)有以下三種：目前的波長穩(wěn)定技術(shù)有以下三種： 溫度反饋控制技術(shù)溫度反饋控制技術(shù) 波長反饋控制技術(shù)波長反饋控制技術(shù) 波長集中監(jiān)控技術(shù)波長集中監(jiān)控技術(shù)光轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)小結(jié)n光接口規(guī)范n光轉(zhuǎn)發(fā)單元n光源技術(shù)l光源類型l調(diào)制方式n波長穩(wěn)定技術(shù)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的波長穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的波長 & &a

19、mp; 較大的色散容限較大的色散容限WDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)波分復(fù)用器件包括合波器和分波器，又叫光復(fù)用器波分復(fù)用器件包括合波器和分波器，又叫光復(fù)用器和光解復(fù)用器和光解復(fù)用器復(fù)用器復(fù)用器fiber解復(fù)用器解復(fù)用器OM/OD技術(shù)波分復(fù)用器件OM/OD技術(shù)OM/OD器件合波器合波器（OM）分波器分波器（OD)把來自光纖的光波分解成具有原標(biāo)稱波長的光通路信號(hào)，分別輸入到相應(yīng)的光通路接收機(jī)中，即對(duì)光波起解復(fù)用作用。把具有標(biāo)稱波長的各復(fù)用通路光信號(hào)合成為一束光波，送到光纖中進(jìn)行傳輸，對(duì)光波起復(fù)用作用。 光柵型光柵型光波分復(fù)用器光波分復(fù)用器 介質(zhì)薄膜濾波器型（介質(zhì)薄膜濾波器型（DTF) 耦合器型（熔錐型）耦合器型

20、（熔錐型） 陣列波導(dǎo)光柵型陣列波導(dǎo)光柵型(AWG)OM/OD技術(shù)OM/OD器件類型l1,2,3,.nlllllnOM/OD器件類型 1光柵型濾波器OM/OD器件類型 1光柵型復(fù)用器n原理l屬于角色散型器件，當(dāng)光到光柵上后，由于光柵的角色散作用，使不同的光信號(hào)以不同的角度出射，然后經(jīng)過透鏡會(huì)聚 到不同的輸出光纖，從而完成波長選擇和分離的作用，反之就可以實(shí)現(xiàn)波長的合并。n優(yōu)點(diǎn) l波長選擇特性優(yōu)良，可以使波長間隔小到0.5nm左右l并聯(lián)工作，插入損耗不會(huì)隨復(fù)用信道的數(shù)目增加而增加n缺點(diǎn) l溫度穩(wěn)定性不好合波光（合波光（l l1, l l2. l ln）l l1l l2l l3l lnl ln-1OM

21、/OD器件類型 2介質(zhì)薄膜濾波器復(fù)用器OM/OD器件類型 2介質(zhì)薄膜濾波器復(fù)用器n原理l利用幾十層不同的介質(zhì)薄膜組合起來，組成具有特定波長選擇特性的干涉濾波器，就可以實(shí)現(xiàn)將不同的波長分離或合并n優(yōu)點(diǎn)l可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件l信號(hào)通帶比較平坦l插入損耗較低l溫度特性很好n 缺點(diǎn)l加工復(fù)雜，但目前的工藝已經(jīng)比較成熟l通路數(shù)不能太多。l l1l l2l l3l l4。llll l l ll OM/OD器件類型 3耦合器型復(fù)用器OM/OD器件類型 3耦合器型復(fù)用器n原理l通過將多根光纖熔融在一起，使多個(gè)輸入波長可以耦合在一起，達(dá)到波長合并的目的，但不能用來將不同波長進(jìn)行分離。n優(yōu)點(diǎn) l溫度特性很

22、好l光通道帶寬較好l制造簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)n缺點(diǎn)l尺寸較大，信道隔離度差，復(fù)用的波長數(shù)少OM/OD器件類型 4陣列波導(dǎo)波分復(fù)用器（AWG）OM/OD器件類型 4陣列波導(dǎo)波分復(fù)用器（AWG）n原理l是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件。n優(yōu)點(diǎn)l并聯(lián)工作，可以復(fù)用的通道數(shù)多l(xiāng)尺寸小l易于批量生產(chǎn)n缺點(diǎn)l需要溫度補(bǔ)償q系統(tǒng)中合波板OMU出現(xiàn)故障，現(xiàn)場(chǎng)沒有備用的OMU單板，只有一塊備用的ODU單板，是否可以用ODU單板來代替OMU單板？q反過來呢？思考一下？思考一下？DWDM系統(tǒng)與光波分復(fù)用器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系光波分復(fù)用器光波分復(fù)用器類型類型合波器合波器分波器分波器3232波波以下以下4040波波8080波

