關(guān)于光纖通信的論文

1、本科學(xué)生畢業(yè)論文論文題目：波分復(fù)用的光纖通信技術(shù)學(xué) 院：電子工程學(xué)院年 級：2009級專 業(yè)：通信工程姓 名：張琦學(xué) 號：20091400指導(dǎo)教師：劉勇 2012 年 5 月 7日摘要近年來，通信行業(yè)發(fā)展迅速，大量的通信新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，信息高速公路正在全球范圍內(nèi)以驚人的速度發(fā)展建立起來。所有這些應(yīng)用都對大容量通信提出了越來越高的要求，使得光纖通信技術(shù)向著速度高、容量大、可伸縮性好的方向發(fā)展。 波分復(fù)用(wdm)系統(tǒng)的發(fā)展正是適應(yīng)了這一時(shí)代潮流。應(yīng)用這種技術(shù)可以在同一根光纖上傳輸多路信道，從而使通信容量成倍的擴(kuò)大。不過，隨著摻鉺放大器(edfa)在系統(tǒng)中的大量使用，也會帶來一系列相關(guān)問題，如：色

2、散、增益失衡、非線性效應(yīng)等等。在建立一個(gè)wdm光纖通信系統(tǒng)的時(shí)候，必須很好地解決這些問題。在本文中，將討論這些wdm系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，并給出一個(gè)wdm光纖通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。主要工作如下：1在對國內(nèi)外wdm系統(tǒng)理論和實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展進(jìn)行廣泛研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論實(shí)現(xiàn)wdm系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和如何克服色散、增益失衡和非線性等影響性能的因素。2基于國際電聯(lián)的itu-t系列參考標(biāo)準(zhǔn)和信息產(chǎn)業(yè)部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行3210 gbits480km的wdm光纖通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和規(guī)劃。給出系統(tǒng)的詳細(xì)參數(shù)并對系統(tǒng)性能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，討論優(yōu)化系統(tǒng)的技術(shù)和手段。關(guān)鍵詞wdm；光纖通信；傳輸系統(tǒng)；大容量系統(tǒng)abstract rec

3、ently communication industry develop very fast,a large new communication services appered,the world is now building cyber-high way. all these bring the need for larger and larger communication capacity,which stimulate fiber communication system develop towards adaptive,high speed,large capacity data

4、 transmission.wavelength division multiplexing (wdm) system developed following the trend. the system can greatly increase the transmission capacity by increasing th channels in a single fiber. but multi-wavelength transmission and thd employment of erbiumdoped droped fiber amplifier (edfa) will cau

5、se a number of new problems,such as chromatic dispersion,gain fluctuation,fluctuation and non-linear effects etc. ths problems should be solved in building wdm fiber transmission system. in this paper,the key technologeis in wdm system are discussed. the main parts in this project are as follows:1.b

6、ased on the widely studing of references,the development on the theory and experiments of wdm system is reviewed. the degradation of the performance of the system,which is caused by chromatic dispersion,gain fluctuation and fluctuation and non-linear effects in fiber,is analysed and some scenarios a

7、re suggested to solve them.2.based on the revelant standards of itu-t and related references,is designed. the general scheme of 32 x 10gbit/s 480km wdm transmission system are designed for the most systems which fiber are model g.652. the parameters of the system are defined,and the performance is c

8、alculated.key wordswdm; optical fiber communication；transmission system； large capacity system； iii目錄摘要iabstractii前言1第一章 全光纖owdm通信系統(tǒng)11.1 波分復(fù)用技術(shù)在光傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用11.2 系統(tǒng)構(gòu)成描述41.2.1 光纖激光器41.2.2 edfa摻鉺光纖放大器41.2.3 fbg濾波器41.2.4光檢測器51.2.5 owdm系統(tǒng)的指標(biāo)51.3波分復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及其特點(diǎn)5第二章 光纖通信技術(shù)原理及存在的問題8第三章 光纖通信技術(shù)研究現(xiàn)狀與前景123.1波分復(fù)用器在光纖

9、通信中的應(yīng)用123.2光纖技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用趨勢123.3波分復(fù)用未來的發(fā)展趨勢13結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致謝27畢業(yè)論文題目（五號楷體居中書寫）前言在新一代高速全光通信網(wǎng)的研究中,作為相應(yīng)的用于傳輸節(jié)點(diǎn)的高速信息傳輸技術(shù),光波分復(fù)用(owdm)技術(shù)必將得到普遍推廣,將成為未來全光高速率、長距離、大容量光通信系統(tǒng)及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(b-isdn)的重要基礎(chǔ)技術(shù)之一。這一點(diǎn)國際上已有共識。目前已實(shí)用化的owdm系統(tǒng)從總體上看有一個(gè)共同點(diǎn),即它們均是光電器件與光纖的組合體。這樣就勢必帶來光纖與光電器件的正確銜接和耦合問題。實(shí)際上無論多么先進(jìn)的系統(tǒng)也無法避免這種銜接帶來的損耗以及種種不便和不可靠因素,

10、而且這種通信系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上仍屬于光電子通信模式。目前傳統(tǒng)的以電子技術(shù)為基礎(chǔ)的信息傳輸技術(shù)的速率提高大大落后于光子技術(shù),其微電子集成電路的極限速率為10 gbit/s.所以其傳輸速率、容量等最終受到通信制式制約。為了克服這一電子瓶頸,急需發(fā)展以光子技術(shù)為基礎(chǔ)的全光信息通信技術(shù),以有效利用光纖傳輸系統(tǒng)的固有傳輸能力。而光纖自身的潛在帶寬容量遠(yuǎn)超過這一數(shù)字,因此應(yīng)設(shè)法挖掘其潛藏的帶寬,充分發(fā)揮光纖可傳輸更高數(shù)字速率的優(yōu)勢。基于各種全光纖型器件的實(shí)現(xiàn),將以光纖bragg光柵(fbg)為基礎(chǔ)的窄帶型fbg濾波器、光纖激光器、光纖耦合器、摻鉺光纖放大器(edfa)、光檢測器以及各種高性能的全光纖器件組合到一條

