第九章-光纖通信復(fù)用技術(shù)

1、9.1 光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念9.2 光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)9.3 密集光波分復(fù)用密集光波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)技術(shù)9.4 光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用舉例光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用舉例第第9 9章章 光纖通信復(fù)用技術(shù)光纖通信復(fù)用技術(shù) 光時(shí)分復(fù)用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)光碼分復(fù)用光碼分復(fù)用(OCDM)光波分復(fù)用光波分復(fù)用(WDM)光頻分復(fù)用光頻分復(fù)用(OFDM)光空分復(fù)用光空分復(fù)用(OSDM)光副載波復(fù)用光副載波復(fù)用(OSCM) 9.1 光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念9.1.1 光時(shí)分復(fù)用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)技術(shù) l定義定義：OTDM是用多路電信號(hào)調(diào)制具有同一個(gè)

2、光頻的不同光通是用多路電信號(hào)調(diào)制具有同一個(gè)光頻的不同光通道（時(shí)隙），經(jīng)復(fù)用后在同一根光纖中傳輸?shù)募夹g(shù)，它在系統(tǒng)道（時(shí)隙），經(jīng)復(fù)用后在同一根光纖中傳輸?shù)募夹g(shù)，它在系統(tǒng)發(fā)送端對(duì)多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流在光域進(jìn)行復(fù)用，在接收端用光學(xué)發(fā)送端對(duì)多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流在光域進(jìn)行復(fù)用，在接收端用光學(xué)方法進(jìn)行解復(fù)用。方法進(jìn)行解復(fù)用。 電電TDM和光和光TDM系統(tǒng)的比較系統(tǒng)的比較 電時(shí)分復(fù)用電時(shí)分復(fù)用 光時(shí)分復(fù)用光時(shí)分復(fù)用lOTDM技術(shù)是電時(shí)分復(fù)用技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域的延伸和擴(kuò)展，使用技術(shù)是電時(shí)分復(fù)用技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域的延伸和擴(kuò)展，使用高速光電器件代替了電子器件，完全在光域上高速光電器件代替了電子器件，完全在光域上實(shí)現(xiàn)從低速率到實(shí)現(xiàn)從

3、低速率到高速率的復(fù)用，克服了電高速率的復(fù)用，克服了電TDM所固有的電子瓶頸問(wèn)題所固有的電子瓶頸問(wèn)題。比特間插比特間插 分組間插分組間插 OTDM可分為比特間插可分為比特間插OTDM和分組間插和分組間插OTDMl比特間插比特間插OTDM主要主要用于用于電路交電路交換業(yè)務(wù)換業(yè)務(wù)。l分組間插分組間插OTDM主要主要用于用于分組交分組交換業(yè)務(wù)換業(yè)務(wù)。 比特間插比特間插OTDM的實(shí)現(xiàn)如下：的實(shí)現(xiàn)如下：復(fù)用 解復(fù)用 光時(shí)分復(fù)用的特點(diǎn)：光時(shí)分復(fù)用的特點(diǎn)：l（1）各光網(wǎng)絡(luò)單元是在不同時(shí)隙依次進(jìn)入光功率分配器，并合成一路光信）各光網(wǎng)絡(luò)單元是在不同時(shí)隙依次進(jìn)入光功率分配器，并合成一路光信號(hào)，其信號(hào)按時(shí)間既緊湊又不

4、重疊地排列著，與各光網(wǎng)絡(luò)單元的輸入信號(hào)相號(hào)，其信號(hào)按時(shí)間既緊湊又不重疊地排列著，與各光網(wǎng)絡(luò)單元的輸入信號(hào)相比，比，提高了傳輸速率提高了傳輸速率；l（2）OTDM系統(tǒng)采用的歸零碼完全系統(tǒng)采用的歸零碼完全適合于比特級(jí)的全光信號(hào)處理適合于比特級(jí)的全光信號(hào)處理，從而使，從而使超高速幀頭處理超高速幀頭處理成為可能；成為可能；l（3）光時(shí)分復(fù)用只利用一個(gè)光載波就可傳送多路光脈沖信號(hào)，因此，可）光時(shí)分復(fù)用只利用一個(gè)光載波就可傳送多路光脈沖信號(hào)，因此，可大大幅度提高系統(tǒng)容量幅度提高系統(tǒng)容量，如與，如與DWM相結(jié)合，即利用多個(gè)光載波來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路相結(jié)合，即利用多個(gè)光載波來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路光脈沖信號(hào)的傳送，可成倍地提

5、高系統(tǒng)容量；光脈沖信號(hào)的傳送，可成倍地提高系統(tǒng)容量；l（4）采用光時(shí)分復(fù)用技術(shù)比較）采用光時(shí)分復(fù)用技術(shù)比較容易實(shí)現(xiàn)信道的按需分配容易實(shí)現(xiàn)信道的按需分配。9.1.2 光碼分復(fù)用光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)技術(shù)l光碼分復(fù)用光碼分復(fù)用OCDM的工作原理與電碼分復(fù)用相似，都是利用的工作原理與電碼分復(fù)用相似，都是利用地址碼調(diào)制和擴(kuò)展頻譜的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)多址通信。地址碼調(diào)制和擴(kuò)展頻譜的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)多址通信。lOCDM系統(tǒng)給每個(gè)信道分配一系統(tǒng)給每個(gè)信道分配一個(gè)個(gè)唯一的光正交碼唯一的光正交碼作為該信道的作為該信道的地址碼，對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息用地址碼，對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息用該地址碼進(jìn)行光編碼，將多路光該地址碼進(jìn)行光編碼，

6、將多路光編碼信號(hào)調(diào)制在同一光波上在光編碼信號(hào)調(diào)制在同一光波上在光纖信道中傳輸，實(shí)現(xiàn)多信道復(fù)用，纖信道中傳輸，實(shí)現(xiàn)多信道復(fù)用，接收端用與發(fā)送端相應(yīng)的地址碼接收端用與發(fā)送端相應(yīng)的地址碼進(jìn)行光解碼，即可恢復(fù)出原信道進(jìn)行光解碼，即可恢復(fù)出原信道的信號(hào)。的信號(hào)。 OCDM系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電域系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電域CDMA系統(tǒng)比較系統(tǒng)比較lOCDM系統(tǒng)采用單極性正交碼作為地址碼，它與傳統(tǒng)的電域系統(tǒng)采用單極性正交碼作為地址碼，它與傳統(tǒng)的電域CDMA系統(tǒng)所采用的擴(kuò)頻序列有著系統(tǒng)所采用的擴(kuò)頻序列有著本質(zhì)區(qū)別本質(zhì)區(qū)別。 l傳統(tǒng)的擴(kuò)頻序列傳統(tǒng)的擴(kuò)頻序列為雙極性擴(kuò)頻碼，取值為（為雙極性擴(kuò)頻碼，取值為（+1，-1，具有良好的，具