23、波以上以上3232波波以下以下4040波波8080波波以上以上耦合型耦合型- - - - - -陣列波導(dǎo)型陣列波導(dǎo)型- - -介質(zhì)薄膜型介質(zhì)薄膜型- - -光柵型光柵型- - - - -信道隔離度信道隔離度插入損耗插入損耗復(fù)用通路數(shù)復(fù)用通路數(shù)OM/OD技術(shù)波分復(fù)用器主要參數(shù)代表波分復(fù)用器件能進(jìn)行復(fù)用與解復(fù)用的光通路數(shù)量， 它與器件的分辨率、隔離度等參數(shù)密切相關(guān)它表征此光元器件中各復(fù)用光通路彼此之間的隔離程度波分復(fù)用器件本身對(duì)光信號(hào)的衰耗作用中心波長中心波長帶帶 寬寬反射系數(shù)反射系數(shù)是指在波分復(fù)用器件的輸入端，反射光功率與入射光功率之比進(jìn)出復(fù)用器的波長與ITU-T規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波長相比不能相差太大偏

24、差，否則會(huì)引起系統(tǒng)崩潰。該參數(shù)僅對(duì)分波器有效，20dB描述分波器阻帶特性，0.5dB描述分波器帶通特性O(shè)M/OD技術(shù)波分復(fù)用器主要參數(shù)波長波長相對(duì)功率相對(duì)功率要求：信道間功率均衡要求：信道間功率均衡 良好的光譜特性（頂平而沿陡）良好的光譜特性（頂平而沿陡）OM/OD技術(shù)波分復(fù)用器光譜要求WDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 光放大器的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長距離傳輸光放大器的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長距離傳輸?shù)淖畲笳系K的最大障礙光功率受限，這是光通信史上光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。的重要里程碑。 光放大器是一種不需要經(jīng)過光光放大器是一種不需要經(jīng)過光/ /電電/ /光變換而直光變換而直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的有

25、源器件接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的有源器件光放大技術(shù)光放大技術(shù)放大器分類光放大技術(shù)摻鉺光纖放大器EDFA主要是由摻鉺光纖、泵浦源、耦合器和光隔離器組成主要是由摻鉺光纖、泵浦源、耦合器和光隔離器組成 耦合器光隔離器光隔離器摻鉺光纖泵浦激光器輸入信號(hào)輸出信號(hào) 是為了保證泵浦光與EDFA中合波器的反射光不向外洩漏，光隔離器的特點(diǎn)是只允許正方向的光進(jìn)入。 信號(hào)光和與泵浦光同時(shí)沿?fù)姐s光纖傳 輸，泵浦光的能量被光纖中的鉺離子吸收而躍遷到更 高的能級(jí)，并可以通過能級(jí)間的受激發(fā)射轉(zhuǎn)移為信號(hào)光的能量。信號(hào)光沿?fù)姐s光纖長度不斷放大，泵浦光 沿?fù)姐s光纖長度不斷衰減把鉺離子從E1能級(jí)“泵”到E3能級(jí)，使其形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀

26、態(tài)，為受激幅射創(chuàng)造條件。 把泵浦光與信號(hào)光合并在一起輸入到摻鉺光纖中光放大技術(shù) EDFA的工作原理980nm 泵浦快速非輻射躍遷N1N3N21530 1560nm信號(hào)受激輻射躍遷和自發(fā)輻射躍遷15301560nm信號(hào)受激吸收1480nm 泵浦光放大技術(shù)重要性能指標(biāo)nDWDM系統(tǒng)中使用的EDFA必須具有:l足夠的帶寬l平坦的增益l低噪聲系數(shù)l高輸出功率 特別是增益平坦度，這是特別是增益平坦度，這是DWDM系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)對(duì)EDFA的特殊要求！的特殊要求！放大器增益平坦的級(jí)聯(lián)放大放大器增益不平坦的級(jí)聯(lián)放大EDFA增益平坦示意圖光放大技術(shù) EDFA的增益平坦度解決增益均衡的途徑首先是實(shí)現(xiàn)增益譜的平坦解決增

27、益均衡的途徑首先是實(shí)現(xiàn)增益譜的平坦可采用的方法大體上可分為濾波器型和本征型兩類可采用的方法大體上可分為濾波器型和本征型兩類合波器12n 光功率光功率放大放大分波器12n 光線路光線路放大放大光前置光前置放大放大光線路光線路放大放大 合波信號(hào)功率提升合波信號(hào)功率提升 較大的輸出功率較大的輸出功率 中繼設(shè)備中繼設(shè)備 補(bǔ)償線路傳輸損耗補(bǔ)償線路傳輸損耗 較小的噪聲系數(shù)較小的噪聲系數(shù) 較大輸出光功率較大輸出光功率 提高接收靈敏度提高接收靈敏度 要求噪聲系數(shù)較小要求噪聲系數(shù)較小光放大技術(shù) EDFA的應(yīng)用分類采用采用14801480的泵浦源的的泵浦源的EDFAEDFA特點(diǎn)：較高的泵浦效率，可以輸出較特點(diǎn)：較