11、傳輸光纖中,構(gòu)成具有相關(guān)性能的光子組件或光子系統(tǒng),即所謂的全光纖(all-fibers)集成1,2。可以方便地在一條光纖線路上同時(shí)實(shí)現(xiàn)對不同波長信道的高速數(shù)據(jù)的密集owdm和全光纖復(fù)用。 如果是著作則應(yīng)寫明出版單位和出版年份，見黑龍江大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）撰寫規(guī)范。第一章 全光纖owdm通信系統(tǒng)1.1波分復(fù)用技術(shù)在光傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用波分復(fù)用（wdm）是指在一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或多個(gè)光載波信號。傳播的方向可以是同向的，也可以是反向的。根據(jù) itu-t 的有關(guān)協(xié)議，規(guī)定 1552.52nm波長為基準(zhǔn)，信道間隔 =0.8nm，或是 0.8nm 的倍數(shù)關(guān)系。目前多數(shù)的間隔是按照這個(gè)方法執(zhí)行的由于

12、信道間隔不同，目前的波分復(fù)用大體上分為三種情況：密集波分復(fù)用(dwdm)、粗波分復(fù)用(cwdm)和寬波分復(fù)用(wwdm)，在頻寬 1000ghz 情況下，其波長間隔分別小于 8nm、50nm 和大于 50nm。對光源波長穩(wěn)定性的要求是 5。一般來說，wdm 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由以下五部分組成：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)是 wdm 系統(tǒng)的核心，根據(jù) itu-t 的建議和標(biāo)準(zhǔn)，除了對 wdm 系統(tǒng)中發(fā)射激光器的中心波長有特殊要求以外，還需要根據(jù) wdm 系統(tǒng)的不同應(yīng)用來選擇有一定容限的發(fā)射機(jī)。在發(fā)送端首先將來自各終端設(shè)備輸出的光信號，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器（otu）把符合 i

13、tu-tg.957 建議的非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換成具有穩(wěn)定的特定波長的光信號；利用合波器合成多通路光信號；通過光功率放大器（ba）放大輸出多通路光信號。光信號在進(jìn)行一段距離光纖傳輸后，需要進(jìn)行光中繼放大，在進(jìn)行整形后，信號傳至接收端。在接收端，信號在經(jīng)過前置放大器放大后，通過分波器分離成特定波長的光信道，要求接收機(jī)不僅要滿足對光信號要高度靈敏，還要能承受一定的噪聲，要有足夠的帶寬。光監(jiān)控信道主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端產(chǎn)生光監(jiān)控信號與光信號合波輸出，在接收端將接收到的光信號進(jìn)行分波，分離出監(jiān)控信號和光信號。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)主要通過傳輸開銷實(shí)現(xiàn)對 wdm 系統(tǒng)的配置管理、故障管理、

14、性能管理、安全管理等功能，是與光網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的高層管理系統(tǒng)1.2系統(tǒng)構(gòu)成描述光纖owdm通信系統(tǒng)將由一系列新型全光纖器件構(gòu)成。諸如，光纖激光器，edfa，fbg濾波器及光檢測器等。下面，將對該系統(tǒng)所涉及的幾種重要的基礎(chǔ)性器件作一些概述。1.2.1光纖激光器光纖激光器由于摻鉺光纖具有增益特性, 因此,當(dāng)用980 nm或1 480 nm的泵浦激光激發(fā)時(shí)光纖中鉺離子就會產(chǎn)生增益放大。只要引用適當(dāng)?shù)恼答?激光放大器就會轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w振蕩7器,即光纖激光器。而諧振腔只能反饋某一特定波長的光,具有選頻特性。輸出單頻激光,再經(jīng)過光隔離器(iso)就可輸出窄線寬、高功率、低噪聲的信號激光。該激光器具有以下特點(diǎn):

15、1)激光介質(zhì)又是導(dǎo)波介質(zhì),耦合效率高,加之纖芯很細(xì),易形成高功率密度,其幾何尺寸又具有很高的“表面積/體積”比,故該激光器具有很高的轉(zhuǎn)換效率和很低的激光閾值;2)光纖諧振腔的腔鏡可直接制作在光纖截面上,或采用光纖耦合器方式構(gòu)成諧振腔。加之光纖具有極好的柔繞性。因此光纖激光器可以設(shè)計(jì)得相當(dāng)小巧靈活;3)光纖激光器具有良好的光纖兼容性、輸出穩(wěn)定性和單色性。與半導(dǎo)體激光器(ld)相比,它有較高的光輸出功率、較低的相對強(qiáng)度噪聲(rin)、極窄的線寬。光纖激光器的單模輸出可達(dá)到10 mw以上,其rin為發(fā)射噪聲極限。用有效的er3+yb3+光纖研制出7.6 mw單頻激光器,其線寬小于2.5 khz.顯然

16、優(yōu)于線寬10 mhz的分布反饋(dfb)激光器。owdm傳輸系統(tǒng)對光源的首要要求是可調(diào)諧性。光纖激光器的優(yōu)點(diǎn)之一就是連續(xù)波長可調(diào)。當(dāng)光柵和封包的光纖兩者受力和受熱均勻時(shí),沒有跳模現(xiàn)象。光纖長幾厘米的光纖激光器在所加應(yīng)變?yōu)?%時(shí),其調(diào)諧范圍（大于10nm小于12nm）。1.2.2 edfa摻鉺光纖放大器以edfa為代表的摻鉺光纖放大技術(shù)的成功,使得光纖通信容量及傳輸距離劇增。不僅迅速地?cái)U(kuò)大了光纖傳輸能力,而且對光發(fā)送器、光接收器以及光中繼器的高速化具有強(qiáng)大的推動(dòng)力。目前該器件已步入實(shí)用化階段。edfa在ld足夠大的輸出功率抽運(yùn)下,能夠?qū)ΣㄩL1.55m窗口的一定帶寬范圍內(nèi)提供穩(wěn)定可靠的增益。因此說

