光纖通信系統(tǒng)課件：13第七章 光波分復(fù)用技術(shù)

1、第七章 光波分復(fù)用技術(shù)業(yè)務(wù)種類：話音數(shù)據(jù)寬帶多媒體容 量知識(shí)回顧XXXXXXXXX課程名稱影響光纖通信容量的因素有哪些？ 色散、損耗色散-傳輸速率損耗-傳輸距離影響影響問題回顧XXXXXXXXX課程名稱解決方案1提高單信道速率2.5Gb/s10Gb/s40Gb/s160Gb/s ?XXXXXXXXX課程名稱解決方案2擴(kuò)展光載波的數(shù)量1310nm1550nm(更多)？XXXXXXXXX課程名稱0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.72.01.51.00.5 0(dB/km)(m)12THz15THz單模光纖頻帶利用示意圖XXXXXXXXX課程名稱 波分復(fù)用器件 波分

2、復(fù)用的技術(shù)特點(diǎn) 波分復(fù)用的系統(tǒng)應(yīng)用 波分復(fù)用的定義與工作原理本節(jié)內(nèi)容XXXXXXXXX課程名稱波分復(fù)用（WDM：Wavelength Division Multiplexing）是在一根光纖中同時(shí)傳輸多波長光信號(hào)的一種技術(shù)。 什么是波分復(fù)用？ WDMl0數(shù)據(jù) 話音l1ln2 .l0數(shù)據(jù) 話音單波長系統(tǒng)波分復(fù)用系統(tǒng)XXXXXXXXX課程名稱 利用波分復(fù)用器（合波器）在發(fā)送端將不同波長的信息光載波合并在一起送入一根光纖進(jìn)行傳輸，在接收端，再由另一波分復(fù)用器（分波器）將不同的光載波分開。波分復(fù)用的原理合波器分波器 1 2 3n 1 2 3nXXXXXXXXX課程名稱波分復(fù)用的本質(zhì)模擬載波通信系統(tǒng)中擴(kuò)

3、容采用頻分復(fù)用 在一根電纜中用不同頻率的載波同時(shí)傳輸若干個(gè)信道的信號(hào) 光通信系統(tǒng)中擴(kuò)容采用波分復(fù)用 在一根光纖中用不同波長的光載波同時(shí)傳輸若干個(gè)信道的信號(hào)XXXXXXXXX課程名稱 T1 T2 Tn-1 Tn R1 R2 Rn-1 Rn 波分復(fù)用器光發(fā)送器光接收器光 纜多路光波復(fù)用單纖傳輸12n-1n 1, 2, nA 端B 端解復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱 單信道比特率2.5Gb/s 10Gb/s 40Gb/s 20G 80G 320G 80G 320G 1280G1603216 8 1WDM通路數(shù)網(wǎng)絡(luò)容量演進(jìn)XXXXXXXXX課程名稱發(fā)1 光端機(jī) 收2 收1 發(fā)2傳統(tǒng)的雙纖單向傳輸傳輸

4、光纖11B 端A 端波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用 光端機(jī)11XXXXXXXXX課程名稱 發(fā)1 波分復(fù)用器 收2 收1 發(fā)2傳輸光纖1212B 端A 端單纖雙向傳輸 波分復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱WDM光波長區(qū)的分配三個(gè)波段：目前尚無工作在1310nm窗口的實(shí)用化光放大器，所以WDM系統(tǒng)皆工作在1550nm窗口。石英光纖在1550波長區(qū)有三個(gè)波段可以使用，即S波段、C波段與L波段。其中S波段的波長范圍為14601530nm，C波段的波長范圍為15301565nm，L波段的波長范圍為15701605 nm。XXXXXXXXX課程名稱絕對(duì)頻率參考（AFR）絕對(duì)頻率參考是指WDM系統(tǒng)標(biāo)稱中心頻率的絕對(duì)參考

5、點(diǎn)。用絕對(duì)參考頻率加上規(guī)定的通道間隔就是各復(fù)用光通道的中心工作頻率。G.692建議規(guī)定，WDM系統(tǒng)的絕對(duì)頻率參考為193.1THz，與之相對(duì)的波長為1552.52nm。XXXXXXXXX課程名稱通道間隔通道間隔是指兩個(gè)相鄰光復(fù)用通道的標(biāo)稱中心工作頻率之差。通道間隔可以是均勻的，也可以是非均勻的。非均勻光通道可以比較有效地抑制G.653光纖的四波混頻效應(yīng)，但目前大部分還是采用均勻通道間隔。一般的通道間隔是100GHz（即0.8nm）。XXXXXXXXX課程名稱標(biāo)稱中心工作頻率是指WDM采用中每個(gè)復(fù)用通道對(duì)應(yīng)的中心工作頻率。在ITU-T G .692 建議中，通道的中心工作頻率是基于AFR為193

