光纖通信系統(tǒng)

1、第7章光波分復(fù)用系統(tǒng)采用時(shí)分復(fù)用方式是傳統(tǒng)數(shù)字通信提高傳輸效率、降低傳輸成本的有效措施。無論是 PDH 系列的 34Mbit/s、140Mbit/s、565Mbit/s 系統(tǒng)的還是 SDH 系列的 155Mbit/s、622Mbit/s、 2488Gbit/s、9952Mbit/s系統(tǒng)都是按照這一原則進(jìn)行。但是隨著現(xiàn)代電信網(wǎng)對(duì)傳輸容量要求 的急劇提高，利用時(shí)分復(fù)用方式已經(jīng)日益接近硅和砷化鎵半導(dǎo)體技術(shù)的極限。并且傳輸設(shè)備 的價(jià)格也很高。隨著傳輸頻率的提高，光纖色散的影響也越加嚴(yán)重。而另一方面光纖的光譜 范圍尚未得到充分開發(fā)。因而系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)容的唯一出路就是把電時(shí)分復(fù)用轉(zhuǎn)到光波分復(fù)用 上來，即從光

2、域上用波分復(fù)用方式來提高傳輸速率。本章主要介紹光波分復(fù)用技術(shù)的基本原理。7.1光波分復(fù)用的基本概念7.1.1光波分復(fù)用的基本概念光波分復(fù)用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)是在一根光纖上能同時(shí)傳 送多波長(zhǎng)光信號(hào)的一項(xiàng)技術(shù)。它是在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來（復(fù)用），并耦合 到光纜線路上的同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端又將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開（解復(fù)用）并 作進(jìn)一步處理，恢復(fù)出原信號(hào)送入不同的終端。因此，此項(xiàng)技術(shù)稱為光波長(zhǎng)分割復(fù)用，簡(jiǎn)稱 光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)。要能在一根光纖上同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)，那么光纖必須要由足夠的帶寬資源。目前單 模光纖的

3、適用工作區(qū)有兩個(gè)，即1310nm和1550nm波長(zhǎng)段兩個(gè)低損耗區(qū)域。單模光纖的帶 寬資源如圖7.1所示。圖7.1單模光纖的帶寬資源由圖可見，1310nm波長(zhǎng)段，其低損耗區(qū)大約從12601360nm，共100nm。1550nm波 長(zhǎng)段，其低損耗區(qū)從1480nm1580nm，共100nm。因此，兩個(gè)工作波長(zhǎng)段一共約有200nm 低損耗區(qū)可用，這相當(dāng)于30000GHz的頻帶寬度。但在目前的實(shí)際光纖通信系統(tǒng)中由于光纖 色散和調(diào)制速率的限制，其通信速率被限制在10Gbit/s或以下，所以單模光纖尚有絕大部分 的帶寬資源有待開發(fā)。由于目前一些光器件和相關(guān)技術(shù)還不十分成熟，因此要實(shí)現(xiàn)光信道十分密集的復(fù)用（稱

4、 為光頻分復(fù)用）還較為困難。在這種情況下，把在光纖同一低損耗窗口中信道間隔較小的波 分復(fù)用稱為密集波分復(fù)用（DWDM， Dense Wavelength Division Multiplexing）。目前應(yīng)用在 1550nm波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)，復(fù)用8、16或更多的波長(zhǎng)在一對(duì)光纖上（也可采用單纖）構(gòu)成光纖通 信系統(tǒng)，兩個(gè)波長(zhǎng)之間的間隔為0.8nm、1.6nm或更低。WDM技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級(jí)、發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)（如CATV、HDTV、BIP-ISDN等）， 充分發(fā)掘光纖帶寬潛力，實(shí)現(xiàn)高速通信等具有十分重要的意義。尤其是應(yīng)用摻鉺光纖放大器 （EDFA）的WDM系統(tǒng)更是對(duì)現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)具有更大的吸引力。應(yīng)用非零色散

5、位移光纖 （NZDSF）加摻鉺光纖放大器（EDFA）加光子集成（PIC）的密集波分復(fù)用系統(tǒng)正在成為 高速光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的主要技術(shù)方向。就發(fā)展而言，如果某一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有的光纖通信傳輸鏈路都升級(jí)為WDM傳輸，那么 就可以在這些WDM鏈路的交叉處設(shè)置以波長(zhǎng)為單位對(duì)光信號(hào)進(jìn)行交叉連接的光交叉連接 設(shè)備（OXC），或進(jìn)行光上/下路的光分插復(fù)用器（OADM）。則在原有以光纖鏈路組成的物 理層上面就會(huì)形成一個(gè)新的光層。在這個(gè)光層中，相鄰光鏈路中的波長(zhǎng)通道可以連接起來， 形成一個(gè)跨越多個(gè)OXC和OADM的光通路。完成端到端的信息傳送，并且這種光通路可 以根據(jù)需要靈活地動(dòng)態(tài)建立和釋放，這就是全新的、新一代的W

6、DM全光網(wǎng)。7.1.2 WDM系統(tǒng)的基本形式WDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有以下三種基本形式:雙纖單向傳輸雙纖單向傳輸示意圖如圖7.2所示。圖7.2雙纖單向傳輸示意圖單向WDM是指所有光通路同時(shí)在一根光纖上沿同一方向傳送，在發(fā)送端將載有各種 信息的、具有不同波長(zhǎng)入，入2,入3,入n的已調(diào)光信號(hào)通過光復(fù)用器組合在一起，并在 一根光纖中單向傳輸，由于各信號(hào)是通過不同波長(zhǎng)攜帶的，所以彼此之間不會(huì)混淆。在接收 端通過光解復(fù)用器將不同光波長(zhǎng)的信號(hào)分開，完成多路光信號(hào)傳輸?shù)娜蝿?wù)。反方向通過另一 根光纖傳輸，原理相同。單纖雙向傳輸單纖雙向傳輸示意圖如圖7.3所示。圖7.3單纖雙向傳輸示意圖雙向WDM是指光通路在一

7、根光纖上同時(shí)向兩個(gè)不同方向傳送，所有波長(zhǎng)相互分開， 以實(shí)現(xiàn)彼此雙方全雙工的通信聯(lián)絡(luò)。單向WDM系統(tǒng)在開發(fā)和應(yīng)用方面都比較廣泛。雙向WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用相對(duì)來 說技術(shù)要求更高些。雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)要考慮到幾個(gè)關(guān)鍵因素。如為了抑制 多通道的干擾，必須要注意到光反射的影響、雙向通路之間的隔離、串話的類型和數(shù)值、兩 個(gè)方向傳輸?shù)墓β孰娖胶拖嗷ラg的依賴性及自動(dòng)功率關(guān)斷等問題。同時(shí)還必須使用雙向放大 器。但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。光分路插入傳輸光分路插入傳輸示意圖如圖7.4所示。圖7.4光分路插入傳輸圖7.4中，通過解復(fù)用器將光信號(hào)A 1從線路中