7、有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性。而這種雙極性擴(kuò)頻序列不能應(yīng)用于現(xiàn)有的自相關(guān)和互相關(guān)特性。而這種雙極性擴(kuò)頻序列不能應(yīng)用于現(xiàn)有的強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)光纖通信中，這種雙極性擴(kuò)頻碼強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)光纖通信中，這種雙極性擴(kuò)頻碼在二值域（在二值域（1，0）上取值，其互相關(guān)峰很大）上取值，其互相關(guān)峰很大，對(duì)系統(tǒng)的性能有致命影響。，對(duì)系統(tǒng)的性能有致命影響。l OCDM系統(tǒng)所采用的單極性正交碼是在二值域（系統(tǒng)所采用的單極性正交碼是在二值域（1，0）上取值，）上取值，具有具有尖銳的自相關(guān)峰和弱的互相關(guān)性尖銳的自相關(guān)峰和弱的互相關(guān)性 。OCDM系統(tǒng)的編解碼方式：系統(tǒng)的編解碼方式： l時(shí)域編碼時(shí)域編碼，時(shí)域編碼利用時(shí)域的光序

8、列進(jìn)行編碼，也稱為擴(kuò)頻，時(shí)域編碼利用時(shí)域的光序列進(jìn)行編碼，也稱為擴(kuò)頻編碼；編碼；l頻域編碼頻域編碼，它對(duì)光脈沖的光譜進(jìn)行編碼，又稱為光譜編碼；，它對(duì)光脈沖的光譜進(jìn)行編碼，又稱為光譜編碼；l空域編碼空域編碼，是利用空間光纖進(jìn)行編碼。技術(shù)上最成熟的是時(shí)域，是利用空間光纖進(jìn)行編碼。技術(shù)上最成熟的是時(shí)域編碼。編碼。 OCDM系統(tǒng)時(shí)域編碼的原理系統(tǒng)時(shí)域編碼的原理 光纖延遲線編解碼器光纖延遲線編解碼器是一種實(shí)現(xiàn)是一種實(shí)現(xiàn)時(shí)域編解碼時(shí)域編解碼的基本器的基本器件，利用短脈沖激勵(lì)不同長(zhǎng)度的光纖可獲得不同的延遲。件，利用短脈沖激勵(lì)不同長(zhǎng)度的光纖可獲得不同的延遲。固定光纖延遲線編解碼器固定光纖延遲線編解碼器可調(diào)光纖

9、延遲線編碼器可調(diào)光纖延遲線編碼器 定義：定義：為支持較多的用戶同時(shí)接入，為支持較多的用戶同時(shí)接入，必須增加地址碼必須增加地址碼的碼長(zhǎng)，這樣光纖延遲線的數(shù)目、長(zhǎng)度會(huì)相應(yīng)增加，編的碼長(zhǎng)，這樣光纖延遲線的數(shù)目、長(zhǎng)度會(huì)相應(yīng)增加，編解碼器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。解碼器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。為此，可采用跳頻為此，可采用跳頻OCDM系統(tǒng)系統(tǒng),它采用二維的光正交碼，即每個(gè)地址碼序列同時(shí)在時(shí)域它采用二維的光正交碼，即每個(gè)地址碼序列同時(shí)在時(shí)域和頻域上擴(kuò)展。和頻域上擴(kuò)展。 跳頻跳頻OCDM系統(tǒng)系統(tǒng)OCDM技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)： l能實(shí)現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的直接復(fù)用與交換光信號(hào)的直接復(fù)用與交換；l實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的通信

10、實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的通信，并且一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障不影響系，并且一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障不影響系統(tǒng)中的其他節(jié)點(diǎn)；統(tǒng)中的其他節(jié)點(diǎn)；l具有很高的具有很高的保密性、安全性保密性、安全性；l光信號(hào)處理簡(jiǎn)單光信號(hào)處理簡(jiǎn)單，大大降低了收發(fā)設(shè)備的成本大大降低了收發(fā)設(shè)備的成本。9.1.3 光波分復(fù)用光波分復(fù)用(WDM)技術(shù)技術(shù)l定義：定義：在一根光纖中傳輸多個(gè)波長(zhǎng)信道的技術(shù)就是波分復(fù)用在一根光纖中傳輸多個(gè)波長(zhǎng)信道的技術(shù)就是波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，又稱為光波長(zhǎng)分割復(fù)用。）技術(shù)，又稱為光波長(zhǎng)分割復(fù)用。l 特點(diǎn)特點(diǎn)：大量不同的波長(zhǎng)信道可以同時(shí)在一芯光纖中傳輸，使通大量不同的波長(zhǎng)信道可以同時(shí)在一芯光纖中傳輸，使通信容量成倍或數(shù)十倍

11、、數(shù)百倍地增長(zhǎng)信容量成倍或數(shù)十倍、數(shù)百倍地增長(zhǎng) 。波分復(fù)用分類波分復(fù)用分類l根據(jù)相鄰信道波長(zhǎng)之間的間隔不同根據(jù)相鄰信道波長(zhǎng)之間的間隔不同l粗波分復(fù)用（粗波分復(fù)用（CWDM）,相鄰信道中心波長(zhǎng)的間隔相鄰信道中心波長(zhǎng)的間隔為為50-100nml密集波分復(fù)用（密集波分復(fù)用（DWDM ）,相鄰信道中心波長(zhǎng)的間相鄰信道中心波長(zhǎng)的間隔為隔為1-10nm9.1.4 光頻分復(fù)用光頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)技術(shù) l定義定義：光頻分復(fù)用是指光頻率的細(xì)分，當(dāng)多個(gè)光信道光頻分復(fù)用是指光頻率的細(xì)分，當(dāng)多個(gè)光信道在光頻域內(nèi)排列非常密集時(shí)，不適于用波長(zhǎng)來(lái)表征而在光頻域內(nèi)排列非常密集時(shí)，不適于用波長(zhǎng)來(lái)表征而更適于用頻率來(lái)衡量，

12、這時(shí)稱之為光頻分復(fù)用更適于用頻率來(lái)衡量，這時(shí)稱之為光頻分復(fù)用。一般一般將相鄰光載波間隔小于將相鄰光載波間隔小于1nm的系統(tǒng)，稱為的系統(tǒng)，稱為OFDM系統(tǒng)系統(tǒng)。 9.1.5 光空分復(fù)用光空分復(fù)用(OSDM)技術(shù)技術(shù)l定義定義：空分復(fù)用（空分復(fù)用（SDM）是指利用空間的分割實(shí)現(xiàn)復(fù)用的一種）是指利用空間的分割實(shí)現(xiàn)復(fù)用的一種方式，將多根光纖組合成束實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，或者在同一根光纖方式，將多根光纖組合成束實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，或者在同一根光纖中實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。空分復(fù)用包括中實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用?？辗謴?fù)用包括光纖復(fù)用光纖復(fù)用和和波面分割復(fù)用。波面分割復(fù)用。l光纖復(fù)用光纖復(fù)用是指將多根光纖組合成束，組成多個(gè)信道，相互獨(dú)立是指將

13、多根光纖組合成束，組成多個(gè)信道，相互獨(dú)立傳輸。傳輸。 l波面分割復(fù)用波面分割復(fù)用是指在同一根光纖中的纖芯區(qū)域光束沿空間進(jìn)行是指在同一根光纖中的纖芯區(qū)域光束沿空間進(jìn)行波面分割復(fù)用波面分割復(fù)用。 9.1.6 光副載波復(fù)用光副載波復(fù)用(OSCM)技術(shù)技術(shù)l光副載波復(fù)用（光副載波復(fù)用（OSCM）技術(shù)是多路信號(hào)經(jīng)不同的載波調(diào)制后，）技術(shù)是多路信號(hào)經(jīng)不同的載波調(diào)制后，經(jīng)由同一光波長(zhǎng)在光纖上傳輸?shù)囊环N復(fù)用方式經(jīng)由同一光波長(zhǎng)在光纖上傳輸?shù)囊环N復(fù)用方式。 SCM系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： l實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，成本較低；實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，成本較低；l可以傳輸可以傳輸模擬模擬信號(hào)，也可以傳輸信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)