17、所用泵浦源的高功率和長壽命是保證edfa性能的主要因素。摻鉺光纖可以在幾個(gè)波長上被有效地激勵(lì)3,4。首先突破是采用1 480 nm ingaasp多層量子阱(mqw)激光源;該波長處的泵浦增益系數(shù)較高,而且其波長與現(xiàn)有實(shí)用化的ingaasp激光器相匹配。對980 nm的泵浦源而言,雖然它具有較高的量子轉(zhuǎn)換效率,噪聲低,是發(fā)展方向。但由于980 nm的ld性能還很不穩(wěn)定,獲得高功率泵浦源的技術(shù)比較困難,其長期壽命也是個(gè)問題。而且其輸出模場的橢圓度較高,耦合入摻鉺光纖(edf)的泵浦能量相對較低。相對而言, 1 480 nm半導(dǎo)體激光管的性能較好,并且它和單模光纖的耦合效率也可達(dá)到65%以上。所以

18、目前泵浦源多選用1 480 nm的mqw in-gaasp激光器,其輸出功率可達(dá)100 mw.當(dāng)然泵浦功率也不宜過大,主要受限于光纖的布里淵散射。edfa高效率、高增益、低噪聲、寬頻帶、與偏振狀態(tài)無關(guān),易與傳輸光纖連接,連接損耗小。且光放大性能與調(diào)制方式以及傳輸速率無關(guān)。由此可構(gòu)成各種速率的owdm傳輸系統(tǒng),應(yīng)用靈活。在光纖傳輸線路中間隔一定距離設(shè)置光纖放大器,以替代傳統(tǒng)的再生中繼的光/電和電/光轉(zhuǎn)換,使線路成為全光傳輸系統(tǒng)。通常為擴(kuò)展通信距離,必須以適當(dāng)?shù)姆绞窖a(bǔ)償光纖傳輸?shù)膿p耗,即在線路中插入必要的中繼系統(tǒng)(均采用光-電-光轉(zhuǎn)換形式的中繼器),即相當(dāng)于插入一對光端機(jī)。這種中繼器的缺點(diǎn)是顯而易

19、見的,復(fù)雜、使用edfa作為中繼器則從根本上解決了這些問題。可使光纖線路中繼距離從現(xiàn)在的3050 km擴(kuò)大到80120 km.同時(shí)由于整條線路是全光傳輸,整個(gè)線路的中間不需要任何光/電和電/光轉(zhuǎn)換,省去了電信號的處理和放大,大大簡化了系統(tǒng)裝置,減少了器件,提高了系統(tǒng)的可靠性。且同一edfa可以對1.55m窗口很寬的頻帶內(nèi)的各種不同波長信號提供同樣的增益。即多路光載波只需同一edfa,非常經(jīng)濟(jì)。1.2.3 fbg濾波器在同一條光纖中復(fù)用和解復(fù)用多個(gè)頻域排列緊密的波長信道,將極大地增加光通信的容量。實(shí)際上owdm技術(shù)的關(guān)鍵之一是選用高性能的光波分復(fù)用器?；谌饫w通信構(gòu)思,將新型全光纖器件fbg濾

20、波器用于owdm系統(tǒng)設(shè)計(jì),以替代傳統(tǒng)owdm器件,更具先進(jìn)性。目前通常使用的owdm器件可分為利用熔融拉錐技術(shù)制備的光纖型波分復(fù)用器;采用多層介質(zhì)薄膜的干涉濾波器型波分復(fù)用器;利用閃耀光柵的分光原理制備的光柵型波分復(fù)用器以及導(dǎo)波干涉型波分復(fù)用器等。干涉濾波器復(fù)用器的復(fù)用度較低,且只有采取特殊措施時(shí)才可能復(fù)用同一光纖傳輸窗口的信號;而光柵型波分復(fù)用器復(fù)用度雖高,但技術(shù)復(fù)雜。fbg具有確定的中心反射波長。其最大中心反射率可高可低,最高可接近100%.fbg的反射帶寬(fwhm)有大的制造調(diào)節(jié)范圍。目前制造技術(shù)可達(dá)到0.02840 nm,fbg對于光傳播的附加損耗很小,約1 db以下。由于fbg具有

21、很好的選頻作用,故這一器件在頻域中呈現(xiàn)出豐富多彩的傳輸特性,能研制出性能優(yōu)異的光纖帶通濾波器以及各種全光纖集成器件。由于fbg的纖芯中的周期性折射率變化所產(chǎn)生的bragg反射特性,使fbg實(shí)質(zhì)是一種波長選擇分布反射型帶阻濾波器。利用fbg反射bragg共振波長附近的光,將其與-3 db光纖環(huán)路器相組合，既可得到在owdm系統(tǒng)中具有重要作用的功能性器件fbg濾波器。近年來,一些發(fā)達(dá)國家已投入相當(dāng)?shù)娜肆Α⑽锪?開展fbg及全光纖器件與集成系統(tǒng)的研究。美國at&t的研究工作起步較早。1989年meltz等人首次利用紫外光寫入法研制成功fbg濾波器6。chevnikov s v7也報(bào)道了用單個(gè)準(zhǔn)分子激

22、光器制作近100%反射率、fwhm為0.05 nm的fbg濾波器。其制作工藝簡單,重復(fù)性好,可以靈活寫入任何波長。日本ntt研制的fbg已生產(chǎn)出實(shí)用型產(chǎn)品。中心波長5001 600 nm,反射率為0.01%99%, fwfm為0.120 nm8。國內(nèi)的研制工作正加緊進(jìn)行,其制備工藝日趨成熟。中科院上海光機(jī)所研制的fbg濾波器中心波長1 530.4 nm,帶寬1 nm,信道隔離度15.5 db,傳輸損耗低于0.7 db(見趙浩,丁浩,劉斌等.光纖光折變光柵型光通信濾波器.深圳:深圳大學(xué),全國光電子學(xué)年會論文集, 1996, 179)。中科院半導(dǎo)體研究所國家光電子中心與北方交通大學(xué)光波所合作開展研

23、究,初步結(jié)果3 db帶寬0.4 nm,中心波長1 559.4 nm,反射率98.5%(見葛璜,安貴仁,任澤英等.紫外寫入光纖布拉格光柵的實(shí)驗(yàn)研究.深圳:深圳大學(xué),全國光電子學(xué)年會論文集, 1996, 172)1.2.4光檢測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的直接檢測器件常用雪崩型光電二極管(apd)和pin-pd.前者有倍增特性,接收靈敏度高,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,且由于帶寬和噪聲等問題難以提高速率。因此,為了現(xiàn)高速檢測,需要研究新型的apd.這要從減小結(jié)電容,降低雪崩上升時(shí)間以及改進(jìn)結(jié)構(gòu)、材料方面入手。已有報(bào)道,采用超晶格薄模結(jié)構(gòu)制作出10 gbit/s光通信用apd,能無中繼傳輸100 km.pin-pd結(jié)