8、分出來，利用復(fù)用器將光信號(hào)入3插入線 路中進(jìn)行傳輸。通過線路中間設(shè)置的分插復(fù)用器或光交叉連接器，可使各波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行 合流或分流，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的上/下通路與路由分配。這樣就可以根據(jù)光纖通信線路沿線的業(yè) 務(wù)量分布情況和光網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布情況，合理地安排插入或分出信號(hào)。7.2 WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理7.2.1 WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)WDM系統(tǒng)主要由以下五個(gè)部分組成：光發(fā)送機(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)。WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖7.5所示。圖7.5 WDM系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖（單向）圖7.5中，光發(fā)送機(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(duì)WDM系統(tǒng) 中發(fā)送

9、激光器的中心波長(zhǎng)有特殊要求之外，還要根據(jù)WDM系統(tǒng)的不同應(yīng)用（主要是傳輸 光纖的類型和無中繼傳輸?shù)木嚯x）來選擇具有一定色散容量的發(fā)送機(jī)。在發(fā)送端首先將來自 終端設(shè)備（例如SDH端機(jī)）輸出的光信號(hào)，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器（OTU）把符合ITU-TG957建議 的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)的光信號(hào)；利用合波器合成多通路光信號(hào)，通 過光功率放大器（BA）放大輸出多通路光信號(hào)。經(jīng)過長(zhǎng)距離傳送后（80120km）,需要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行光中繼放大。目前使用的光放大 器多為摻鉺光纖放大器（EDFA）,在WDM系統(tǒng)中必須采用增益平坦技術(shù)，使EDFA對(duì)不 同波長(zhǎng)的光信號(hào)具有相同的放大增益。同時(shí)，還需要考慮到不同數(shù)

10、量的光信道同時(shí)工作的各 種情況，能夠保證光信道的增益競(jìng)爭(zhēng)不影響傳輸性能。在應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)具體情況，將EDFA 用作線路放大器（LA）、功率放大器（BA）和前置放大器（PA）。在接收端，光前置放大器放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號(hào)，采用分波器從主信道光信 號(hào)中分出特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。接收機(jī)不但要滿足一般光接收機(jī)對(duì)光信號(hào)的靈敏度、過載功率 等參數(shù)的要求，還要能承受有一定噪聲的信號(hào)，要由足夠的電帶寬性能。光監(jiān)控信道主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的各信道的傳輸情況。在發(fā)送端，插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的 波長(zhǎng)為入（1510nm）的光監(jiān)控信號(hào)，與主信道的光信號(hào)合波輸出；在接收端，將接收到的 s光信號(hào)分波，分別輸出入（1510nm

11、）波長(zhǎng)的光監(jiān)控信號(hào)和業(yè)務(wù)信道信號(hào)。幀同步字節(jié)、公 s務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳遞的。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道傳送開銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或接收來自其他節(jié)點(diǎn)的開銷字 節(jié)對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行管理。實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并與 上層管理系統(tǒng)互連。7.2.2 WDM系統(tǒng)的分類方法根據(jù)WDM線路系統(tǒng)中是否設(shè)置有EDFA可以將WDM線路系統(tǒng)分為有線路光放大器 WDM系統(tǒng)和無線路光放大器WDM系統(tǒng)。1.有線路光放大器WDM系統(tǒng)1）有線路光放大器WDM系統(tǒng)的參考配置有線路光放大器WDM系統(tǒng)的參考配置如圖7.6所示。圖7.6有線路光放大器WDM系統(tǒng)的參考配置圖7.6中，

12、Tx1，Tx2，Txm為光發(fā)送機(jī)，Rx1，Rx2，Rxm為光接收機(jī)，OA為光放大器，OM為合波器，OD為分波器。 Xm圖中所示的WDM系統(tǒng)中的各參考點(diǎn)定義如表7.1所示。表7.1圖7.6所對(duì)應(yīng)的各參考點(diǎn)定義參考點(diǎn)定義S,Sn通道1n在發(fā)送機(jī)輸出連接器處光纖上的參考點(diǎn)RM1RMn通道1n在OM/OA的光輸入連接器處光纖上的參考點(diǎn)MPI-SOM/OA的光輸出連接器后面光纖上的參考點(diǎn)S線路光放大器的光輸出連接器后面光纖上的參考點(diǎn)R線路光放大器的光輸入連接器前面光纖上的參考點(diǎn)MPI-R在OM/OA的光輸入連接器前面光纖上的參考點(diǎn)SD1 SDn通道1n在OA/OD的光輸出連接器處光纖上的參考點(diǎn)R,Rn通

13、道1n接收機(jī)光輸入連接器處光纖上的參考點(diǎn)2）有線路光放大器WDM系統(tǒng)的分類與應(yīng)用代碼在有線路光放大器的WDM系統(tǒng)的應(yīng)用中，線路放大器之間目標(biāo)距離的標(biāo)稱值為80km和120km，需要再生之前的總目標(biāo)距離標(biāo)稱值為360km、400km、600km和640km （這里所 提的目標(biāo)距離僅用來分類，并非是技術(shù)指標(biāo)）。WDM系統(tǒng)的應(yīng)用代碼一般采用以下方式構(gòu)成：nWx-y - z，其中n是最大波長(zhǎng)數(shù)目W代表傳輸區(qū)段（W=L, V或U分別代表長(zhǎng)距離、很長(zhǎng)距離和超長(zhǎng)距離） x表示所允許的最大區(qū)段數(shù)（x1）y是該波長(zhǎng)信號(hào)的最大比特率（y=4或16分別代表STM-4或STM-16） z代表光纖類型（z=2, 3,

14、5分別代表G652, G653或G655光纖）表7.2給出了相應(yīng)的分類與應(yīng)用代碼表7.2有線路放大器WDM系統(tǒng)的應(yīng)用代碼應(yīng)用長(zhǎng)距離區(qū)段（每個(gè)區(qū)段的目標(biāo)距離為80kn）很長(zhǎng)距離區(qū)段（每個(gè)區(qū)段的目標(biāo)距離為120km）區(qū)段數(shù)58354波長(zhǎng)4L5-y z4L8-y z4V3-y z4V5-y z8波長(zhǎng)8L5-y z4L8-y z8V3-y z8V5-y z16波長(zhǎng)16L5-y z16L8-y z16V3-y z16V5-y z2,無線路光放大器WDM系統(tǒng)（1）無線路光放大器WDM系統(tǒng)的參考配置無線路光放大器WDM系統(tǒng)的參考配置如圖7.7所示。圖7.7無線路光放大器WDM系統(tǒng)的參考配置（2）無線路光放大