14、字信號(hào)，還可以信號(hào)，還可以同時(shí)傳輸；同時(shí)傳輸；l接收接收靈敏度較高；靈敏度較高；l信道之間相互獨(dú)立信道之間相互獨(dú)立，不需要復(fù)雜的定時(shí)同步技術(shù)。，不需要復(fù)雜的定時(shí)同步技術(shù)。 9.1 光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念9.2 光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)9.3 密集光波分復(fù)用密集光波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)技術(shù)9.4 光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用舉例光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用舉例第第9 9章章 光纖通信復(fù)用技術(shù)光纖通信復(fù)用技術(shù) l光波分復(fù)用原理光波分復(fù)用原理l光波分復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn)光波分復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn) l WDM系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 9.2 光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)9.2.1 光波分復(fù)用原理光

15、波分復(fù)用原理l在發(fā)送端采用復(fù)用器（合波器）將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行合并，在發(fā)送端采用復(fù)用器（合波器）將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行合并，l在接收端利用解復(fù)用器（分波器）將合并的光信號(hào)分開(kāi)并送入在接收端利用解復(fù)用器（分波器）將合并的光信號(hào)分開(kāi)并送入不同的終端。不同的終端。9.2.2 光波分復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn)光波分復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn)l超大容量傳輸。超大容量傳輸。 l傳輸多種不同類型信號(hào)。傳輸多種不同類型信號(hào)。 l多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式。多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式。 l擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量、減少投資。擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量、減少投資。 l組網(wǎng)靈活可靠。組網(wǎng)靈活可靠。 l實(shí)用高效、性能優(yōu)良、業(yè)務(wù)透明。實(shí)用高效、性能優(yōu)良、業(yè)務(wù)透明。 l降低器件的

16、超高速要求。降低器件的超高速要求。 l光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高。光波分復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高。 9.2.3 WDM系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類l集成式集成式WDM系統(tǒng)系統(tǒng)l要求復(fù)用終端的光信號(hào)的波長(zhǎng)符合系統(tǒng)的規(guī)范要求復(fù)用終端的光信號(hào)的波長(zhǎng)符合系統(tǒng)的規(guī)范l開(kāi)放式開(kāi)放式WDM系統(tǒng)系統(tǒng)l復(fù)用終端光接口沒(méi)有特別的要求復(fù)用終端光接口沒(méi)有特別的要求9.1 光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念光纖通信復(fù)用技術(shù)的概念9.2 光波分復(fù)用技術(shù)光波分復(fù)用技術(shù)9.3 密集光波分復(fù)用密集光波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)技術(shù)9.4 光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用舉例光波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用舉例第第9 9章章 光纖通信復(fù)用技術(shù)光纖通信復(fù)用技

17、術(shù) 9.3 密集光波分復(fù)用密集光波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)技術(shù)lDWDM系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成lDWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) lDWDM復(fù)用器復(fù)用器 l光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（OTU） 9.3.1 DWDM系統(tǒng)構(gòu)成lDWDM系統(tǒng)主要由六部分組成，即系統(tǒng)主要由六部分組成，即光發(fā)射機(jī)、光中繼放大器、光發(fā)射機(jī)、光中繼放大器、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和光纖光接收機(jī)、光監(jiān)控信道、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和光纖，其基本結(jié)構(gòu)和，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理如下圖工作原理如下圖 。l在發(fā)送端，在發(fā)送端，光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)將來(lái)自終端設(shè)備符合將來(lái)自終端設(shè)備符合G.957協(xié)議的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)協(xié)議的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)

18、光光波轉(zhuǎn)發(fā)器（波轉(zhuǎn)發(fā)器（OTU）轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為G.692定義的穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，然后利用定義的穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，然后利用光合光合波器波器將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成多通路光信號(hào)，再通過(guò)將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成多通路光信號(hào)，再通過(guò)光功率放大器光功率放大器放大后送放大后送入光纖信道。入光纖信道。l光中繼放大器光中繼放大器把單根光纖中多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)同時(shí)放大以補(bǔ)償線路損耗，從而延把單根光纖中多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)同時(shí)放大以補(bǔ)償線路損耗，從而延長(zhǎng)通信距離。目前一般使用長(zhǎng)通信距離。目前一般使用EDFA，對(duì)不同波長(zhǎng)增益平坦。，對(duì)不同波長(zhǎng)增益平坦。l在在接收端接收端，經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號(hào)由，經(jīng)傳輸

19、而衰減的主信道光信號(hào)由光前置放大器光前置放大器放大后，利用放大后，利用分波器分波器從從主信道光信號(hào)中分出各個(gè)特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，再經(jīng)主信道光信號(hào)中分出各個(gè)特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，再經(jīng)OTU轉(zhuǎn)換成原終端設(shè)備所具有轉(zhuǎn)換成原終端設(shè)備所具有的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。l光監(jiān)控信道光監(jiān)控信道主要用以監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在主要用以監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端插入發(fā)送端插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為s（1510nm）的光監(jiān)控信號(hào)，與主信道的光信號(hào)合波輸出；在）的光監(jiān)控信號(hào)，與主信道的光信號(hào)合波輸出；在接收端接收端，從，從接收到的光信號(hào)中接收到的光信號(hào)中分離分離出光監(jiān)控信號(hào)。

20、出光監(jiān)控信號(hào)。幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開(kāi)銷幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開(kāi)銷字節(jié)字節(jié)等都能通過(guò)光監(jiān)控信道傳輸。由于光監(jiān)控信號(hào)是利用等都能通過(guò)光監(jiān)控信道傳輸。由于光監(jiān)控信號(hào)是利用EDFA工作波段以外的工作波段以外的波長(zhǎng)，所以光監(jiān)控信號(hào)波長(zhǎng)，所以光監(jiān)控信號(hào)不能通過(guò)不能通過(guò)EDFA，只能在，只能在EDFA后面插入，在后面插入，在EDFA前面取前面取出。出。l網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過(guò)光監(jiān)控信道傳送開(kāi)銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或者接收其他節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷通過(guò)光監(jiān)控信道傳送開(kāi)銷字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)或者接收其他節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷字節(jié)對(duì)字節(jié)對(duì)DWDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理、安全管理配

21、置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，并等功能，并與上層管理系統(tǒng)（如與上層管理系統(tǒng)（如TMN）相連）相連。lDWDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有三種基本形式系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有三種基本形式l雙纖單向傳輸雙纖單向傳輸l單纖雙向傳輸單纖雙向傳輸l光分路插入傳輸光分路插入傳輸雙纖單向雙纖單向DWDM傳輸傳輸如圖所示。如圖所示。 單纖雙向單纖雙向DWDM傳輸傳輸如圖所示。如圖所示。 光分路插入傳輸結(jié)構(gòu)如下圖所示光分路插入傳輸結(jié)構(gòu)如下圖所示lDWDM系統(tǒng)中的主要設(shè)備系統(tǒng)中的主要設(shè)備lDWDM激光器激光器l光波復(fù)用器光波復(fù)用器l光接收器光接收器l光放大器光放大器lDWDM激光器激光器l幾乎所有的幾乎所有的D

