光網(wǎng)絡(luò)與技術(shù) 張新社 于友成 03

1、1 1第3章 高速率大容量光纖傳輸系統(tǒng)v 3.1 光纖通信的復(fù)用技術(shù)光纖通信的復(fù)用技術(shù)v 3.2 WDM/DWDM波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)v 3.3 光放大技術(shù)及光放大器光放大技術(shù)及光放大器v 3.4 高速光纖技術(shù)高速光纖技術(shù)2 2 隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的發(fā)展，人們對(duì)通信的依賴(lài)程度越來(lái)越高，對(duì)通信系統(tǒng)運(yùn)載信息能力通信系統(tǒng)運(yùn)載信息能力的要求也日趨增強(qiáng)。 目前發(fā)展迅速的各種新型業(yè)務(wù)各種新型業(yè)務(wù)(高速數(shù)據(jù)、高速視頻以高速數(shù)據(jù)、高速視頻以及高速局域網(wǎng)等業(yè)務(wù)及高速局域網(wǎng)等業(yè)務(wù))對(duì)通信網(wǎng)的帶寬帶寬(容量容量)提出了更高的要求，促使光纖傳輸系統(tǒng)向著更高速率、更大容量更高速率、更大容量的方向發(fā)展。 人們采用了各

2、種復(fù)用方法復(fù)用方法3 3 復(fù)用技術(shù)是為了提高通信線(xiàn)路的利用率提高通信線(xiàn)路的利用率而采用的在在同同一傳輸線(xiàn)路一傳輸線(xiàn)路上上同時(shí)傳輸多路不同信號(hào)同時(shí)傳輸多路不同信號(hào)而互不干擾而互不干擾的技術(shù)。 本節(jié)主要講述波分復(fù)用波分復(fù)用、頻分復(fù)用頻分復(fù)用、副載波復(fù)用副載波復(fù)用、時(shí)分時(shí)分復(fù)用復(fù)用、空分復(fù)用空分復(fù)用和光碼分復(fù)用光碼分復(fù)用等幾種常用的光復(fù)用技術(shù)。3.1 光纖通信的復(fù)用技術(shù)光纖通信的復(fù)用技術(shù)4 43.1.1 波分復(fù)用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)技術(shù) 波分復(fù)用(WDM)是指在一根光纖一根光纖上同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)多個(gè)波長(zhǎng)的光載波的光載波，因此又稱(chēng)為光波長(zhǎng)分割復(fù)用。 也即，將一根光纖轉(zhuǎn)換為多條將一根光纖轉(zhuǎn)換為多條“虛

3、擬虛擬”纖纖，每條虛擬纖獨(dú)立工作在不同的波長(zhǎng)上。 應(yīng)用WDM技術(shù)，原來(lái)在一根光纖上只能傳送一個(gè)光載波的單一光信道單一光信道變?yōu)榭蓚魉投鄠€(gè)波長(zhǎng)光載波的光信道多個(gè)波長(zhǎng)光載波的光信道，使得光纖系統(tǒng)的容量大大地增加容量大大地增加，對(duì)實(shí)現(xiàn)高速通信有著十分重要的意義。5 5圖3-1 WDM系統(tǒng)6 6WDM系統(tǒng)把光波作為信號(hào)的載波光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端在發(fā)送端，采用復(fù)用器(合波器合波器)將載有信息的不同波長(zhǎng)的光載波在光頻域內(nèi)以光頻域內(nèi)以一定的波長(zhǎng)間隔一定的波長(zhǎng)間隔合并起來(lái)，并送入一根光纖中進(jìn)行傳輸；在接收端在接收端，再利用解復(fù)用器(分波器分波器)將各個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波分開(kāi)，并作進(jìn)一步的處理，恢復(fù)出原信