28、高的泵浦效率，可以輸出較大功率，但噪聲較高。大功率，但噪聲較高。光放大技術(shù) EDFA的泵浦源分類有兩種泵浦源有兩種泵浦源 ：980nm 和和1480nm980nm采用采用980nm的泵浦源的的泵浦源的EDFA特點(diǎn)：低噪聲特點(diǎn)：低噪聲1480nm 非線性問題非線性問題 帶寬帶寬 EDFA的光浪涌問題的光浪涌問題光放大技術(shù) EDFA的應(yīng)注意的問題 當(dāng)WDM系統(tǒng)的傳輸鏈路突然斷開，如果光放大器的泵浦源不關(guān)閉，繼續(xù)向摻鉺光纖 “泵浦”，使處于穩(wěn)態(tài)的鉺離子越積累越多；若此時(shí)有一個(gè)較高功率的光信號(hào)輸入，將使所有處于穩(wěn)態(tài)的鉺離子發(fā)生受激幅射，從而導(dǎo)致光放大器的輸出光功率出現(xiàn)“尖峰” ，“燒壞”光連接器和光接

29、收機(jī)，給系統(tǒng)帶來無法彌補(bǔ)的損傷光放大技術(shù) EDFA的光浪涌問題WDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)光監(jiān)控技術(shù)光監(jiān)測(cè)信道應(yīng)考慮的問題n 監(jiān)控通路不應(yīng)限制光放大器中泵浦光源的光波長（980nm和1480nm）n 監(jiān)控通路不應(yīng)限制未來在1310nm波長的業(yè)務(wù)n 線路放大器失效時(shí)，監(jiān)控通路應(yīng)仍然可用n 監(jiān)控通路不應(yīng)限制兩線路放大器間的傳輸距離1510nm為優(yōu)先選擇通道為優(yōu)先選擇通道光監(jiān)控技術(shù)光監(jiān)控通道（OSC）復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器OBAOPAOPAOBA解復(fù)用器解復(fù)用器復(fù)用器復(fù)用器OLAOLAOLAOLAOLAOLA OSC OSC OSC OSC OSC主要內(nèi)容nDWDM系統(tǒng)概述n光纖的基本特性nDWDM系統(tǒng)

30、關(guān)鍵技術(shù)nDWDM系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范DWDM技術(shù)規(guī)范OTU: Optical Transponder UnitOMU: Optical Multiplexing UnitOMUOTUIPIP集成式系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)DWDM技術(shù)規(guī)范波段劃分00.51.01.52.02.53.08001000120014001600波長（nm）損耗（dB/km）140THz50THzOH-吸收峰OH-吸收峰OH-吸收峰OESCL波段劃分波段名稱波段名稱說明說明波長范圍波長范圍O波段 原始(Original)1260-1360E波段 擴(kuò)展(Extended)1360-1460S波段 短波(Short)146

31、0-1530C波段 常規(guī)(Conventional)1530-1565L波段 長波(Long)1565-1625U波段 超常(Ultralong)1625-1675DWDM技術(shù)規(guī)范當(dāng)復(fù)用通路為當(dāng)復(fù)用通路為16波波/32波波/40波時(shí)：波時(shí)： 第第1波的中心頻率為波的中心頻率為192.1THz 通路間隔為通路間隔為100GHz 頻率向上遞增頻率向上遞增標(biāo)稱中心頻率標(biāo)稱中心標(biāo)稱中心頻率頻率是指是指WDM系統(tǒng)中每個(gè)復(fù)用通路對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中每個(gè)復(fù)用通路對(duì)應(yīng)的中心波長（頻率）。的中心波長（頻率）。標(biāo)稱中心頻率8/16/32/40/48 波系統(tǒng)波系統(tǒng)工作波長說明n工作波長范圍：工作波長范圍：C波段（波段（153

32、0nm1565nm）n頻率范圍：頻率范圍：191.3 THz 196.0 THzn通路間隔：通路間隔：100 GHzn中心頻率偏差：中心頻率偏差：20GHz（速率低于（速率低于2.5Gbit/s）；）；12.5GHz（速率（速率10Gbit/s） 80/96 波系統(tǒng)波系統(tǒng)工作波長說明n工作波長范圍：工作波長范圍：C波段（波段（1530nm1565nm）n頻率范圍：頻率范圍：C波段波段 191.30 196.00 THz 191.35 196.05 THzn通路間隔：通路間隔：50GHzn中心頻率偏差：中心頻率偏差：5GHz 160/176 波系統(tǒng)波系統(tǒng)工作波長說明n工作波長范圍：工作波長范圍：C波段（波段（1530nm 1565nm） L波段（波段（1565nm 1625nm）n頻率范圍：頻率范圍：lC波段：波段：191.30196.00THz & 192.15196.05THz lL波段：波段：187.00190.90THz