22、WDM系統(tǒng)都工作在系統(tǒng)都工作在1550nm的低耗波長(zhǎng)區(qū)。光的低耗波長(zhǎng)區(qū)。光傳輸傳輸功耗小功耗小 ，能保證盡可能大的傳輸距離和更好的信號(hào)完，能保證盡可能大的傳輸距離和更好的信號(hào)完整性。整性。 l光波復(fù)用器光波復(fù)用器l光復(fù)用器是雙向可逆的，將一個(gè)光復(fù)用器的輸入和輸出調(diào)光復(fù)用器是雙向可逆的，將一個(gè)光復(fù)用器的輸入和輸出調(diào)換過(guò)來(lái)，就是解復(fù)用器。換過(guò)來(lái)，就是解復(fù)用器。l光接收器光接收器l負(fù)責(zé)檢測(cè)進(jìn)入的光波信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換為一種適當(dāng)?shù)碾娦咆?fù)責(zé)檢測(cè)進(jìn)入的光波信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換為一種適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)，以便接收設(shè)備處理。號(hào)，以便接收設(shè)備處理。l光放大器光放大器l用來(lái)提升光信號(hào)，補(bǔ)償由于長(zhǎng)距離傳輸而導(dǎo)致光信號(hào)的功用來(lái)提升

23、光信號(hào)，補(bǔ)償由于長(zhǎng)距離傳輸而導(dǎo)致光信號(hào)的功耗和衰減。耗和衰減。9.3.2 DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)lDWDM系統(tǒng)需要很多與其功能相適應(yīng)的高新技術(shù)和器件，系統(tǒng)需要很多與其功能相適應(yīng)的高新技術(shù)和器件，DWDM的關(guān)鍵技術(shù)包括三個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)包括三個(gè)方面l光源技術(shù)光源技術(shù)l光濾波技術(shù)光濾波技術(shù)l光放大技術(shù)光放大技術(shù)（1）光源技術(shù)）光源技術(shù)lDWDM系統(tǒng)中系統(tǒng)中光源的突出特點(diǎn)光源的突出特點(diǎn)是：有比較大的色散容納值和標(biāo)是：有比較大的色散容納值和標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。l DWDM系統(tǒng)中系統(tǒng)中常用的光源常用的光源主要有主要有l(wèi)分布反饋激光器（分布反饋激光器（DFB）l量子阱（量子阱（

24、QW）半導(dǎo)體激光器）半導(dǎo)體激光器l摻鉺光纖激光器摻鉺光纖激光器l波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器l分布反饋激光器（分布反饋激光器（DFB）是一種典型的單縱模激光器）是一種典型的單縱模激光器（SLM），其產(chǎn)生單縱模的機(jī)制是利用），其產(chǎn)生單縱模的機(jī)制是利用布喇格反射原理布喇格反射原理。l布喇格反射是指光波在兩種不同介質(zhì)的交界面上具有周布喇格反射是指光波在兩種不同介質(zhì)的交界面上具有周期性的反射點(diǎn)，當(dāng)光入射時(shí)將產(chǎn)生周期性的反射，反射期性的反射點(diǎn)，當(dāng)光入射時(shí)將產(chǎn)生周期性的反射，反射光的波長(zhǎng)與光柵的距離光的波長(zhǎng)與光柵的距離A有關(guān)，通過(guò)調(diào)整光柵的距離即有關(guān)，通過(guò)調(diào)整光柵的距離即可得到所需工作波長(zhǎng)的激光。可得

25、到所需工作波長(zhǎng)的激光。量子阱（量子阱（QW）半導(dǎo)體激光器是一種窄帶隙有源區(qū)夾在）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的半導(dǎo)體激光器，如寬帶隙半導(dǎo)體材料中間或交替重疊的半導(dǎo)體激光器，如圖圖9.17所示所示 l摻鉺光纖激光器利用光纖光柵技術(shù)，把摻鉺光纖相隔一定摻鉺光纖激光器利用光纖光柵技術(shù)，把摻鉺光纖相隔一定長(zhǎng)度的兩處寫(xiě)入光柵，兩光柵之間相當(dāng)于諧振腔，光波的傳長(zhǎng)度的兩處寫(xiě)入光柵，兩光柵之間相當(dāng)于諧振腔，光波的傳輸由光纖承擔(dān)。輸由光纖承擔(dān)。l泵浦光從摻鉺光纖激光器左邊光柵耦合進(jìn)入光纖，由于光泵浦光從摻鉺光纖激光器左邊光柵耦合進(jìn)入光纖，由于光柵的選頻作用，諧振腔只能反饋某一

26、特定波長(zhǎng)的光，輸出單柵的選頻作用，諧振腔只能反饋某一特定波長(zhǎng)的光，輸出單頻激光，再經(jīng)過(guò)隔離器輸出線寬窄、功率高、噪聲低的激光。頻激光，再經(jīng)過(guò)隔離器輸出線寬窄、功率高、噪聲低的激光。 （2）光濾波技術(shù)）光濾波技術(shù) l光濾波器只允許特定波長(zhǎng)（頻率）的光順利通過(guò)，也光濾波器只允許特定波長(zhǎng)（頻率）的光順利通過(guò)，也稱為濾光器。稱為濾光器。l其作用是在接收機(jī)前從多信道復(fù)用的光信號(hào)中選擇出其作用是在接收機(jī)前從多信道復(fù)用的光信號(hào)中選擇出一定波長(zhǎng)的信號(hào)，以供接收機(jī)進(jìn)行接收。一定波長(zhǎng)的信號(hào)，以供接收機(jī)進(jìn)行接收。lF-P光腔型濾波器光腔型濾波器l光柵型濾波器光柵型濾波器l介質(zhì)膜濾波器介質(zhì)膜濾波器l波導(dǎo)型濾波器波導(dǎo)型

27、濾波器F-P光濾波器光濾波器l三種介質(zhì)由一對(duì)高度平行的高反射率鏡三種介質(zhì)由一對(duì)高度平行的高反射率鏡面分割開(kāi)，形成一個(gè)波長(zhǎng)選擇性的面分割開(kāi)，形成一個(gè)波長(zhǎng)選擇性的F-P光光濾波器腔體。濾波器腔體。l諧振腔腔長(zhǎng)為諧振腔腔長(zhǎng)為L(zhǎng)，材料折射率為，材料折射率為n，當(dāng)光，當(dāng)光波入射左鏡子的角度為波入射左鏡子的角度為時(shí)，其中部分入時(shí)，其中部分入射光透過(guò)鏡子射向右鏡子，光波在右鏡射光透過(guò)鏡子射向右鏡子，光波在右鏡子處部分透射（子處部分透射（T1），部分反射。），部分反射。l反射的光波在左鏡子處部分透射（反射的光波在左鏡子處部分透射（R1），），部分反射。然后新的反射光波在右鏡子部分反射。然后新的反射光波在右鏡子