4、號(hào)后送入不同的終端。 在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸- 使一根光纖起到多根光纖的作用使一根光纖起到多根光纖的作用7 7 根據(jù)相鄰信道波長(zhǎng)之間的間隔不同，波分復(fù)用可分成粗粗波分復(fù)用(CWDM)和密集密集波分復(fù)用(DWDM)， 將相鄰信道中心波長(zhǎng)的間隔為50 nm100 nm的系統(tǒng)稱(chēng)為CWDM系統(tǒng)， 將相鄰信道中心波長(zhǎng)的間隔為 1 nm10 nm的系統(tǒng)稱(chēng)為DWDM系統(tǒng)。8 83.1.2 光頻分復(fù)用光頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)技術(shù) 光頻分復(fù)用(OFDM)與光波分復(fù)用在本質(zhì)上一樣與光波分復(fù)用在本質(zhì)上一樣。 光頻分復(fù)用是指當(dāng)多個(gè)光信道在光頻域內(nèi)排列非常密集時(shí)，

5、不適合用波長(zhǎng)來(lái)表征不適合用波長(zhǎng)來(lái)表征而更適合用頻率來(lái)衡量更適合用頻率來(lái)衡量。一般將相鄰光載波間隔小于相鄰光載波間隔小于1 nm的系統(tǒng)的系統(tǒng)稱(chēng)為FDM系統(tǒng)。FDM系統(tǒng)將在光纖中傳輸?shù)墓獠ò雌漕l率分割成若干按其頻率分割成若干光波頻道光波頻道，每個(gè)頻道作為信息的獨(dú)立載體，實(shí)現(xiàn)在一條光在一條光纖中的多頻道復(fù)用傳輸纖中的多頻道復(fù)用傳輸。9 9 在發(fā)送端，在發(fā)送端，將各支路信息以適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式調(diào)制在相應(yīng)的光載頻上，經(jīng)合波器合波器將各路FDM信號(hào)耦合到一根光纖中傳輸； 在接收端在接收端，用分波器將各種光載波信號(hào)分開(kāi)，但在密集頻分的情況下，傳統(tǒng)的WDM器件難以區(qū)分各路光載波，需要采用分辨率更高的技術(shù)來(lái)選取各個(gè)

6、光載波，如利用可調(diào)諧光濾波器和相干光通信技術(shù)。 在接收端選取光載波的方法主要有兩種，在接收端選取光載波的方法主要有兩種，一種方法一種方法是利用相干光纖通信的外差檢測(cè)方法，用本振激光器調(diào)諧；另一種方法另一種方法是利用常規(guī)的光纖通信的直接檢測(cè)與可調(diào)諧光纖濾波器。10 103.1.3 副載波復(fù)用副載波復(fù)用(SCM)技術(shù)技術(shù) 光副載波復(fù)用首先首先將多路基帶信號(hào)多路基帶信號(hào)調(diào)制到不同頻率的射頻射頻(副載波副載波，一般為超短波到微波的頻率段)上， 然后然后將多路副載波信號(hào)多路副載波信號(hào)復(fù)用后再去復(fù)用后再去調(diào)制一個(gè)光載波調(diào)制一個(gè)光載波。 在發(fā)送端在發(fā)送端經(jīng)過(guò)兩次調(diào)制，先是進(jìn)行電調(diào)制，載波是電射頻波，再進(jìn)行光

7、調(diào)制，載波是光波。 在接收端在接收端，同樣也需要二步解調(diào)，首先利用光電檢測(cè)器恢復(fù)出多路射頻信號(hào)，然后用電子學(xué)的方法從各射頻波中恢復(fù)出多路基帶信號(hào)。 副載波復(fù)用系統(tǒng)采用兩次兩次調(diào)制和解調(diào)調(diào)制和解調(diào)， 兩重載波兩重載波：光波光波和射頻波（副載波）射頻波（副載波）11 11圖3-2 SCM系統(tǒng)12 12SCM系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)可采用現(xiàn)有成熟的微波技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，成本較低；(2)可以傳輸模擬信號(hào),也可以傳輸數(shù)字信號(hào)，還可以同時(shí)傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各種不同業(yè)務(wù)的兼容；(3)SCM系統(tǒng)只接收本地載波頻帶內(nèi)的信號(hào)和噪聲，因此接收靈敏度較高；(4)信道之間相互獨(dú)立，不需要復(fù)雜的定時(shí)同步