15、器WDM系統(tǒng)的分類和應(yīng)用代碼無線路光放大器WDM系統(tǒng)可將8個(gè)或16個(gè)光通路復(fù)用在一起，每個(gè)通路的速率可以 是STM-4、STM-16或其他，也可以將不同速率的通路同時(shí)混合在一起。這些系統(tǒng)在G。 652, G.653和G655光纖傳輸?shù)哪繕?biāo)距離的標(biāo)稱值為80km，120km和160km。表7.3給出了相應(yīng)的分類和應(yīng)用代碼（各符號(hào)的定義與前述相同，此時(shí)x=1,表示無線 路放大器，表中不予表述）表7.3無線路光放大器WDM系統(tǒng)的應(yīng)用代碼應(yīng)用長(zhǎng)距離（目標(biāo)距離80km）很長(zhǎng)距離（目標(biāo)距離120km）超長(zhǎng)距離（目標(biāo)距離160km）4波長(zhǎng)4L-y z4V-y z4U-y z8波長(zhǎng)8L-y z8V-y z8U

16、-y z16波長(zhǎng)16L-y z16V-y z16U-y z7.2.3光波長(zhǎng)區(qū)的分配目前在S1O2光纖上，光信號(hào)的傳輸都在光纖的兩個(gè)低損耗區(qū)段，即1310nm和1550nm。 但由于目前常用的EDFA的工作波長(zhǎng)范圍為15301565nm。因此，光波分復(fù)用系統(tǒng)的工作 波長(zhǎng)應(yīng)該在15301565nm。在這有限的波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)如何有效地進(jìn)行通路分配，關(guān)系到提高帶 寬資源的利用率及減少相鄰?fù)烽g的非線性影響等。標(biāo)稱中心頻率和最小通路間隔為了保證不同WDM系統(tǒng)之間的橫向兼容性，必須對(duì)各個(gè)通路的中心頻率進(jìn)行規(guī)范。 所謂標(biāo)稱中心頻率是指光波分復(fù)用系統(tǒng)中每個(gè)通路對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)。目前國(guó)際上規(guī)定的通路 頻率是基于參考頻率

17、為193.1THz，最小間隔為100GHz的頻率間隔系列。對(duì)于頻率間隔系列的選擇應(yīng)該滿足以下要求：至少應(yīng)提供16個(gè)波長(zhǎng)，因?yàn)楫?dāng)單通路速率為STM-16時(shí)，則一根光纖上的16個(gè) 通路就可提供40Gbit/s。波長(zhǎng)數(shù)量不能太多，因?yàn)閷?duì)這些波長(zhǎng)的監(jiān)控是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。所有波長(zhǎng)都應(yīng)位于光放大器增益曲線相對(duì)比較平坦的部分，可使光放大器在整個(gè)波 長(zhǎng)范圍內(nèi)提供相對(duì)較為均勻的增益。對(duì)于 EDFA，它的增益曲線相對(duì)較平坦的區(qū)域就是 15401560nm。這些波長(zhǎng)應(yīng)與系統(tǒng)中光放大器使用的泵浦波長(zhǎng)無關(guān)。所有通路在這個(gè)范圍內(nèi)均應(yīng)保持均勻間隔。通路分配表16通路WDM系統(tǒng)的16個(gè)光通路的中心波長(zhǎng)應(yīng)滿足表7.4的要求

18、，8通路的WDM系 統(tǒng)的8個(gè)光通路的中心波長(zhǎng)應(yīng)選擇表中標(biāo)有*的波長(zhǎng)。表7.4 16通路和8通路WDM系統(tǒng)中心頻率序號(hào)標(biāo)稱中心頻率(THz)標(biāo)稱中心波長(zhǎng)(nm)1192.101560.61*2192.201559.793192.301558.98*4192.401558.175192.501557.36*6192.601556.557192.701555.75*8192.801554.949192.901554.13*10193.001553.3311193.101552.52*12193.201551.7213193.301550.9214193.401550.12*15193.501549.

19、3216193.601548.51*中心頻率偏差中心頻率偏差定義為標(biāo)稱中心頻率與實(shí)際中心頻率之差。對(duì)于16通路WDM系統(tǒng)，通 道間隔為100GHz (約0.8nm)，最大中心頻率偏移為20GHz (約為0.16nm)；對(duì)于8通路 WDM系統(tǒng)，通道間隔為200GHz (約為1.6nm)。為了未來向16通道系統(tǒng)升級(jí)，也規(guī)定對(duì) 應(yīng)的最大中心頻率偏差為20GHz。7.3光波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)7.3.1 WDM系統(tǒng)的幾個(gè)技術(shù)問題WDM系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)增加通信容量、信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)有重大意義。但是目前還存在一些 技術(shù)問題。例如對(duì)于激光器的波長(zhǎng)及其穩(wěn)定性要求較高；光纖的非線性對(duì)光放大器的輸出功 率有很大的限制；

20、“四波混頻”效應(yīng)會(huì)造成信道間的串?dāng)_；光纖的色散效應(yīng)限制了信道速率 的提高；如何監(jiān)測(cè)線路光放大器等都會(huì)出現(xiàn)，其主要問題如下：光源的波長(zhǎng)穩(wěn)定問題在WDM系統(tǒng)中，必須對(duì)光源的波長(zhǎng)進(jìn)行精確的設(shè)定和控制，否則波長(zhǎng)的漂移必然會(huì) 造成系統(tǒng)無法穩(wěn)定、可靠地工作。所以要求在WDM系統(tǒng)中要有配套的波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定技 術(shù)。目前采用的主要方法有溫度反饋控制法和波長(zhǎng)反饋控制法來達(dá)到控制與穩(wěn)定波長(zhǎng)的目 的。光信道的串?dāng)_問題光信道的串?dāng)_是影響接收機(jī)的靈敏度的重要因素。信道間的串?dāng)_大小主要取決于光纖的 非線性和解復(fù)用器的濾波特性。在信道間隔為1.6nm或0.8nm的情況下，目前使用的光解 復(fù)用器在系統(tǒng)中可以保證光信道間的隔離度