28、處又一次部分透射（處又一次部分透射（T2），部分反射，），部分反射，這樣一直持續(xù)下去，以至于右鏡子處有這樣一直持續(xù)下去，以至于右鏡子處有無(wú)數(shù)多的透射波。無(wú)數(shù)多的透射波。l與激光的相干長(zhǎng)度相比，鏡子間的距離非常小，所有這些波可以看作來(lái)自同一相與激光的相干長(zhǎng)度相比，鏡子間的距離非常小，所有這些波可以看作來(lái)自同一相干激光光源，如果這些波之間的相位差為干激光光源，如果這些波之間的相位差為2的整數(shù)倍，即同相，那么它們相干相的整數(shù)倍，即同相，那么它們相干相加，這些波都將發(fā)送出去。確定波長(zhǎng)的因素是加，這些波都將發(fā)送出去。確定波長(zhǎng)的因素是L，n和和，通過(guò)設(shè)計(jì)這三個(gè)參數(shù)，即，通過(guò)設(shè)計(jì)這三個(gè)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的可

29、調(diào)諧?？蓪?shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的可調(diào)諧。42cosnLmF-P光腔型濾波器又分多種形式光腔型濾波器又分多種形式l電致伸縮型電致伸縮型，通外加電壓改變壓電陶瓷的伸縮性，使諧振，通外加電壓改變壓電陶瓷的伸縮性，使諧振腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的調(diào)諧腔的腔長(zhǎng)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的調(diào)諧l電可調(diào)液晶光濾波器電可調(diào)液晶光濾波器，用外加直流電場(chǎng)改變液晶分子的取，用外加直流電場(chǎng)改變液晶分子的取向，從而改變腔中填充材料的折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振頻率的微向，從而改變腔中填充材料的折射率來(lái)實(shí)現(xiàn)諧振頻率的微調(diào)。調(diào)。l角度可調(diào)角度可調(diào)F-P光腔型濾波器光腔型濾波器，其中的基本元件是裝在一個(gè)，其中的基本元件是裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)支架上的可旋轉(zhuǎn)

30、支架上的F-P標(biāo)準(zhǔn)具（標(biāo)準(zhǔn)具（F-P諧振腔），通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支諧振腔），通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支架改變架改變F-P諧振腔的激光束的入射角來(lái)調(diào)整諧振波長(zhǎng)。諧振腔的激光束的入射角來(lái)調(diào)整諧振波長(zhǎng)。電可調(diào)液晶光濾波器電可調(diào)液晶光濾波器 角度可調(diào)角度可調(diào)F-P光腔型濾波器光腔型濾波器 （3）光放大技術(shù)）光放大技術(shù) l定義定義：光放大器是一種不需要經(jīng)過(guò)光：光放大器是一種不需要經(jīng)過(guò)光/電電/光變換而直接對(duì)光變換而直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的有源器件，能高效補(bǔ)償光功率在光纖傳光信號(hào)進(jìn)行放大的有源器件，能高效補(bǔ)償光功率在光纖傳輸中的損耗，延長(zhǎng)通信系統(tǒng)的傳輸距離。輸中的損耗，延長(zhǎng)通信系統(tǒng)的傳輸距離。 l作用作用：光放大器不但可以對(duì)光信號(hào)進(jìn)

31、行放大，同時(shí)還具有：光放大器不但可以對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全光放大實(shí)時(shí)、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是長(zhǎng)距離、大容量、高速率光通信系統(tǒng)不可缺少的功能，是長(zhǎng)距離、大容量、高速率光通信系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵器件。關(guān)鍵器件。光放大器在光放大器在DWDM系統(tǒng)中主要有三種用途系統(tǒng)中主要有三種用途 l在發(fā)射機(jī)端在發(fā)射機(jī)端，用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)功率，稱為功，用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)功率，稱為功率放大；率放大；l在接收機(jī)端在接收機(jī)端，用作光預(yù)放大器以提高光接收機(jī)靈敏度，稱，用作光預(yù)放大器以提高光接收機(jī)靈敏度，稱為前置放大；為前置放大；l

32、在光纖線路中在光纖線路中，用作中繼放大器以補(bǔ)償傳輸損耗延長(zhǎng)傳輸，用作中繼放大器以補(bǔ)償傳輸損耗延長(zhǎng)傳輸距離，稱為中繼放大或線路放大。距離，稱為中繼放大或線路放大。在在DWDM系統(tǒng)中，應(yīng)用最多的是摻鉺光纖放大器（系統(tǒng)中，應(yīng)用最多的是摻鉺光纖放大器（EDFA）。）。l特點(diǎn)特點(diǎn)：EDFA具有高增益、低噪聲、大輸出功率，寬頻帶具有高增益、低噪聲、大輸出功率，寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)。為確保傳輸質(zhì)量，等優(yōu)點(diǎn)。為確保傳輸質(zhì)量，DWDM系統(tǒng)中需要增益平坦系統(tǒng)中需要增益平坦和增益鎖定的和增益鎖定的EDFA。為改善為改善EDFA的增益平坦性，目前采用的解決技術(shù)主要的增益平坦性，目前采用的解決技術(shù)主要有兩種有兩種 l增益均衡技

33、術(shù)。增益均衡技術(shù)。l利用損耗特性與放大器的同一波長(zhǎng)特性相反的增益均衡器來(lái)利用損耗特性與放大器的同一波長(zhǎng)特性相反的增益均衡器來(lái)抵消增益不均勻性抵消增益不均勻性 l光纖技術(shù)。光纖技術(shù)。 l采用改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來(lái)改變摻鉺光纖采用改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來(lái)改變摻鉺光纖的增益特性，噪聲特性和擴(kuò)展增益帶寬的增益特性，噪聲特性和擴(kuò)展增益帶寬 9.3.3 DWDM復(fù)用器復(fù)用器l波分復(fù)用波分復(fù)用/解復(fù)用器件可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)結(jié)解復(fù)用器件可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)結(jié)合在一起送入一根光纖中傳輸，或者將一根光纖中傳輸?shù)暮显谝黄鹚腿胍桓饫w中傳輸，或者將一根光纖中傳輸?shù)亩鄠€(gè)不同波

34、長(zhǎng)的光信號(hào)分解后送入不同接收機(jī)，也稱為光多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分解后送入不同接收機(jī)，也稱為光合波器合波器/分波器。分波器。l波分復(fù)用器件提出的波分復(fù)用器件提出的基本要求基本要求，主要是，主要是插入損耗及其偏差插入損耗及其偏差小，隔離度大；帶內(nèi)平坦，帶外插入損耗變化陡峭；溫度小，隔離度大；帶內(nèi)平坦，帶外插入損耗變化陡峭；溫度穩(wěn)定性好，工作穩(wěn)定、可靠；復(fù)用通路數(shù)多和尺寸小等。穩(wěn)定性好，工作穩(wěn)定、可靠；復(fù)用通路數(shù)多和尺寸小等。 l 插入損耗插入損耗l插入損耗是指由于增加光波分復(fù)用器插入損耗是指由于增加光波分復(fù)用器/解復(fù)用器而解復(fù)用器而產(chǎn)生的附加損耗，定義為波分復(fù)用器件的產(chǎn)生的附加損耗，定義為波分復(fù)用器

35、件的輸入和輸輸入和輸出端口出端口之間的光功率之比，即之間的光功率之比，即)dB( lg10oiPP串?dāng)_抑制度串?dāng)_抑制度l串?dāng)_抑制度是指其他信道的信號(hào)耦合進(jìn)某一信道，并使該串?dāng)_抑制度是指其他信道的信號(hào)耦合進(jìn)某一信道，并使該信道傳輸質(zhì)量下降的影響程度，有時(shí)也可用隔離度來(lái)表示信道傳輸質(zhì)量下降的影響程度，有時(shí)也可用隔離度來(lái)表示這一程度。這一程度。)dB( lg10iijijppC回波損耗回波損耗l回波損耗是指從波分復(fù)用器件的輸入端口返回的光功率與回波損耗是指從波分復(fù)用器件的輸入端口返回的光功率與輸入光功率的比，即輸入光功率的比，即)dB( lg10irppRL反射系數(shù)反射系數(shù)l反射系數(shù)是指在波分復(fù)用器