24、構(gòu)簡單,容易加寬頻帶。因無倍增作用,接收靈敏度低。近年來,由于edfa的日趨實(shí)用化,pin-pd與edfa組合在一起,構(gòu)成具有光前置放大器的直接檢測光接收回路,很適合高速解調(diào),應(yīng)是該系統(tǒng)最佳的選擇方案。其中edfa承擔(dān)接收回路的預(yù)放功能,減輕了接收電路的負(fù)擔(dān)。而高靈敏度地接收高速光信號的前提是采用低噪聲的ed-fa.1.2.5 owdm系統(tǒng)的指標(biāo)owdm系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有信道寬度、插入損耗和信道隔離度。信道寬度是指分配給某一特定光源的波長范圍。由于實(shí)際光波長與標(biāo)稱波長有偏差,環(huán)境溫度變化會引起激光器波長的變化,激光器本身也有線寬。在滿足復(fù)用信道數(shù)量的前提下,光源的信道寬度應(yīng)足夠?qū)?即相鄰光源

25、之間的波長間隔應(yīng)足夠大,才能避免不同信道發(fā)射源之間的串?dāng)_。插入損耗是指由于fbg濾波器的引入而導(dǎo)致的功率損耗。包括fbg濾波器自身的固有損耗以及fbg濾波器與光纖的連接損耗。fbg濾波器的固有損耗主要來自于光纖環(huán)路器和fbg的插入損耗。通常采用比較法測量。接入fbg濾波器時(shí),測出器件輸出端的輸出功率p1,然后再用一段與器件等長度的傳輸光纖代替該器件。在相同的測試條件下,測出其輸出功率p2.則其插入損耗li=- 10 lg(p2/p1) fbg濾波器型owdm插入損耗較低,通常在1 db以下。信道隔離度i是指由一個(gè)信道耦合到另一個(gè)信道中信號的大小,它客觀地反映了owdm器件對波長的選擇能力,即某

26、一光路對其他光路中的光信號的隔離程度。這是系統(tǒng)最重要的性能指標(biāo)。隔離度越高,耦合過去的信號越小,也即意味著信道之間的串?dāng)_越小。原則上隔離度大一些好,但具體允許值隨用途的不同而定。通常在發(fā)射端,經(jīng)選頻光纖激光器的輸出線寬較窄,只要相鄰光源波長間隔足夠大,就不會有很大的光功率發(fā)射到指定信道的光譜寬度之外。因此,對于信道間隔離度要求不太高。而在接收端,由于光檢測器的靈敏度在很寬光譜范圍內(nèi)都很高,因而,信道隔離度不夠好時(shí),較少一點(diǎn)泄露信號都會影響光檢測器的接收靈敏度。因此,對接收端fbg濾波器隔離度要求較高。影響隔離度的主要因素有不理想的濾波特性、光源間光譜的重疊、雜散光以及高功率應(yīng)用下的光纖非線性等

27、。對于具有有效的帶通和通道插入功能的fbg濾波器來說,由于光纖環(huán)路器輸入端口到輸出端口的隔離度足夠大,所以信道隔離度主要由fbg反射譜中對非bragg波長的反射決定。這種反射譜越大,信道隔離度越小。因此,有必要提高fbg濾波器的尖銳濾波特性,即波長選擇能力,以減小串?dāng)_。通常用變跡法抑制反射光譜旁瓣,改善其反射特性。使用窄帶型fbg濾波器也可進(jìn)一步抑制頻帶外的信號,從而減少散粒噪聲。通常系統(tǒng)最大串?dāng)_耦合產(chǎn)生于相鄰的信道。如圖1所示,對波長2的信道,相鄰信道波長為1和3.在發(fā)送端僅輸入信道波長n的信號光,經(jīng)復(fù)用和解復(fù)用后,在接收端測出第n路和第n-1路信道的出纖功率分別為p(n)n(信號功率)和p

28、(n-1)n(串?dāng)_功率)。則對波長n的信道隔離度in=- 10 lgp(n-1)n/p(n)n 若最大串?dāng)_不是來自相鄰信道,則此時(shí)應(yīng)測量該信道和某一對該信道產(chǎn)生最大串?dāng)_耦合的信道隔離度作為其測量結(jié)果。1.3 波分復(fù)用技術(shù)的有點(diǎn)及特點(diǎn)wdm技術(shù)之所以在近幾年得到迅猛發(fā)展是因?yàn)樗哂邢率鰞?yōu)點(diǎn)：（1）充分挖掘光纖的巨大帶寬資源。光線具有巨大的帶寬資源（低損耗波段），wdm 技術(shù)使一根光纖的傳輸容量比但波長傳輸增加幾倍至幾十倍甚至幾百倍，從而增加了光纖的傳輸容量，降低了通信成本，具有很大的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。（2）同時(shí)傳輸多種不同類型的信號由于 wdm 技術(shù)使用的各波長的信道相互獨(dú)立，因而可以傳輸特性

29、和速率完全不同的信號，完成各種電信業(yè)務(wù)信號和綜合傳輸，如 pdh 信號和sdh 信號、數(shù)字信號和模擬信號、多種業(yè)務(wù)（音頻、視頻、數(shù)據(jù)等）的混合傳輸?shù)?。?）降低線路成本采用 wdm 技術(shù)可使 n 個(gè)波長復(fù)用起來在單根光纖中傳輸，也可實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸，在長途大容量傳輸時(shí)可以節(jié)約大量光線，另外，對已經(jīng)建成的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容方便，只要原系統(tǒng)的功率余量較大，就可以進(jìn)一步增容而不必對原系統(tǒng)作大的改動(dòng)。（4）降低器件的超高速要求隨著傳輸速率的不斷提高，許多光電器件的響應(yīng)速度已明顯不足，使用wdm 技術(shù)可降低對一些器件在性能上的極高要求，同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)大容量傳輸。（5）高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性wd