8、技術(shù)。13 133.1.4 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)技術(shù) 在電通信系統(tǒng)中，時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)是已經(jīng)發(fā)展很成熟的一種復(fù)用方式，并且得到了廣泛應(yīng)用。但隨著傳輸速率的提高，為進(jìn)一步提高信息的傳輸速率，需考慮利用光的復(fù)接和分接技術(shù)。光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)是電時(shí)分復(fù)用技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域電時(shí)分復(fù)用技術(shù)在光學(xué)領(lǐng)域的延伸和擴(kuò)展的延伸和擴(kuò)展，使用高速光電器件高速光電器件來(lái)代替電子器件電子器件，完全完全在光域上實(shí)現(xiàn)從低速率到高速率的復(fù)用。在光域上實(shí)現(xiàn)從低速率到高速率的復(fù)用。14 14OTDM是用多路電信號(hào)調(diào)制具有同一個(gè)光頻的不同光不同光通道通道(時(shí)隙時(shí)隙)，經(jīng)復(fù)用后在同一根光纖中傳輸?shù)募夹g(shù)。 在發(fā)送端發(fā)

9、送端對(duì)多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流在光域進(jìn)行復(fù)用，在接在接收端收端用光學(xué)方法進(jìn)行解復(fù)用， 在光TDM中，各支路脈沖的位置用光學(xué)方法來(lái)調(diào)整，并由光纖耦合器光纖耦合器來(lái)合路合路，復(fù)用和解復(fù)用設(shè)備中的電子電路只工作在相對(duì)較低的速率。 （傳統(tǒng)的電TDM是利用復(fù)用器的分路時(shí)鐘，分別讀取各個(gè)支路的信號(hào)進(jìn)行合路。在電TDM信號(hào)中，各個(gè)支路的位置由復(fù)用器時(shí)鐘來(lái)控制）15 15圖3-3 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)16 16OTDM在發(fā)送端在發(fā)送端的同一載波波長(zhǎng)上，把把時(shí)間時(shí)間分割成周分割成周期性的期性的幀幀，每一幀每一幀再分割成再分割成若干個(gè)時(shí)隙，然后根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則時(shí)隙分配原則，使每個(gè)信元在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙指定的時(shí)隙向向信

10、道發(fā)送信號(hào)信道發(fā)送信號(hào)； 接收端接收端在同步的條件下，分別在各個(gè)時(shí)隙中取回各自的信號(hào)而不混擾。 17 17 OTDM可分為比特交錯(cuò)比特交錯(cuò)OTDM和分組交錯(cuò)分組交錯(cuò)OTDM，這兩種復(fù)用方式都需要利用幀脈沖信號(hào)幀脈沖信號(hào)來(lái)區(qū)分不同的復(fù)用數(shù)據(jù)或分組。 比特交錯(cuò)比特交錯(cuò)OTDM在傳輸過(guò)程中按順序?qū)⒈忍亓鞅忍亓鲝?至n循環(huán)編號(hào)，編號(hào)為i的比特在第i路時(shí)隙中傳輸，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)待復(fù)用的支路信息(一個(gè)比特)，同時(shí)還有一個(gè)幀脈沖信息，主要用于電路交換業(yè)務(wù)。 分組交錯(cuò)分組交錯(cuò)OTDM 幀中每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)待復(fù)用支路的分組信息(若干個(gè)比特區(qū))，而幀脈沖作為不同分組的界限，主要用于分組交換業(yè)務(wù)。18 18比特交