21、大于25dB，可以滿足WDM系統(tǒng)的要求，但對(duì) 更高速率的系統(tǒng)尚待研究。光纖色散對(duì)傳輸?shù)挠绊憜栴}在系統(tǒng)中采用了 EDFA后，衰減問題得到了解決，傳輸距離大大增加，但是色散也隨之 增加，系統(tǒng)的無中繼傳輸距離由原來的受衰減限制變?yōu)榱耸苌⑾拗?。因此?duì)于高速光纖通 信而言，光纖的色散效應(yīng)成為一個(gè)主要的限制因素必須解決，否則無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通信。光纖的非線性效應(yīng)問題對(duì)于常規(guī)的光纖通信系統(tǒng)來說，入纖光功率不大，光纖呈線性狀態(tài)傳輸。在WDM系 統(tǒng)中，采用EDFA后，光功率增大，光纖在一定條件下將呈現(xiàn)非線性特性，極大地限制了 EDFA的放大性能和長(zhǎng)距離無中繼傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。光纖的非線性效應(yīng)主要有散射效應(yīng)包括受激布利

22、淵散射（SBS）和受激啦曼散射（SRS） 和折射率效應(yīng)包括自相位調(diào)制（SPM）、交叉相位調(diào)制（XPM）和“四波混頻”（FWM）， 這些效應(yīng)的產(chǎn)生都與注入到光纖中的光功率有關(guān)。SRS是指當(dāng)較強(qiáng)的光入射到光纖中時(shí)，會(huì)引起光纖材料中的分子振動(dòng)，進(jìn)而調(diào)制入射的 光強(qiáng)，導(dǎo)致WDM系統(tǒng)中短波長(zhǎng)通道的一部分能量轉(zhuǎn)移到相鄰的通道中去，產(chǎn)生過大的信 號(hào)衰減，從而限制系統(tǒng)的通路數(shù)。SBS現(xiàn)象與SRS類似，與SRS相比SBS峰值增益很大，頻移和增益帶寬很小，且只是 后向散射，影響力也要強(qiáng)些，尤其是光源譜線寬度越窄，門限功率越低，影響越大。SPM是指當(dāng)光纖輸入的光強(qiáng)變化時(shí)，光纖的折射率也將隨之變化，從而引起光波的相

23、位產(chǎn)生變化，與光纖的色散相結(jié)合，就會(huì)導(dǎo)致頻譜展寬，產(chǎn)生頻率啁啾，并隨長(zhǎng)度的增加而 積累。光功率變化越快，導(dǎo)致頻率變化越大，對(duì)系統(tǒng)中的高速窄脈沖影響較大。XPM是指由于折射率隨入射光強(qiáng)的變化，而導(dǎo)致信號(hào)的相位受其通路功率的調(diào)制，引 起通道間的串?dāng)_。FWM是指當(dāng)多個(gè)具有較強(qiáng)功率的光波信號(hào)，在光纖中混合傳輸時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生新的光波 長(zhǎng)，引起串?dāng)_，從而限制了使用的波長(zhǎng)數(shù)。目前的WDM已經(jīng)找到了一些有效的方法來克服上述的光纖非線性效應(yīng)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)?影響。特別是對(duì)于光信道數(shù)16的WDM系統(tǒng)，注入的總光功率一般不會(huì)大于+17dBm， 比產(chǎn)生SRS效應(yīng)的閾值小的多。因此，不會(huì)有SRS的影響G655光纖的使用可以克

24、服FWM 效應(yīng)。XPM 一般發(fā)生在通道數(shù)大于32的WDM系統(tǒng)中，這可通過增大光纖的有效面積的方 法來解決。EDFA的動(dòng)態(tài)可調(diào)整增益與鎖定問題目前，EDFA的帶寬已經(jīng)達(dá)到了 3540nm，雖然其通帶內(nèi)的增益平坦度并不十分理想， 但能滿足普通波長(zhǎng)密度的WDM系統(tǒng)的要求，然而對(duì)于密集型波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸還不夠。 在WDM系統(tǒng)中，各光信道之間的信號(hào)傳輸功率有可能發(fā)生起伏變化，這就要求EDFA能 夠根據(jù)信號(hào)的變化，實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)調(diào)整自身的工作狀態(tài)，從而減少信號(hào)波動(dòng)的影響，保證整個(gè) 信道的穩(wěn)定。在WDM系統(tǒng)中，如果有一個(gè)或幾個(gè)信道的輸入光功率發(fā)生變化甚至輸入中 斷時(shí)，剩下的信道增益即輸出功率會(huì)產(chǎn)生躍變，甚至?xí)?/p>

25、起線路阻塞。所以EDFA必須具有 增益鎖定功能來避免某些信道完全斷路時(shí)對(duì)其他信道的影響。EDFA的增益平坦問題WDM系統(tǒng)中，因各信道的波長(zhǎng)不同而有增益偏差，經(jīng)過多級(jí)放大后，增益偏差積累使 各信道信號(hào)特性惡化，最終造成整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。因此，要使各信道上的增益偏差處 在允許范圍內(nèi)，放大器的增益必須平坦。EDFA的光浪涌問題EDFA的采用可使輸入光功率迅速增大，但由于EDFA的動(dòng)態(tài)增益變化較慢，在輸入信 號(hào)跳變的瞬間將產(chǎn)生浪涌即輸出光功率出現(xiàn)“尖峰”。峰值光功率可達(dá)數(shù)瓦，有可能造成光/ 電變換器和光連接器的損壞。EDFA級(jí)聯(lián)使用時(shí)的噪聲積累問題信號(hào)經(jīng)過EDFA傳輸后，信噪比會(huì)產(chǎn)生劣化，且信噪比

26、的劣化與級(jí)聯(lián)的EDFA的數(shù)量 和放大器之間的光纖段跨距有關(guān)，跨距越大，信噪比劣化越嚴(yán)重。所以，放大器之間的光纖 段跨距一般控制在80120km之內(nèi)，以保證信號(hào)傳輸性能對(duì)信噪比的要求。盡管目前WDM系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)用，但以WDM技術(shù)為標(biāo)志的全光網(wǎng)技術(shù)仍有許多要解決 的新問題和一些與之相適應(yīng)的配套技術(shù)。如光源技術(shù)、光波復(fù)用和解復(fù)用技術(shù)、光纖技術(shù)、 光放大技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)等。這些技術(shù)問題正在逐步加以解決。7.3.2光源技術(shù)用于WDM系統(tǒng)的光源在WDM系統(tǒng)中，一般采用分布反饋（DFB）激光器和分布布拉格反射（DBR）激光 器作為光源，它們與一般F-P激光器相比具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）動(dòng)態(tài)單縱模窄線寬振蕩由于DFB