30、m 技術(shù)有很多應(yīng)用形式，如長途干線網(wǎng)、廣播分配網(wǎng)、多路多址局域網(wǎng)?？梢岳?wdm 技術(shù)選擇路由，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)未來的透明、靈活、經(jīng)濟(jì)且具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。2、wdm 的現(xiàn)有水平和國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀wdm 技術(shù)的發(fā)展與成熟是推動(dòng)全光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最重要因素，正是由于幾十個(gè)甚至上百個(gè)波長可以在一根光纖里面同時(shí)傳輸，基于波長的光交換變成了現(xiàn)實(shí)，傳統(tǒng)的電交換體制才終于失去了統(tǒng)治地位。也正是由于波分復(fù)用技術(shù)，不同體制的信號如語音、文字、圖形、視頻等才有可能在一起傳輸。在國內(nèi)，wdm 技術(shù)的演技和開發(fā)也很活躍，進(jìn)展也十分迅速。武漢郵電科學(xué)研究院、北京大學(xué)、清華大學(xué)、郵電部無所機(jī)構(gòu)先后進(jìn)行

31、了傳輸實(shí)驗(yàn)或建設(shè)試驗(yàn)工程。例如武漢郵電科學(xué)研究所在1997 年 10 月成功進(jìn)行了 16（2.5gbit/s ）600km 單向傳輸系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。并且容量為 40（10gbit/s）的 wdm系統(tǒng)也進(jìn)行了傳輸實(shí)驗(yàn)，更高技術(shù)水平的 wdm系統(tǒng)正在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。國內(nèi) wdm 技術(shù)仍處于快速發(fā)展的階段，許多廠商的 16、32 通路的 wdm 系統(tǒng)已投入商用。目前數(shù)百吉比特每秒的wdm 系統(tǒng)已近在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際運(yùn)行，2004年 4 月 19 日，武漢郵電科學(xué)研究所承擔(dān)的國家 863 重大項(xiàng)目 3210gbit/s sdh 波分復(fù)用系統(tǒng)在廣西南寧通過了國家驗(yàn)收。該項(xiàng)目是國家 863 計(jì)劃的項(xiàng)目的重中之重，系統(tǒng)在

32、stm-64 上現(xiàn)帶內(nèi)前向糾錯(cuò)（fec）功能，提供 4個(gè) sdh10gbit/s 終端復(fù)用器設(shè)備，2 個(gè)3210gbit/s wdm 中繼機(jī)及 1 個(gè)網(wǎng)元管理系統(tǒng)，把系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工程第二章 光纖通信技術(shù)原理存在的問題光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的發(fā)展歷史只有一二十年，已經(jīng)歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖采用光纖通信是通信史上的重大變革，美

33、、日、英、法等20多個(gè)國家已宣布不再建設(shè)電纜通信線路，而致力于發(fā)展光纖通信中國光纖通信已進(jìn)入實(shí)用階段光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信并列為20世紀(jì)90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，達(dá)到通信目的的一種最新通信技術(shù)。通信的發(fā)展過程是以不斷提高載波頻率來擴(kuò)大通信容量的過程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因?yàn)楣馐且环N頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是

34、過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標(biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點(diǎn)：它傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。還用于長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)以逐步使用光纖通信并形成了占全球優(yōu)勢的比特傳輸方法

35、；用于全球通信網(wǎng)、各國的公共電信網(wǎng)（如我國的國家一級干線、各省二級干線和縣以下的支線）；它還用于高質(zhì)量彩色的電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線（catv）系統(tǒng)，用于光纖局域網(wǎng)和其他如在飛機(jī)內(nèi)、飛船內(nèi)、艦艇內(nèi)、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。光纖傳輸系統(tǒng)主要由：光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光纜傳輸線路、光中繼器和各種無源光器件構(gòu)成。要實(shí)現(xiàn)通信，基帶信號還必須經(jīng)過電端機(jī)對信號進(jìn)行處理后送到光纖傳輸系統(tǒng)完成通信過程。它適合于光纖模擬通信系統(tǒng)中，而且也適用于光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在光纖模擬通信系統(tǒng)中，電信號處理是指對基帶信號進(jìn)行放大、預(yù)調(diào)制等

36、處理，而電信號反處理則是發(fā)端處理的逆過程，即解調(diào)、放大等處理。在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，電信號處理是指對基帶信號進(jìn)行放大、取樣、量化，即脈沖編碼調(diào)制（pcm ）和線路碼型編碼處理等，而電信號反處理也是發(fā)端的逆過程。對數(shù)據(jù)光纖通信，電信號處理主要包括對信號進(jìn)行放大，和數(shù)字通信系統(tǒng)不同的是它不需要碼型變換。以wdm技術(shù)為基礎(chǔ)的具有分插復(fù)用功能和交叉連接功能的光傳輸網(wǎng)具有易于重構(gòu)、良好的擴(kuò)展性等巨大優(yōu)勢，已成為未來高速傳輸網(wǎng)的發(fā)展方向，但在真正實(shí)現(xiàn)之前，還必須解決下列問題。1 網(wǎng)絡(luò)管理目前，wdm系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理，特別是具有復(fù)雜的上/下通路需求的wdm網(wǎng)絡(luò)管理仍處于不成熟期。如果wdm系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的網(wǎng)

37、絡(luò)管理，將很難在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模采用。例如在故障管理方面，由于wdm系統(tǒng)可以在光通道上支持不同類型的業(yè)務(wù)信號，一旦wdm系統(tǒng)發(fā)生故障，操作系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并找出故障原因。但到目前為止，相關(guān)的運(yùn)行維護(hù)軟件仍不成熟；在性能管理方面，wdm系統(tǒng)使用模擬方式復(fù)用及放大光信號，因此常用的比特誤碼率并不適用于衡量wdm的業(yè)務(wù)質(zhì)量，必須尋找一個(gè)新的參數(shù)來準(zhǔn)確衡量網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)質(zhì)量等。如果這些問題不及時(shí)解決，將阻礙wdm系發(fā)2互連互通由于wdm是一項(xiàng)新生的技術(shù)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定較粗，因此不同商家的wdm產(chǎn)品互通性較差，特別是在上層的網(wǎng)絡(luò)管理方面。為了保證wdm系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模實(shí)施，需保證wdm系統(tǒng)間的