36、件的給定端口的反射光功率反射系數(shù)是指在波分復(fù)用器件的給定端口的反射光功率Pr與入射光功率與入射光功率Pj之比，即之比，即)dB( lg10jrppR l工作波長(zhǎng)范圍工作波長(zhǎng)范圍:l指波分復(fù)用器件能夠按照規(guī)定的性能要求工作的波指波分復(fù)用器件能夠按照規(guī)定的性能要求工作的波長(zhǎng)范圍（長(zhǎng)范圍（min到到max）。）。l信道寬度信道寬度:l指各光源之間為避免串?dāng)_應(yīng)具有的波長(zhǎng)間隔。指各光源之間為避免串?dāng)_應(yīng)具有的波長(zhǎng)間隔。l偏振相關(guān)損耗偏振相關(guān)損耗:l偏振相關(guān)損耗（偏振相關(guān)損耗（PDL: Polarization dependent Loss）是指由于偏振態(tài)的變化所造成的插入損耗）是指由于偏振態(tài)的變化所造成的

37、插入損耗的最大變化值。的最大變化值。波分復(fù)用器的分類波分復(fù)用器的分類l熔錐光纖型光波分復(fù)用器熔錐光纖型光波分復(fù)用器lMach-Zahnder濾波器型光波分復(fù)用器濾波器型光波分復(fù)用器l光柵型光波分復(fù)用器光柵型光波分復(fù)用器l多層介質(zhì)膜干涉濾光片（多層介質(zhì)膜干涉濾光片（MI）型波分復(fù)用器）型波分復(fù)用器l光纖布拉格光柵（光纖布拉格光柵（FBG）型波分復(fù)用器）型波分復(fù)用器l陣列波導(dǎo)光柵（陣列波導(dǎo)光柵（AWG）型波分復(fù)用器）型波分復(fù)用器1.熔錐光纖型光波分復(fù)用器的制作與結(jié)構(gòu)如下圖熔錐光纖型光波分復(fù)用器的制作與結(jié)構(gòu)如下圖 ：利用消逝波耦合原理進(jìn)行分波或合波。利用消逝波耦合原理進(jìn)行分波或合波。當(dāng)通過(guò)熔拉兩根單

38、模光纖使兩根光纖的纖芯相互充分靠近時(shí)，單模當(dāng)通過(guò)熔拉兩根單模光纖使兩根光纖的纖芯相互充分靠近時(shí)，單模光纖中的兩個(gè)基模（光纖中的兩個(gè)基模（LP01橫電橫磁混合模）會(huì)通過(guò)瞬逝波產(chǎn)生相互耦橫電橫磁混合模）會(huì)通過(guò)瞬逝波產(chǎn)生相互耦合，在一定的耦合系數(shù)和耦合長(zhǎng)度下，不同波長(zhǎng)成分的光功率可互易合，在一定的耦合系數(shù)和耦合長(zhǎng)度下，不同波長(zhǎng)成分的光功率可互易地由一根光纖轉(zhuǎn)移到另一根光纖，從而實(shí)現(xiàn)分波、合波效果。地由一根光纖轉(zhuǎn)移到另一根光纖，從而實(shí)現(xiàn)分波、合波效果。熔錐光纖型光波分復(fù)用器熔錐光纖型光波分復(fù)用器l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):制作容易，使用方便，插入損耗非常低；缺點(diǎn)是尺制作容易，使用方便，插入損耗非常低；缺點(diǎn)是尺寸稍大，

39、復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)少，隔離度較差，復(fù)用的兩光信號(hào)的寸稍大，復(fù)用波長(zhǎng)數(shù)少，隔離度較差，復(fù)用的兩光信號(hào)的波長(zhǎng)差較大，一般不適合在波長(zhǎng)差較大，一般不適合在DWDM 系統(tǒng)中應(yīng)用。系統(tǒng)中應(yīng)用。2.Mach-Zahnder 濾波器型光波分復(fù)用器濾波器型光波分復(fù)用器使用兩條不同長(zhǎng)度的干涉路徑來(lái)決定不同的波長(zhǎng)輸出。使用兩條不同長(zhǎng)度的干涉路徑來(lái)決定不同的波長(zhǎng)輸出。lMZI作為一個(gè)解復(fù)用器作為一個(gè)解復(fù)用器l假設(shè)多波長(zhǎng)信號(hào)從輸入端口假設(shè)多波長(zhǎng)信號(hào)從輸入端口1輸入，經(jīng)過(guò)第一個(gè)定向耦合器后，輸入輸入，經(jīng)過(guò)第一個(gè)定向耦合器后，輸入光功率分成功率相等的兩束分別進(jìn)入兩波導(dǎo)臂，但是在兩臂上的信號(hào)光功率分成功率相等的兩束分別進(jìn)入兩波導(dǎo)臂

40、，但是在兩臂上的信號(hào)有了有了/2的相差，下臂上信號(hào)的相位比上臂滯后的相差，下臂上信號(hào)的相位比上臂滯后/2。l如果下臂與上臂的長(zhǎng)度差為如果下臂與上臂的長(zhǎng)度差為L(zhǎng)，則下臂信號(hào)的相位進(jìn)一步滯后，則下臂信號(hào)的相位進(jìn)一步滯后L，=(2n)/，n為介質(zhì)折射率，為介質(zhì)折射率，為光波長(zhǎng)。為光波長(zhǎng)。l在第二個(gè)定向耦合器的輸出端口在第二個(gè)定向耦合器的輸出端口1處，來(lái)自下臂的信號(hào)又比來(lái)自上臂處，來(lái)自下臂的信號(hào)又比來(lái)自上臂的信號(hào)延遲了的信號(hào)延遲了/2，因此，在輸出端口，因此，在輸出端口1處，兩信號(hào)總的相位差為處，兩信號(hào)總的相位差為/2+L+/2。在輸出端口。在輸出端口2處，兩信號(hào)總的相位差為處，兩信號(hào)總的相位差為/2

41、+L-/2=L。l輸出端口輸出端口1:L=的奇數(shù)倍的奇數(shù)倍l輸出端口輸出端口2 :L=的偶數(shù)倍的偶數(shù)倍基于基于MZI的集成的四波分復(fù)用的集成的四波分復(fù)用/解復(fù)用器解復(fù)用器 3.光柵型光波分復(fù)用器光柵型光波分復(fù)用器l定義定義：光柵是指在一塊能夠透射或反射的平面上刻出一系：光柵是指在一塊能夠透射或反射的平面上刻出一系列平行且等距的槽痕，形成許多具有相同間隔的狹縫，可列平行且等距的槽痕，形成許多具有相同間隔的狹縫，可使入射的多波長(zhǎng)復(fù)合光分散為各個(gè)波長(zhǎng)分量的光，或者相使入射的多波長(zhǎng)復(fù)合光分散為各個(gè)波長(zhǎng)分量的光，或者相反，使入射的多個(gè)不同波長(zhǎng)的光聚集為復(fù)合光。反，使入射的多個(gè)不同波長(zhǎng)的光聚集為復(fù)合光。l