27、激光器中的光柵的柵距很小，形成了一個(gè)微型的諧振腔，對(duì)波長(zhǎng)具有良好的 選擇性，使主模和邊模的閾值增益相對(duì)較大。因此，光波譜線寬度比F-P激光器窄很多， 并能在高速調(diào)制下也能保持單縱模振蕩。（2）波長(zhǎng)穩(wěn)定性好由于DFB激光器內(nèi)的光柵有助于鎖定在給定的波長(zhǎng)上，其溫度漂移約為0.8 A/oC。量子阱（QW，Quantum Well）半導(dǎo)體激光器是一種窄帶隙有源區(qū)夾在寬帶隙半導(dǎo)體材 料中間或交替重疊生長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器，是一種很有發(fā)展前途的激光器，可用于WDM系 統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)與一般的雙異質(zhì)結(jié)激光器相似，只是有源區(qū)的厚度很薄。QW激光器與一般的 雙異質(zhì)結(jié)激光器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）閾值電流低。其閾值電流密

28、度可降至雙異質(zhì)結(jié)激光器的1/3和1/5。2）譜線寬度變窄，與雙異質(zhì)結(jié)激光器相比，可縮小一倍。3）頻率啁啾小，動(dòng)態(tài)單縱模特性好。光源調(diào)制類型目前，在WDM系統(tǒng)中主要采用外調(diào)制器。激光器產(chǎn)生穩(wěn)定的大功率激光，外調(diào)制器 以低啁啾對(duì)光進(jìn)行調(diào)制，以使激光器工作在連續(xù)波形式，能更有效的克服頻率啁啾，從而獲 得大于直接調(diào)制的色散受限距離。目前應(yīng)用的光外調(diào)制器有馬赫一曾德爾調(diào)制器，它的主要 特性是啁啾數(shù)值很低，色散受限距離很長(zhǎng)，但插入損耗較大，需要較高的調(diào)制電壓。波長(zhǎng)可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器一般半導(dǎo)體激光器的光譜線較寬，傳輸性能不好。為了得到單色性能良好的光源，目前 采用了 DFB、DBR等多種結(jié)構(gòu)的單波長(zhǎng)激光器，

29、獲得了單色性能良好的單波長(zhǎng)振蕩，但由 于其振蕩波長(zhǎng)是由制造器件時(shí)，衍射柵的周期決定。雖然能改變注入電流等方法，使其折射 率發(fā)生變化，從而改變波長(zhǎng)，可控制的波長(zhǎng)范圍為10nm左右。但都無法實(shí)現(xiàn)較大范圍波長(zhǎng) 的控制和調(diào)諧。為了實(shí)現(xiàn)能在寬范圍內(nèi)的波長(zhǎng)選擇，做成一種超周期結(jié)構(gòu)衍射柵（SSG）激光器。SSG 采用了衍射柵周期隨位置而變化的結(jié)構(gòu)，它具有多個(gè)波長(zhǎng)的反射峰，利用這種衍射柵制成 DBR激光器的發(fā)射鏡。由于產(chǎn)生的光波長(zhǎng)是與柵周期相對(duì)應(yīng)的，因此，根據(jù)這種隨位置而 變得周期性，即可反射各種波長(zhǎng)的光。目前，按照這種原理制作的SSG-DBR激光器，已 能實(shí)現(xiàn)在1550nm波長(zhǎng)段，波長(zhǎng)可變范圍超過100nm

30、。另外，外腔可調(diào)的半導(dǎo)體激光器、雙極DFB激光器、三極DFB激光器、多波長(zhǎng)光纖環(huán) 形激光器均可以調(diào)諧激射的光波長(zhǎng)。7.3.3波長(zhǎng)可調(diào)諧濾光器技術(shù)只允許特定波長(zhǎng)的光順利通過的器件稱為濾光器或光濾波器。如果所通過的光的波長(zhǎng)可 以改變，則稱為波長(zhǎng)可調(diào)諧濾光器。這種激光器在波分復(fù)用系統(tǒng)、全光交換系統(tǒng)中具有廣泛 的應(yīng)用價(jià)值。下面介紹一種F-P腔型濾光器F-P腔型濾光器的主體是F-P諧振腔，其結(jié)構(gòu)是一對(duì)高度平行的高反射率鏡面構(gòu)成的腔 體，如圖7.8所示。設(shè)光波入射腔體的角度為。|，諧振腔長(zhǎng)為L(zhǎng)，材料折射率為n0。凡滿足 下面相位條件的光波，可形成穩(wěn)定振蕩并輸出等間隔的梳狀波形。相位條件為：在兩個(gè)反射 鏡之

31、間一次往返傳輸后的相位變化量0是2n的整數(shù)倍，即4兀 nL cos 08 =i = 2 m 兀（7.1）入式中的m為正整數(shù)。圖7.8 F-P諧振腔與光傳輸特性示意圖一般情況下，當(dāng)m取定后，確定滿足相位條件具有峰值透過率波長(zhǎng)的因素是n，L和0尸 所以通過設(shè)計(jì)和調(diào)諧這三個(gè)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧的目的。F-P腔傳輸性能參數(shù)為自由譜域（FSR，F(xiàn)ree Space Range）：相鄰波長(zhǎng)間的距離；帶寬（BW，Band Width）:諧振峰值1/2處的光譜寬度；精細(xì)度（F，F(xiàn)ineness）：自由譜域與譜寬的比值。目前，世界上已研制出多種結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)可調(diào)諧濾光器，其基本原理都是通過改變腔長(zhǎng)、 材料折射率

32、或入射角度來達(dá)到可調(diào)諧的目的。7.3.4光波分復(fù)用/解復(fù)用器與光濾波器技術(shù)光波分復(fù)用/解復(fù)用器（WDM/DWDM）是波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。其功能是將多個(gè) 波長(zhǎng)不同的光信號(hào)復(fù)合后送入同一根光纖中傳送（波分復(fù)用器）或?qū)⒃谝桓饫w中傳送的多 個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分解后送入不同的接收機(jī)（解復(fù)用器）。波分復(fù)用器和解復(fù)用器也分別 被稱為合波器和分波器，是一種與波長(zhǎng)有關(guān)的光纖耦合器。光波分復(fù)用器/解復(fù)用器性能的優(yōu)劣對(duì)于WDM系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有決定性的影響，其性 能指標(biāo)有插入損耗和串?dāng)_。WDM系統(tǒng)對(duì)光波分復(fù)用器/解復(fù)用器的特性要求是損耗及其偏 差要小，信道間的串?dāng)_要小，通帶損耗平坦等。本節(jié)主要對(duì)光波分復(fù)用器/解