38、互操作性以及wdm系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)間互連、互通，因此應(yīng)加強(qiáng)光接口設(shè)備的研究。 3光器件一些重要光器件的不成熟將直接限制未來光傳輸網(wǎng)的發(fā)展，如可調(diào)諧激光器等。對于一些大的運(yùn)營公司來說，在網(wǎng)絡(luò)中處理幾個(gè)不同的激光器就已經(jīng)非常棘手了，更不用說幾十路光信號了。通常光網(wǎng)絡(luò)中需要采用46個(gè)能在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行調(diào)諧的激光器，但目前這種可調(diào)諧激光器還無法進(jìn)入商用。 任何一種技術(shù)體系都必須不斷的發(fā)展,來滿足用戶不斷的需求,光纖通信技術(shù)也不例外。有人認(rèn)為:光纖通信的傳輸能力已經(jīng)達(dá)到10tbps,幾乎用不完,而且現(xiàn)在大干線已經(jīng)建設(shè)得差不多,埋地的剩余光纖還很多,光纖通信技術(shù)不需要更多的發(fā)展,但我認(rèn)為它還具有很大的發(fā)展空

39、間,會有很大的需求和市場。主要體現(xiàn)在:單纖雙向傳輸技術(shù)、光纖到戶(ftth)接入技術(shù)、骨干節(jié)點(diǎn)的光交換技術(shù)和研發(fā)集成光電子器件等方面。 1單纖雙向傳輸技術(shù) 單纖雙向傳輸技術(shù)是相對于雙纖雙向傳輸來講的,雙纖傳輸時(shí),收發(fā)信號分別在不同的兩根光纖里傳輸,而單纖傳輸時(shí),收發(fā)信號被調(diào)制在不同的波段后在同一根光纖里傳輸。以前為了節(jié)約光纖資源,我們不斷在光纖傳輸容量上下工夫,從pdh的8m、34m、140m到sdh的155m、622m、2.5g、10g再到wdm的320g、1600g等，光纖的傳輸容量不斷增大，從理論上講光纖的傳輸容量是無限的，但受到設(shè)備器件的限制，傳輸容量大大降低，達(dá)不到理論效果。目前光纖

40、通信傳送網(wǎng)都是通過雙纖雙向傳輸?shù)模偃绺挠脝卫w雙向傳輸技術(shù)就可以節(jié)約一半的光纖資源。對于現(xiàn)存的無數(shù)個(gè)龐大的光纖通信傳送網(wǎng)來說，可以節(jié)約的光纖資源是可像而知的。研發(fā)出成熟單纖雙向傳輸技術(shù)具有劃時(shí)代意義。目前單纖雙向傳輸技術(shù)已有實(shí)用，但主要用在光纖末端-接入設(shè)備:pon無源光網(wǎng)絡(luò) 單纖光收發(fā)器等設(shè)備，骨干傳送網(wǎng)上暫時(shí)還沒有用到這個(gè)技術(shù)。從這個(gè)方面來講，這也是光纖通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。2 光纖到戶（ftth）接入技術(shù)根據(jù)社會發(fā)展形勢，hdtv高清數(shù)字電視是將來的主流業(yè)務(wù)，怎么實(shí)現(xiàn)，就要靠帶寬豐富的ftth技術(shù)。ftth是一種全透明全光纖的光接入王，適用于引進(jìn)新業(yè)務(wù)，對傳輸制式，帶寬和波長等基本上沒

41、有限制，并且onu安裝在用戶處，供電維護(hù)升級更新都比較方便?？梢哉J(rèn)為hdtv是ftth的主要推動(dòng)力，即hdtv業(yè)務(wù)到來時(shí)，非ftth不可。而且在ftth建成后可以逐步實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，即寬帶上網(wǎng)接入，有線電視接入和傳統(tǒng)固定電話接入。3 骨干節(jié)點(diǎn)的光交換技術(shù)光交換實(shí)際上可表示為：光纖通信傳輸+j交換。光纖只是解決傳輸問題，還需要解決光信號交換問題。現(xiàn)在正在開發(fā)大容量的光開關(guān)器件，用來實(shí)現(xiàn)光交換網(wǎng)絡(luò)，具有代表性的是ason自動(dòng)交換網(wǎng)絡(luò)。目前，少通道大容量的光交換已有實(shí)用。如用于保護(hù)，下路和小量通路調(diào)度等，一般采用機(jī)械光開關(guān)，熱光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，通路數(shù)一般在8-16個(gè)。采用光空分和光波分可構(gòu)成非常靈活的光交

42、換網(wǎng)。技術(shù)成熟的自動(dòng)交換的光網(wǎng)絡(luò)ason，是光纖通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向。4 研發(fā)集成光電子器件近幾年，集成光電子器件有比較大的改進(jìn)，我國的集成光電子器件也有一定進(jìn)展。集成的小通道光開關(guān)和屬于plo技術(shù)的awg有所突破。但與發(fā)達(dá)國家尚有較大差距。如果我們不迎頭趕上，就會重復(fù)如同微電子落后的被動(dòng)局面。要實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸也好，ftth也好，ason也好，都需要有新的，體積小的，廉價(jià)的，集成化的光電子器件來支撐，集成光器件的研發(fā)成為光纖通信技術(shù)發(fā)展必不可少的環(huán)節(jié)。第三章 光纖通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀與前景光纖通信自從問世以來，給整個(gè)通信領(lǐng)域帶來了一場革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。光纖通信由于具有

43、損耗低、傳輸頻帶寬容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)而備受業(yè)內(nèi)人士的青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年這20年間增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前，我國長途傳輸網(wǎng)的光纖化比例已超過80%，預(yù)計(jì)到2010午，全國光纜建設(shè)長度將再增加約105km，并且將有11個(gè)大城市鋪設(shè)10g以上的大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)。一、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。1.波分復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用wdm（waveleng

44、th division multiplexing）技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。自從上個(gè)世紀(jì)末，波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應(yīng)用。1995年以來，為了解決超