42、光柵對(duì)不同波長(zhǎng)光的衍射角不同，不同波長(zhǎng)成分的光信號(hào)光柵對(duì)不同波長(zhǎng)光的衍射角不同，不同波長(zhǎng)成分的光信號(hào)將以不同的角度出射將以不同的角度出射.光柵型光波分復(fù)用器原理圖光柵型光波分復(fù)用器原理圖傳統(tǒng)的透鏡作準(zhǔn)直器件 自聚焦透鏡作準(zhǔn)直器件自聚焦透鏡作準(zhǔn)直器件 光柵種類較多，但用于光柵種類較多，但用于DWDM系統(tǒng)中的主要是閃耀光系統(tǒng)中的主要是閃耀光柵，閃耀光纖能使入射光方向矢量幾乎垂直于光柵表面柵，閃耀光纖能使入射光方向矢量幾乎垂直于光柵表面上執(zhí)行反射的溝槽平面，形成所謂的利特羅（上執(zhí)行反射的溝槽平面，形成所謂的利特羅（Littow）結(jié)構(gòu)，可以提高衍射效率，降低插入損耗。結(jié)構(gòu)，可以提高衍射效率，降低插入損

43、耗。Littow結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的光柵方程為：的光柵方程為： 對(duì)于對(duì)于Littrow安裝方式，安裝方式，i，因而器件的角色散本領(lǐng)為：，因而器件的角色散本領(lǐng)為： 光柵的總槽數(shù)光柵的總槽數(shù)N和和k成正比，因此，要得到性能好的光成正比，因此，要得到性能好的光柵，總槽數(shù)柵，總槽數(shù)N應(yīng)盡量多，光柵常數(shù)應(yīng)盡量多，光柵常數(shù)d盡量小，并盡量選盡量小，并盡量選用高的衍射級(jí)數(shù)。用高的衍射級(jí)數(shù)。cos2dkD, 3 , 2 , 1/sinsinkdki4. 多層介質(zhì)膜濾波器多層介質(zhì)膜濾波器利用多層介質(zhì)膜的濾光作用選擇波長(zhǎng)，使某波長(zhǎng)的光通過(guò)，其利用多層介質(zhì)膜的濾光作用選擇波長(zhǎng)，使某波長(zhǎng)的光通過(guò)，其他波長(zhǎng)的光被反射。他波長(zhǎng)的光

44、被反射。介質(zhì)膜濾波器由多層不同折射率的介質(zhì)膜組合而成，一層為高介質(zhì)膜濾波器由多層不同折射率的介質(zhì)膜組合而成，一層為高折射率一層為低折射率相間組成。通過(guò)選擇薄膜層的幾何結(jié)構(gòu)折射率一層為低折射率相間組成。通過(guò)選擇薄膜層的幾何結(jié)構(gòu)及折射系數(shù)，兩層之間的多個(gè)反射引起的干涉就會(huì)把需要傳輸及折射系數(shù)，兩層之間的多個(gè)反射引起的干涉就會(huì)把需要傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)透射出去，并把其余的波長(zhǎng)通過(guò)介質(zhì)膜反射回來(lái)。的波長(zhǎng)透射出去，并把其余的波長(zhǎng)通過(guò)介質(zhì)膜反射回來(lái)。4.介質(zhì)膜濾波器介質(zhì)膜濾波器cos2cos2coscoslllBCABl當(dāng)光程差等于光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，當(dāng)光程差等于光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，A1和和A2 同相相長(zhǎng)而形成同相相長(zhǎng)

45、而形成強(qiáng)的透射波。強(qiáng)的透射波。將多個(gè)波長(zhǎng)的濾波器以一定的結(jié)構(gòu)如圖所示組合起來(lái)，將多個(gè)波長(zhǎng)的濾波器以一定的結(jié)構(gòu)如圖所示組合起來(lái)，可構(gòu)成所需信道數(shù)的解復(fù)用器可構(gòu)成所需信道數(shù)的解復(fù)用器 信道1信道2信道8信道71, 81287公共端MI濾波器優(yōu)缺點(diǎn)濾波器優(yōu)缺點(diǎn) ：l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件，信號(hào)通帶較平坦，是可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的小型化器件，信號(hào)通帶較平坦，與極化無(wú)關(guān)，溫度特性很好，可達(dá)與極化無(wú)關(guān)，溫度特性很好，可達(dá)0.001nm/。l缺點(diǎn)缺點(diǎn)是插入損耗隨復(fù)用通路數(shù)增多而加大，所以通路數(shù)不是插入損耗隨復(fù)用通路數(shù)增多而加大，所以通路數(shù)不會(huì)很多。會(huì)很多。 5.光纖布喇格光柵（光纖布喇格光柵（FBG

46、）型波分復(fù)用器）型波分復(fù)用器 l定義定義：是一種反射型光纖光柵，可以用作一個(gè)波長(zhǎng)選擇性：是一種反射型光纖光柵，可以用作一個(gè)波長(zhǎng)選擇性的反射鏡，使正向傳輸模同反向傳輸模之間發(fā)生耦合，這的反射鏡，使正向傳輸模同反向傳輸模之間發(fā)生耦合，這種光纖光柵只對(duì)在布喇格波長(zhǎng)及其附近很窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)種光纖光柵只對(duì)在布喇格波長(zhǎng)及其附近很窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光發(fā)生反射，而不影響其他波長(zhǎng)的光通過(guò)，光柵實(shí)際上的光發(fā)生反射，而不影響其他波長(zhǎng)的光通過(guò)，光柵實(shí)際上就成為一個(gè)窄帶的反射濾波器。就成為一個(gè)窄帶的反射濾波器。設(shè)兩列波沿著同一方向傳播，其傳播常數(shù)分別為設(shè)兩列波沿著同一方向傳播，其傳播常數(shù)分別為0和和1，布喇格相位匹配條件

47、為：，布喇格相位匹配條件為：假設(shè)傳播常數(shù)為假設(shè)傳播常數(shù)為0的光波從左向右傳播，如果滿足相位匹配的光波從左向右傳播，如果滿足相位匹配條件：條件：012 0002 ()2 則這個(gè)光波的能量可以耦合到沿它相反的方向傳播的具有則這個(gè)光波的能量可以耦合到沿它相反的方向傳播的具有相同波長(zhǎng)的反射光中去。相同波長(zhǎng)的反射光中去。0 0=2=2n neffeff/ /0 0，其中，其中0 0為輸入為輸入光的波長(zhǎng)，光的波長(zhǎng)，n neffeff為波導(dǎo)或光纖的有效折射率。也就是說(shuō)，為波導(dǎo)或光纖的有效折射率。也就是說(shuō)，如果如果0 0=2=2n neffeff，光波將發(fā)生反射，這個(gè)波長(zhǎng)，光波將發(fā)生反射，這個(gè)波長(zhǎng)0 0就稱為