33、復(fù)用器的結(jié)構(gòu)原理、性能作一介紹。1. WDM/DWDM的結(jié)構(gòu)原理根據(jù)制造的特點(diǎn)，WDM器件大致有熔錐光纖型、干涉濾波器型和光柵型等幾種類型。（1） 熔錐光纖型WDM/DWDM在前面5.2節(jié)中所述的熔錐型光纖耦合器，總的耦合功率分光比只取決于錐形耦合長(zhǎng)度 和包層厚度。利用此種熔錐光纖耦合器的波長(zhǎng)依賴性，可以制成WDM器件。在此種器件 中，改變?nèi)坼F拉錐工藝可使分路器輸出端的分光比隨波長(zhǎng)急劇變化。如圖7.9所示，該器件結(jié)構(gòu)類似于2X2單模光纖耦合器。通過設(shè)計(jì)熔錐區(qū)的錐度，控 制拉錐速度，使直通臂對(duì)波長(zhǎng)為入1的光有接近100%的輸出，而對(duì)波長(zhǎng)為入2的光輸出接近 于零。使耦合臂對(duì)波長(zhǎng)為入2的光有接近10

34、0%的輸出，而對(duì)波長(zhǎng)為入2的光輸出接近于零。 這樣當(dāng)輸入端有入1和入2的兩個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)同時(shí)輸入時(shí)，入1和入2的光信號(hào)分別從輸入臂 和耦合臂輸出，作為波分復(fù)用器。反之，如果直通臂和耦合臂分別有入和入2的光信號(hào)輸入 時(shí)，也能合并后從另一端輸出，作為解復(fù)用器。圖7.9熔錐光纖型波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)和特性熔錐光纖型WDM的特點(diǎn)是插入損耗低（最小值低于0.5dB），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要波長(zhǎng) 選擇器，有較高的通路帶寬和通路間隔比。缺點(diǎn)是復(fù)用路數(shù)偏少（一般用于雙波長(zhǎng)），隔離 度較低（20dB）o（2） 干涉濾波器型WDM/DWDM采用多層介質(zhì)膜作為光濾波器，使某一波長(zhǎng)的光通過而其他波長(zhǎng)的光被截止。干涉濾波器由多層不

35、同材料（如TiO2和SiO2）、不同折射率和不同厚度的介質(zhì)膜按照設(shè) 計(jì)要求組合而成，每層厚度為入/4。一層為高折射率層，一層為低折射率層交替疊加而成。 如圖7.10所示。當(dāng)光入射到高折射率層時(shí)，反射光不產(chǎn)生相移，當(dāng)光入射到低折射率層時(shí)， 經(jīng)反射的光經(jīng)過360相移，與經(jīng)高折射率層的反射光同相疊加。這樣在中心波長(zhǎng)附近，各 層反射光疊加在濾波器輸入端面形成很強(qiáng)的反射光。在偏離反射光波長(zhǎng)兩側(cè)，反射光陡然降 低，大部分光成為透射光。據(jù)此原理，可對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的光呈帶通，而對(duì)其他波長(zhǎng)呈帶阻， 從而達(dá)到所要求的濾波特性。利用這種對(duì)某指定波長(zhǎng)有選擇性的干涉濾波器就可以將不同光 波長(zhǎng)的光信號(hào)分離或合并起來。圖7

36、.10介質(zhì)薄膜干涉濾波器型WDM器的原理示意圖圖7.11所示是用自聚焦棒透鏡與干涉濾光片組成的波分解復(fù)用器。圖7.11干涉濾光片波分解復(fù)用器結(jié)構(gòu)入射波長(zhǎng)為入和入2的光信號(hào)，由于自聚焦棒透鏡的作用聚焦于干涉濾光片上。波長(zhǎng)為 入1的光透過干涉濾光片，經(jīng)透鏡成為平行光，由輸出光纖輸出。波長(zhǎng)為入2的光由干涉濾光 片反射，由輸出光纖輸出。從而完成了入1和入2的波分解復(fù)用功能。如果從兩根輸出光纖分 別輸入入1和入2的光，則兩個(gè)波長(zhǎng)的光可以復(fù)合從一根光纖輸出，從而完成波分復(fù)用功能。（3） 光柵型 WDM/DWDM使用光柵特別是衍射光柵，也能使入射的多波長(zhǎng)復(fù)合光分散為各個(gè)波長(zhǎng)分量的光，或者 將各個(gè)波長(zhǎng)的光聚集

37、成多波長(zhǎng)的復(fù)合光。在原理上，任何具有一定寬度、平行、等節(jié)距或變 節(jié)距的波紋結(jié)構(gòu)都可以作為衍射光柵。光柵型的WDM/DWDM種類很多，下面只介紹一種 體型平面或曲面光柵WDM，如圖7.12所示。圖7.12體型光柵波分復(fù)用/解復(fù)用器體型平面或曲面光柵波分復(fù)用/解復(fù)用器是采用在Si襯底上沉積環(huán)氧樹脂后制造成光 柵。輸入光纖輸入的多波長(zhǎng)光信號(hào)經(jīng)普通透鏡或棒透鏡聚焦在反射光柵上，反射光柵將各波 長(zhǎng)的光分開；然后，經(jīng)透鏡將各波長(zhǎng)的光聚焦在各自的輸出光纖，實(shí)現(xiàn)了多波長(zhǎng)光信號(hào)的分 接；反之，也可實(shí)現(xiàn)各個(gè)波長(zhǎng)的復(fù)合。2. WDM/DWDM 性能WDM/DWDM是一種有波長(zhǎng)選擇的耦合器，它的性能及評(píng)價(jià)方法與普通耦

38、合器有相似 之處，但也有不同之處。（1） 插入損耗Li指某特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，通過WDM/DWDM通道時(shí)，所引入的功率損耗，即因增加了 WDM/DWDM而產(chǎn)生的附加損耗。定義為：該器件的輸入和輸出端口之間的光功率比，用 分貝表示L = 10 lgP（dB）（7.2）i Po式中：Pi為輸入端口的功率，Po為輸出端口的功率。插入損耗包括兩個(gè)方面：一是器件本身存在的固有損耗，另外就是由于器件的接入在光 纖線路的連接處產(chǎn)生的接續(xù)損耗。（2）隔離度（串?dāng)_）Cij串?dāng)_就是其他信道的信號(hào)耦合進(jìn)某信道，并使該信道的傳輸質(zhì)量下降的程度，可用隔離 度表示。對(duì)于解復(fù)用器 TOC o 1-5 h z C = -10