6、.1THz、最小通道間隔為100GHz的頻率間隔系列，所以對(duì)其選擇應(yīng)滿足以下要求：至少提供16個(gè)波長；所有波長都應(yīng)位于光放大器增益曲線比較平坦的部分，這樣可以保證光放大器對(duì)每個(gè)復(fù)用通道提供相對(duì)均勻的增益，有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和超長距離傳輸。這些波長應(yīng)該與光放大器的泵浦波長無關(guān)，以免發(fā)生混亂。XXXXXXXXX課程名稱中心頻率偏移（頻偏）頻偏是指復(fù)用光通道的實(shí)際中心工作頻率與標(biāo)稱中心工作頻率之間的允許偏差。對(duì)于8通道的WDM系統(tǒng)，采用均勻間隔200GHz為通道間隔，而且為了將來向16通道的WDM系統(tǒng)升級(jí)，規(guī)定最大頻偏為20GHz。該值為壽命終了值（即在系統(tǒng) 設(shè)計(jì)壽命終了時(shí)考慮到溫度、濕度等各種因素仍

7、能滿足的數(shù)值）。對(duì)于16通道的WDM系統(tǒng)，采用均勻間隔100GHz為通道間隔，規(guī)定最大頻偏為10GHz。XXXXXXXXX課程名稱波分復(fù)用的技術(shù)特點(diǎn)充分利用光纖的巨大帶寬資源，實(shí)現(xiàn)超大容量傳輸；節(jié)約光纖資源，節(jié)約線路投資；可實(shí)現(xiàn)單根光纖雙向傳輸；各通道透明傳輸、平滑升級(jí)擴(kuò)容；XXXXXXXXX課程名稱波分復(fù)用的技術(shù)特點(diǎn)(續(xù))可充分利用成熟TDM技術(shù)，降低器件的超高速要求；可利用EDFA實(shí)現(xiàn)超長距離傳輸；對(duì)光纖的色散無過高要求；可組成全光網(wǎng)絡(luò)。高度的 組網(wǎng)靈活性，經(jīng)濟(jì)性和可靠性；XXXXXXXXX課程名稱三 棱 鏡 一束白光通過三棱鏡時(shí)的現(xiàn)象棱鏡ACBXXXXXXXXX課程名稱棱 鏡1 n1.n

8、 棱鏡色散型光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖透鏡1透鏡2棱鏡色散型波分復(fù)用器ACBXXXXXXXXX課程名稱熔錐光纖型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)和特性21直通臂耦合臂1，212121 21 21 2公共臂熔錐光纖型波分復(fù)用器1 2P 0 P1 P2XXXXXXXXX課程名稱衍射光柵型波分復(fù)用器輸入光1432光 柵衍射光柵工作原理1432光 柵輸入光XXXXXXXXX課程名稱衍射光柵型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)示意圖光纖透鏡光柵1+ 2+ 31231+ 2+ 31231+ 2+ 3123衍射光柵型波分復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱采用自聚焦透鏡的光柵型WDM光 纖自聚焦透鏡光 柵衍射光柵型波分復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱P

9、自聚焦透鏡原理圖P/4自聚焦透鏡原理XXXXXXXXX課程名稱采用自聚焦透鏡的光柵型WDM光纖自聚焦透鏡光柵1+ 2+ 3 1 2 31+ 2+ 3 1 2 3衍射光柵型波分復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱1， 2， 3，n1， 3，n2介質(zhì)薄膜干涉型濾波器介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱采用自聚焦透鏡的薄膜干涉型WDM器件結(jié)構(gòu)自聚焦透鏡1+ 21+ 2 1 2介質(zhì)薄膜濾波器 1 2介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器XXXXXXXXX課程名稱采用自聚焦透鏡的薄膜干涉型WDM器件結(jié)構(gòu)1+ 2+ 3+ 4 2 3 4 4 3 2 11+ 2+ 3+ 4 1介質(zhì)薄膜型波分復(fù)用器介質(zhì)薄膜1介質(zhì)薄膜2介質(zhì)薄膜3XXXXXXXXX課程名稱輸入2輸入1輸出2輸出1路程差L馬赫曾德爾干涉儀(MZI)XXXXXXXXX課程名稱輸入波導(dǎo)輸出波導(dǎo)陣列波導(dǎo)輸入耦合器輸出耦合器陣列波導(dǎo)光柵XXXXXXXXX課程名稱各種波分復(fù)用器性能