45、大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復(fù)用dwdm（dens wavelength division multiplexing）技術(shù)成為國際上的主要研究對象。dwdm光纖通信系統(tǒng)極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信網(wǎng)的瓶頸問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2002年，商用的dwdm系統(tǒng)傳輸容量已達(dá)400gbit/s。以10gbit/s為基礎(chǔ)的dwdm系統(tǒng)已逐漸成為核心網(wǎng)的主流。dwdm系統(tǒng)除了波長數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴(kuò)展到2000km以上。與此同時(shí)，隨著波分復(fù)用技術(shù)從長途網(wǎng)向城域網(wǎng)擴(kuò)展，粗波分復(fù)用cwdm（coarse wavelength d

46、ivision multiplexing）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。cwdm的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實(shí)現(xiàn)全波長范圍內(nèi)（1260nm1620nm）的波分復(fù)用，并大大降低光器件的成本，可實(shí)現(xiàn)在0km80km內(nèi)較高的性能價(jià)格比，因而受到運(yùn)營商的歡迎。2.光纖接入技術(shù)光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有fttb、fttc、fttcab和ftth等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱fttx。ftth（光纖到戶）是光纖寬帶接入的

47、最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項(xiàng)目的推動(dòng)下，開始了ftth的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)和試商用網(wǎng)，包括居民用戶、企業(yè)用戶、網(wǎng)吧等多種應(yīng)用類型，也包括運(yùn)營商主導(dǎo)、駐地網(wǎng)運(yùn)營商主導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、房地產(chǎn)開發(fā)商主導(dǎo)和政府主導(dǎo)等多種模式，發(fā)展勢頭良好。不少城市制訂了ftth的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有的城市還制訂了相應(yīng)的優(yōu)惠政策，這些都為ftth在我國的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。在ftth應(yīng)用中，主要采用兩種技術(shù)，即點(diǎn)到點(diǎn)的p2p技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xpon技術(shù)，亦可稱為光

48、纖有源接入技術(shù)和光纖無源接入技術(shù)。p2p技術(shù)主要采用通常所說的mc（媒介轉(zhuǎn)換器）實(shí)現(xiàn)用戶和局端的直接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供fe或ge的帶寬，對大中型企業(yè)用戶來說，是比較理想的接入方式。xpon意味著包括多種pon的技術(shù)，例如apon（也稱為bpon）、epon（具有g(shù)e能力的稱為gepon）以及gpon。apon出現(xiàn)最早，我國的“863”項(xiàng)目也成功研發(fā)出了apon，但由于諸多原因，apon在我國基本上沒有應(yīng)用。目前用得比較多的是epon中的gepon，我國的gepon依然屬于“863”計(jì)劃的成果，而且得到廣泛的應(yīng)用，還出口到日本、獨(dú)聯(lián)體、歐洲、東南亞

49、等海外一些國家和地區(qū)。gpon由于芯片開發(fā)出來比較晚，相對不是很成熟。成本還偏高，所以，起步較晚，但在我國已經(jīng)開始有所應(yīng)用。由于其效率高、提供tdm業(yè)務(wù)比較方便，有較好的qos保證，所以，很有發(fā)展前景。epon和gpon各有優(yōu)缺點(diǎn)，epon更適合于居民用戶的需求，而gpon更適合于企業(yè)用戶的接入。3.1波分復(fù)用器在光纖通信中的應(yīng)用光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)及波分復(fù)用器三部分組成.波分復(fù)用器是光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件,如果沒有使用wdm器件,系統(tǒng)將要多投人n一1根光纖,如果光纖通信的形式是由多個(gè)用戶協(xié)同工作,那么使用wdm技術(shù)的優(yōu)勢會更加突出wdm技術(shù)的主要技術(shù)優(yōu)勢是:(1)wdm技術(shù)使單

50、根光纖的傳輸容量比用單波長傳輸時(shí)的容量呈幾倍至幾十倍的增長,可使現(xiàn)有光纖的帶寬資源得到更好的利用(2)在長途干線傳輸中采用wdm技術(shù)能節(jié)約大量光纖,使信息傳輸成本大大降低增大傳輸容量有兩種可行方案:敷設(shè)更多的光纖,在已有的光纖上加裝wdm系統(tǒng)工程應(yīng)用中具體采用何種方案要視成本而定在長途干線傳輸中由于線路距離很長,增設(shè)光纖的費(fèi)用會非常大,而收發(fā)兩端整套wdm系統(tǒng)的成本并不因傳輸距離的長短而變化另一方面,傳輸距離越長,中繼站數(shù)越多,多根光纖與單根光纖相比則需要成倍增加多個(gè)edfa放大器,從而使放大器的總成本增加因此,在長途干線傳輸中應(yīng)用wdm系統(tǒng)是非常合算的,但在短距離線路中則應(yīng)分析比較增設(shè)光纖所

51、需的成本和wdm系統(tǒng)的成本再做出合理的選擇(3)波分復(fù)用具有很好的透明性由于不同波長信道彼此是獨(dú)立的,因而wdm技術(shù)使不同種類的信號(如數(shù)字信號模擬信號、pdh信號、sdh信號等)能在同一光纖上同時(shí)傳輸,使多媒體信號(如音頻視頻數(shù)據(jù)文字圖像等)混合傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)(4)wdm系統(tǒng)以波長路由方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子信號路由方式,以解復(fù)用器(如光柵)代替光電轉(zhuǎn)換交換器件,消除了轉(zhuǎn)發(fā)延遲,大大緩解了傳統(tǒng)交換節(jié)點(diǎn)上的電子瓶頸問題,并增加傳輸系統(tǒng)的透明性(5)可實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸由于許多通信(如打電話)都采用全雙工方式,因此可節(jié)省大量的線路投資(6)wdm技術(shù)具有良好的擴(kuò)容性,在現(xiàn)有的光纖線路上通過增加波長信道