39、lgP（dB）（7.3）jPi式中，Pi是波長(zhǎng)為入i的光信號(hào)的輸入光功率，Pij是波長(zhǎng)為入1的光信號(hào)串入到波長(zhǎng)為入j 的信道的光功率。11JJ在系統(tǒng)應(yīng)用要求中，希望信道之間的串?dāng)_越小越好，也即信道間的隔離度越大越好。信 道間的串?dāng)_大小不僅與WDM的設(shè)計(jì)和制造有關(guān)，還與所用的光發(fā)送機(jī)的光源譜線寬度有 關(guān)。譜線寬度越窄的光源，串?dāng)_越小，其影響可以忽略不計(jì)。但對(duì)譜線寬度較寬的光源，其 影響不可忽視，它將影響接收機(jī)的靈敏度。（3）回波損耗RL回波損耗是指從復(fù)用器的輸入端口返回的光功率Pr與發(fā)送進(jìn)輸入端口的輸入光功率Pi 之比，用分貝表示RL = -10 lg （7.4）Pi在系統(tǒng)中要求回波損耗越大越好

40、。（4）工作波長(zhǎng)范圍工作波長(zhǎng)范圍是指WDM器件能夠按照規(guī)定性能要求工作的波長(zhǎng)范圍。（5）通路帶寬通路帶寬是指分配給某一特定光源的波長(zhǎng)范圍?？紤]到實(shí)際光波長(zhǎng)與標(biāo)稱波長(zhǎng)的偏差， 環(huán)境溫度變化會(huì)引起激光器波長(zhǎng)的變化，光源本身的譜線寬度，待傳送的光信號(hào)的速率等， 因而波分復(fù)用系統(tǒng)中光源的通路帶寬應(yīng)足夠?qū)挘聪噜彽墓庠床ㄩL(zhǎng)之間的間隔應(yīng)足夠大才能 避免不同光源之間的串音干擾。根據(jù)通路帶寬的寬窄不同，WDM系統(tǒng)可以分為三類：稀疏型WDM，其通路間隔10 100nm，用于25個(gè)復(fù)用系統(tǒng)；密集型WDM,其通路間隔為110nm，用于510個(gè)復(fù) 用系統(tǒng)；致密型WDM，其通路間隔為0.11.0nm，用于20100個(gè)以

41、上的復(fù)用系統(tǒng)。這種 復(fù)用器也稱為光頻分復(fù)用系統(tǒng)（OFDM）。7.3.5光轉(zhuǎn)發(fā)器（OUT）技術(shù)1. OTU的基本結(jié)構(gòu)WDM系統(tǒng)在發(fā)送端采用OTU，主要作用是把非標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為ITU-T所規(guī)定的標(biāo) 準(zhǔn)波長(zhǎng)，以滿足系統(tǒng)的波長(zhǎng)兼容性。OTU器件目前使用的還是光/電/光的變換形式。先由光電二極管PIN或者APD把接收 到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過定時(shí)再生后，產(chǎn)生再生的電信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，再用該信號(hào)對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)行調(diào)制，從而得到新的合乎要求的標(biāo)準(zhǔn)光波長(zhǎng)信號(hào)（G.692要求的 標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)）。至于采用全光直接變換的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)發(fā)器目前尚未商用。符合G957的發(fā)送機(jī)與OTU合并使用的示意圖如圖7.13所示。

42、圖7.13符合G957的發(fā)送機(jī)與OTU合并使用的示意圖圖中，OTU的前端為符合G957要求的SDH發(fā)送機(jī)接口 S，OTU的輸出端為符合G.692 要求的WDM系統(tǒng)接口 Sn，在S點(diǎn)符合G957的Tx發(fā)送功率有時(shí)會(huì)超過OTU的輸入過載功 率，這時(shí)需要在s點(diǎn)插入固定的光衰減器。x2. OTU的使用（1） 在發(fā)送端使用OTU圖7.14為發(fā)送端使用OTU的示意圖。在發(fā)送端OTU的位置位于具有G957接口的SDH 設(shè)備與波分復(fù)用器之間。圖中SS2，Sn是符合WDM系統(tǒng)要求的SDH接口。當(dāng)把符合 G,957的發(fā)送機(jī)和OTU結(jié)合起來作為G.692光發(fā)送機(jī)時(shí)，參考點(diǎn)Sn位于OTU輸出光連接器 后面。圖7.14

43、發(fā)送端OTU的應(yīng)用示意圖（2） 在中繼器中使用OTU圖7.15給出如何使用OTU作為再生中繼器的示意圖。其中S1，S2，Sn是符合WDM 系統(tǒng)要求的SDH接口。而作為再生中繼器使用的OTU除執(zhí)行光/電/光轉(zhuǎn)換、定時(shí)再生功能 外，還需要具有對(duì)某些再生段開銷字節(jié)進(jìn)行監(jiān)控功能。圖7.15有再生中繼功能的OTU的應(yīng)用示意圖（3） 在接收端使用OTU圖7.16給出了在接收端使用OTU的示意圖。其位置位于具有G.957接口的SDH接收 機(jī)前面。圖中S1，S2，Sn是符合WDM系統(tǒng)要求的SDH接口。OTU輸出符合G957輸出 特性的光信號(hào)，G,957接收機(jī)參考點(diǎn)位于OTU輸出光連接器后面。圖7.16接收端O

44、TU的應(yīng)用示意圖7.3.6光纖傳輸技術(shù)在第2章中已經(jīng)介紹過各種單模光纖的性能。在使用在1550nm波長(zhǎng)段的光纖通信系統(tǒng) 中，對(duì)單波長(zhǎng)、長(zhǎng)距離的通信采用G653光纖（DSF，即色散位移光纖）具有很大的優(yōu)越性。 但當(dāng)G653光纖用于WDM系統(tǒng)中時(shí)，由于線路中采用了光放大器，光纖中傳播的光功率大 大增加，這就會(huì)在零色散波長(zhǎng)區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的非線性效應(yīng)。非線性產(chǎn)生一種“四波混頻”現(xiàn)象(FWM，F(xiàn)our Wavelength Mixing)，降低了系統(tǒng)的性能質(zhì)量，限制了 WDM技術(shù)的應(yīng)用。所謂四波混頻是指當(dāng)多個(gè)頻率的光波以很大的功率在光纖中同時(shí)傳輸時(shí)，由于非線性效 應(yīng)引發(fā)多個(gè)光波之間出現(xiàn)能量交換的一種物理過程