48、布就稱為布喇格波長(zhǎng)。喇格波長(zhǎng)。 隨著入射光波的波長(zhǎng)偏離布喇格波長(zhǎng)，其反射隨著入射光波的波長(zhǎng)偏離布喇格波長(zhǎng)，其反射率就會(huì)降低，如圖所示率就會(huì)降低，如圖所示 利用光纖光柵的選擇反射作用可以制作出光環(huán)形器利用光纖光柵的選擇反射作用可以制作出光環(huán)形器（Optical Circulator） l環(huán)形器的工作原理是任何一路光波信號(hào)從其一個(gè)端口輸入，環(huán)形器的工作原理是任何一路光波信號(hào)從其一個(gè)端口輸入，將從其下一個(gè)環(huán)繞環(huán)形器的相鄰接口輸出將從其下一個(gè)環(huán)繞環(huán)形器的相鄰接口輸出 。 FBG解復(fù)用器解復(fù)用器 在光纖中多波長(zhǎng)的光從左到右進(jìn)行傳輸，經(jīng)過(guò)了環(huán)形器的端口在光纖中多波長(zhǎng)的光從左到右進(jìn)行傳輸，經(jīng)過(guò)了環(huán)形器的端口

49、1 和和2，波長(zhǎng)，波長(zhǎng)2在在FBG 中被反射進(jìn)入端口中被反射進(jìn)入端口2，之后就從端口，之后就從端口3 下路。下路。6.陣列波導(dǎo)光柵（陣列波導(dǎo)光柵（AWG）型波分復(fù)用器）型波分復(fù)用器l陣列波導(dǎo)光柵（陣列波導(dǎo)光柵（AWG：Array Waveguide Grating）集）集成陣列波導(dǎo)光柵是一種平面光波導(dǎo)的無(wú)源器件。成陣列波導(dǎo)光柵是一種平面光波導(dǎo)的無(wú)源器件。l由輸入波導(dǎo)、兩個(gè)聚集平面耦合波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)光柵和輸由輸入波導(dǎo)、兩個(gè)聚集平面耦合波導(dǎo)、陣列波導(dǎo)光柵和輸出波導(dǎo)構(gòu)成。出波導(dǎo)構(gòu)成。l構(gòu)成陣列波導(dǎo)光柵的是許多長(zhǎng)度按構(gòu)成陣列波導(dǎo)光柵的是許多長(zhǎng)度按L 依次線性遞增的光依次線性遞增的光臂構(gòu)成，利用相鄰的波

50、導(dǎo)的長(zhǎng)度差別來(lái)產(chǎn)生在輸出端耦合臂構(gòu)成，利用相鄰的波導(dǎo)的長(zhǎng)度差別來(lái)產(chǎn)生在輸出端耦合器處所需的相位關(guān)系。器處所需的相位關(guān)系。 AWG結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 AWG1 2 3 41 2 3 4 l當(dāng)多波長(zhǎng)信號(hào)被激發(fā)進(jìn)某一輸入波導(dǎo)時(shí)，此信號(hào)將在第一個(gè)平面波導(dǎo)當(dāng)多波長(zhǎng)信號(hào)被激發(fā)進(jìn)某一輸入波導(dǎo)時(shí)，此信號(hào)將在第一個(gè)平面波導(dǎo)中發(fā)生中發(fā)生衍射而耦合衍射而耦合進(jìn)陣列波導(dǎo)。進(jìn)陣列波導(dǎo)。l光經(jīng)過(guò)不同的波導(dǎo)路徑到達(dá)第二個(gè)平面耦合波導(dǎo)時(shí)，產(chǎn)生光經(jīng)過(guò)不同的波導(dǎo)路徑到達(dá)第二個(gè)平面耦合波導(dǎo)時(shí)，產(chǎn)生不同的相位不同的相位延遲延遲，在第二個(gè)耦合波導(dǎo)中相干疊加。，在第二個(gè)耦合波導(dǎo)中相干疊加。l在不同通路中選路的波長(zhǎng)之間的相位差可

51、以使這些從同一個(gè)輸入端來(lái)在不同通路中選路的波長(zhǎng)之間的相位差可以使這些從同一個(gè)輸入端來(lái)的信號(hào)選路到不同的輸出端，在輸出端的各光纖上可獲得具有一定排的信號(hào)選路到不同的輸出端，在輸出端的各光纖上可獲得具有一定排列順序的列順序的單波長(zhǎng)單波長(zhǎng)信號(hào)。信號(hào)。l如果輸入端只有單路的多波長(zhǎng)信號(hào)，則構(gòu)成如果輸入端只有單路的多波長(zhǎng)信號(hào)，則構(gòu)成1N的解復(fù)用器；如果的解復(fù)用器；如果輸入端為輸入端為M 路多波長(zhǎng)信號(hào)，則構(gòu)成路多波長(zhǎng)信號(hào)，則構(gòu)成M N的光路由器。的光路由器。 AWG型光波分復(fù)用器的型光波分復(fù)用器的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)lAWG型光波分復(fù)用器具有波長(zhǎng)間隔小，信道數(shù)多，適于型光波分復(fù)用器具有波長(zhǎng)間隔小，信道數(shù)多，適于批量生產(chǎn)

52、，重復(fù)性好，可以和有源器件集成組成批量生產(chǎn)，重復(fù)性好，可以和有源器件集成組成OEIC 等等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。9.3.4 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（OTU）l開(kāi)放式開(kāi)放式DWDM系統(tǒng)的特點(diǎn)是復(fù)用終端光接口沒(méi)有特別的系統(tǒng)的特點(diǎn)是復(fù)用終端光接口沒(méi)有特別的要求，為了把要求，為了把SDH系統(tǒng)接入開(kāi)放式系統(tǒng)接入開(kāi)放式DWDM復(fù)用系統(tǒng)中，復(fù)用系統(tǒng)中，開(kāi)放式開(kāi)放式DWDM系統(tǒng)必須依靠波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)必須依靠波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器這一關(guān)鍵器件來(lái)這一關(guān)鍵器件來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，將復(fù)用終端的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的波長(zhǎng)。實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，將復(fù)用終端的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成指定的波長(zhǎng)。l定義定義：光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（：光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（OTU）是把某一個(gè)波長(zhǎng)的輸入光）

53、是把某一個(gè)波長(zhǎng)的輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一個(gè)波長(zhǎng)或者同一個(gè)波長(zhǎng)的輸出光信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一個(gè)波長(zhǎng)或者同一個(gè)波長(zhǎng)的輸出光信號(hào)的器件。器件。l光電型（光電型（O/E/O）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器l全光型（全光型（O/O）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器）波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 1.光電型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器光電型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器l主要作用主要作用：是把非標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為：是把非標(biāo)準(zhǔn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為ITU-T所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，以滿足系統(tǒng)的波長(zhǎng)兼容性。波長(zhǎng)，以滿足系統(tǒng)的波長(zhǎng)兼容性。l先用光電檢測(cè)器（光電二極管先用光電檢測(cè)器（光電二極管PIN或或APD）把接收到的光）把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)定時(shí)再生（信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)定時(shí)再生（3R）后，產(chǎn)生再生的）后，產(chǎn)生再生的電信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，再用該電信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重電信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，再用該電信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)行調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變換。新進(jìn)行調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變換。 光電型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器優(yōu)點(diǎn)光電型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器優(yōu)點(diǎn)l系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，對(duì)信號(hào)具有再生能力，輸入光功率動(dòng)態(tài)范系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，對(duì)信號(hào)具有再生能力，輸入光功率動(dòng)態(tài)范圍較大，無(wú)需光濾波器件，對(duì)輸入偏振不敏感，技術(shù)上較圍較大，無(wú)需光濾波器