52、即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量,不必對原系統(tǒng)作大的改動(dòng)(7)隨著傳輸速率的不斷提高,許多光電器件的響應(yīng)速度已顯不足,wdm技術(shù)采用增加波長信道的方法,在確保足夠大的傳輸容量需求前提下,又使單個(gè)波長信道的傳輸速率不至于太高,從而大大降低了對光電器件性能的極高要求(8)傳輸設(shè)備簡化wdm系統(tǒng)采用光放大器代替原來的光/電/光再生器,簡化了設(shè)備,降低了傳輸成本wdm系統(tǒng)的基本配置為集成式收/發(fā)機(jī)(rx/tx)、光分插復(fù)用器(oadm)、光交叉連接器(oxc)和光放大器(oa)(9)wdm技術(shù)為將來開發(fā)透明的自愈能力很強(qiáng)的全光網(wǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)3.2光纖技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用趨勢隨著密集波分復(fù)用(dwdm)

53、技術(shù)、光纖放大技術(shù)，包括摻鉺光纖放大器(edfa)、激光喇曼光放大器(sra)、半導(dǎo)體放大器(soa)和光時(shí)分復(fù)用(otdm)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，光纖通信技術(shù)不斷向著更高速率、更大容量的通信系統(tǒng)發(fā)展，而先進(jìn)的光纖制造技術(shù)既能保持穩(wěn)定、可靠的傳輸以及足夠的富余度，又能滿足光通信對大寬帶的需求，并減少非線性損傷。g.652常規(guī)單模光纖在需要支持更大容量更長距離和更寬頻譜范圍的傳輸系統(tǒng)中，以往并不突出的色散與非線l生效應(yīng)等問題變得重要起來，其性能已難以滿足這些要求。光纖技術(shù)的進(jìn)步可以從兩個(gè)方面來說明：一是通信系統(tǒng)所用的光纖；二是特種光纖。早期光纖的傳輸窗口只有3個(gè)，即850nm(第一窗口)、131

54、0nm(第二窗口)以及l(fā)550nm(第三窗口)。近幾年相繼開發(fā)出第四窗口(l波段)、第五窗口(全波光纖)以及s波段窗口。其中特別重要的是無“水峰”的全波窗口。這些窗口開發(fā)成功的巨大意義就在于從l280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內(nèi)，都能實(shí)現(xiàn)低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾十倍、幾百倍上千倍的增長。隨著電信業(yè)務(wù)的不斷更新與發(fā)展一些具有各自特點(diǎn)的光纖正受到運(yùn)營商的親睞。1多模光纖多模光纖可用于850nm或1310nm波長的系統(tǒng)中。多模光纖衰耗較大，由于存在模間色散，傳輸帶寬受限，故適用于較短距離傳輸，但多模光纖數(shù)值孔徑(na)值大(約為單模光纖的23倍)故連接耦合效率高。多模光纖大的有效通光

55、面積允許大功率光信號傳輸與分配，而不會出現(xiàn)非線性。近年來，高速以太網(wǎng)的快速發(fā)展，使得多模光纖的應(yīng)用增速很快，這主要是因?yàn)槭澜绻饫w通信技術(shù)將逐步轉(zhuǎn)向縱深發(fā)展，并行光互聯(lián)元件的實(shí)用化也大大推動(dòng)短程多模光纜市場的快速增長，從而使多模光纖的市場份額持續(xù)上升。多模光纖在數(shù)據(jù)鏈路、城域網(wǎng)以及用戶分配網(wǎng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，將進(jìn)一步促進(jìn)多模光纖的發(fā)展。2非零色散位移光纖(g.655光纖)在理想狀態(tài)下，整個(gè)波長應(yīng)用區(qū)域中光纖的色散應(yīng)為一個(gè)恒定值。然而所有光纖的色散均隨波長的改變而改變，此變化的大小可由其色散斜率來量化，斜率越小，色散隨波長變化的幅度越小。非零色散位移光纖(g.655光纖)是

56、針對g.652和g.653兩種光纖在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中使用存在的問題而開發(fā)出來的，其在1550nm窗口同時(shí)具備最小衰耗與較小的色散值。保持一定的光纖色散值可以有效克服dwdm系統(tǒng)中的四波混頻現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)多波長密集復(fù)用。g.655光纖主要適用于高速率的密集波分系統(tǒng)，隨著大容量傳輸系統(tǒng)的建設(shè)，g.655光纖將得到更廣泛的應(yīng)用。3全波光纖隨著人們對光纖帶寬需求不斷擴(kuò)大，通信業(yè)界一直在努力探求消除“水吸收峰”的途徑。全波光纖(allwave fiber)的生產(chǎn)制造技術(shù)，從本質(zhì)上來說，就是通過盡可能地消除0h離子的“水吸收峰”的一項(xiàng)專門的生產(chǎn)工藝技術(shù)，它使普通標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在1385nm附近處的衰減峰，

57、降到足夠低的程度。它消除了光纖玻璃中的0h離子，從而使光纖損耗完全由玻璃的特性所控制，“水吸收峰”基本上被“壓平了，從而使光纖在12801625nm的全部波長范圍內(nèi)部可以用于光通信，拓展了未來光波復(fù)片j的工作波長范圍。全波光纖與傳統(tǒng)的單模光纖相比具有一下特征：(1)在1400nm波段衰減降低200。(2)可使用的波長范圍增加50(從200nm增大到300nm)。itu-t將“全波光纖”定義為g.652c類光纖，豐要適用于itut的g.957規(guī)定的sdh傳輸系統(tǒng)和g.691規(guī)定的帶光放大的單通道sdh傳輸系統(tǒng)。全波光纖在城域網(wǎng)建設(shè)中將會大有作為，從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的角度來考慮，有了全波光纖，就可以采用粗波分復(fù)用技術(shù)，取其信道間隔為20nm左右，這時(shí)仍可為網(wǎng)絡(luò)提供較大的帶寬，而與此同時(shí)，對濾波器和激光器性能要求卻大為降低，這就大大降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的建設(shè)成本。全波光纖的出現(xiàn)使多種光通信業(yè)務(wù)有了更大的靈活性，由于有很寬的波帶可供通信用，我們就可將全波光纖的波帶劃分成不同通信業(yè)務(wù)段而分別使用。可以預(yù)見，未來中小城市城域網(wǎng)的建設(shè)，將會大量采用這種全波光纖。人類追求高速、寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的欲望是永無止境的，在目前帶寬需求成指數(shù)增長的情況下，全波光纖正越來越受到業(yè)界的關(guān)注，它的諸多優(yōu)點(diǎn)已被通信業(yè)界廣泛接受。4聚合物光纖目前通信的主干線