45、。假設(shè)有三個(gè)頻率分別為f1、f2和f3的光 波同時(shí)在光纖中傳輸，將引發(fā)頻率為f4的第4個(gè)光波出現(xiàn)，f4 =匕土f2土f3因此有相當(dāng)大的信 道功率可能通過“四波混頻”轉(zhuǎn)移到新的光場(chǎng)中去。這種能量轉(zhuǎn)移不僅導(dǎo)致信道中光功率的 衰減，而且引起各信道之間的彼此干擾。對(duì)于色散位移光纖而言，其零色散波長(zhǎng)為1550nm，光放大器的適應(yīng)波長(zhǎng)也為1550nm， 在這一波長(zhǎng)下工作，光纖的色散可為零，但對(duì)于WDM信號(hào)來說，相互作用的各光波具有 相同的傳輸相位，反而使得“四波混頻“更為嚴(yán)重。它所產(chǎn)生的新波長(zhǎng)往往與某一傳播波長(zhǎng) 相同。為了有效抑制“四波混頻“，選擇了非零色散位移光纖(NZDSF)。其特點(diǎn)是將色散位 移光纖

46、的零色散點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，使在15401565nm范圍內(nèi)色散值保持在1.04.0ps/nm - km， 既避開了零色散區(qū)，又保持了較小的色散值。而零色散區(qū)可設(shè)置在入=1550nm以下或以上 較短的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(如1520nm或1570nm)。采用非零色散位移光纖其突出的優(yōu)點(diǎn)就是兼容了常規(guī)單模光纖G652和色散位移光纖(DSF，G653 )的優(yōu)點(diǎn)。NZDSF與DSF相比，除了零色散點(diǎn)移動(dòng)外，其余特性相當(dāng)。在入=1550nm波長(zhǎng)處具 有最小損耗和色散。雖然其色散系數(shù)不為零，但是與G.652光纖相比已解決了中繼距離受色 散限制的弱點(diǎn)?？梢栽诠饫w的低色散區(qū)和低損耗區(qū)開通WDM系統(tǒng)，而不受四波混頻的影 響。理論

47、分析表明，單根NZDSF的傳輸速率可達(dá)80Gbit/s，而且將來升級(jí)也較為靈活。隨著現(xiàn)代通信網(wǎng)對(duì)傳輸容量要求的急劇提高，原有光纖線路中大量使用的G.652光纖已 不能適應(yīng)，如何在保留原有系統(tǒng)的前提下解決G.652光纖在入=1550nm波長(zhǎng)下的色散受限 問題，應(yīng)用WDM技術(shù)開通更高速率的通信系統(tǒng)已是升級(jí)擴(kuò)容的當(dāng)務(wù)之急。采用波分復(fù)用 和色散補(bǔ)償技術(shù)在現(xiàn)有光纖系統(tǒng)上直接升級(jí)高速率傳輸系統(tǒng)是目前較為適宜的技術(shù)方法。關(guān) 于WDM的一些技術(shù)問題已在本章中闡述，色散補(bǔ)償問題將在第10章中講述。7.3.7 WDM系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)在應(yīng)用EDFA來代替現(xiàn)有光纖系統(tǒng)中中繼器的WDM系統(tǒng)中，由于EDFA的光中繼器 上業(yè)

48、務(wù)信號(hào)不能上/下，無電接口接入，只有光信號(hào)放大，而且在業(yè)務(wù)信號(hào)的開銷位置上(如 SDH的幀結(jié)構(gòu))也沒有對(duì)EDFA進(jìn)行監(jiān)控的字節(jié)，因此必須增加一個(gè)電信號(hào)對(duì)EDFA的運(yùn) 行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)在通常采用的是在一個(gè)新波長(zhǎng)上傳送監(jiān)控信號(hào)。另外對(duì)WDM系統(tǒng)的 各相關(guān)部件的故障告警、故障定位、運(yùn)行中的質(zhì)量監(jiān)控、線路中斷時(shí)備用線路的監(jiān)控等也需 要監(jiān)控。所以在WDM系統(tǒng)中考慮設(shè)置了光監(jiān)控信道(OSC，Optical Supervisory Channel)0光監(jiān)控信道應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：OSC不應(yīng)限制光放大器的泵浦波長(zhǎng)；OSC不應(yīng)限制兩線路放大器之間的距離；OSC不能限制未來在1310nm波長(zhǎng)上的業(yè)務(wù)應(yīng)用；OSC

49、僅對(duì)使用光線路放大器的系統(tǒng)有效，此時(shí)沒有直接的電接口接入到監(jiān) 控系統(tǒng)；線路放大器失效時(shí)監(jiān)控信道仍然可用；OSC傳輸應(yīng)該是分段的，且具有均衡放大、識(shí)別再生、定時(shí)功能和雙向傳 輸功能，在每個(gè)光放大器中繼站上，信息能被正確的接收下來；只考慮在兩根光纖上傳輸?shù)碾p向系統(tǒng)，允許OSC在雙向傳輸，以便若其中一根光纖被切斷后，監(jiān)控信息仍然能被線路終端接受到。在WDM系統(tǒng)中，當(dāng)EDFA是用于功率放大器或前置放大器時(shí)，傳輸系統(tǒng)自身用的監(jiān) 控信道就可以用來對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)控。但對(duì)于作線路放大器的EDFA，必須采用單獨(dú)的光信道 來傳輸監(jiān)控管理信息。常用的監(jiān)控技術(shù)有以下幾種：（1）帶外波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)對(duì)于使用EDFA作為線路放

50、大器的WDM系統(tǒng)，需要一個(gè)額外的光監(jiān)控信道。ITU-T建 議采用一個(gè)特定波長(zhǎng)作為光監(jiān)控信道，傳送監(jiān)測(cè)管理信息。此波長(zhǎng)位于業(yè)務(wù)信息傳輸帶寬之 外時(shí)可選用1510+10nm。由于是位于EDFA的增益帶寬（15301565nm）之外，所以稱為 帶外波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)。如圖7.17所示。監(jiān)控信號(hào)不能通過EDFA必須在EDFA前取出（下 光路），在EDFA之后插入（上光路）。由于帶外監(jiān)控信道的光信號(hào)得不到EDFA的放大， 所以傳送的監(jiān)控信息的速率可以低一些，一般取為2048kbit/s，一般2048kbit/s系統(tǒng)的接收 靈敏度優(yōu)于-50dBm，所以雖不經(jīng)過EDFA放大也能正常工作。圖7.17帶外波長(zhǎng)監(jiān)控示意圖（2）帶內(nèi)波長(zhǎng)監(jiān)控技術(shù)選用位于EDFA增益帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)1532 + 4.0nm作為監(jiān)控信道波長(zhǎng)。此時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的 速率可取為155Mbit/s。盡管1532nm的波長(zhǎng)已處于EDFA增益平坦區(qū)邊緣的下降區(qū)，但因 1