11、錯(cuò)比特交錯(cuò)OTDM的實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)如圖3-5所示。鎖模激光器輸出窄脈沖周期序列，經(jīng)分路器分為n路，每路窄脈沖周期序列分別分配給各支路數(shù)據(jù)流，第i支路光數(shù)據(jù)流(i1，2，,n)脈沖通過(guò)適當(dāng)長(zhǎng)度的光纖延遲線(xiàn)延時(shí)i個(gè)時(shí)隙，未延時(shí)的光脈沖作為幀脈沖，延遲后的各路光脈沖經(jīng)調(diào)制器被每路支路數(shù)據(jù)流(電信號(hào))外調(diào)制，調(diào)制后的光脈沖以及幀脈沖經(jīng)合路器形成高速光脈沖流在光纖中進(jìn)行傳輸，其中幀脈沖的發(fā)送功率高于數(shù)據(jù)脈沖，以便于解復(fù)用。19 19圖3-4 OTDM復(fù)接原理2020在接收端，在接收端，復(fù)用后的高速光脈沖流經(jīng)分路器經(jīng)分路器分成兩個(gè)數(shù)據(jù)流，將其中一個(gè)數(shù)據(jù)流延遲延遲i個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙后送入門(mén)限判決器門(mén)限判決器，由于幀

12、脈沖的能量大于數(shù)據(jù)脈沖的能量，因此判決器的輸出為被延遲了i個(gè)時(shí)隙的幀脈沖，幀脈沖在時(shí)間上所處的位置與要提取的第i支路的信號(hào)脈沖相一致，將延時(shí)后的幀脈沖數(shù)據(jù)流與復(fù)接脈沖數(shù)據(jù)流進(jìn)行邏輯與操作，與門(mén)輸出的即為第i支路的數(shù)據(jù)流。21 21圖3-5 比特交錯(cuò)OTDM的實(shí)現(xiàn)22223.1.5 空分復(fù)用空分復(fù)用(SDM)技術(shù)技術(shù) 空分復(fù)用(SDM)是指利用空間的分割空間的分割實(shí)現(xiàn)復(fù)用實(shí)現(xiàn)復(fù)用的一種方式，將多根光纖多根光纖組合成束組合成束實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，或者在同一根在同一根光纖中實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用光纖中實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用。 空分復(fù)用有兩種：光纖復(fù)用光纖復(fù)用和波面分割復(fù)用波面分割復(fù)用。光纖復(fù)用光纖復(fù)用是指將多根光纖組合成束多

13、根光纖組合成束組成多個(gè)信道，相互獨(dú)立傳輸信息。在光纖復(fù)用系統(tǒng)中，每根光纖只用于一個(gè)方向的信號(hào)傳輸，雙向通信需要一對(duì)光纖雙向通信需要一對(duì)光纖，即所需的光纖數(shù)量加倍。光纖復(fù)用可以認(rèn)為是最早的和最簡(jiǎn)單最早的和最簡(jiǎn)單的光波復(fù)用方式。2323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)域纖芯區(qū)域光束沿光束沿空間進(jìn)行波面分割空間進(jìn)行波面分割復(fù)用。 由于單模光纖纖芯部分芯徑很小，而且傳輸?shù)墓馐ú娓鼽c(diǎn)的面各點(diǎn)的相位值相位值存在存在隨機(jī)變化隨機(jī)變化，所以這種波面的空間分割是極為困難的。盡管最近提出了相干度的理論分割方法，采用多維相干度調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)多路空分復(fù)用，但是距離實(shí)用化還有漫長(zhǎng)的道路要走。242

14、43.1.6 光碼分復(fù)用光碼分復(fù)用(OCDM)技術(shù)技術(shù) 光碼分復(fù)用(OCDM)的工作原理與電碼分復(fù)用相似，都是利用利用地址碼調(diào)制地址碼調(diào)制和和擴(kuò)展頻譜擴(kuò)展頻譜的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)多址通信多址通信的。 發(fā)送端發(fā)送端給每個(gè)信道每個(gè)信道分配一個(gè)唯一的光正交碼光正交碼作為該信該信道的地址碼道的地址碼，對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息用用該地址碼進(jìn)行進(jìn)行光編碼光編碼，將多路光編碼信號(hào)多路光編碼信號(hào)調(diào)制在同一光波上調(diào)制在同一光波上并在光纖信道中傳輸，實(shí)現(xiàn)多信道復(fù)用多信道復(fù)用； 接收端接收端用與發(fā)送端相應(yīng)的地址碼進(jìn)行光解碼，即可恢復(fù)出原信道的信號(hào)。OCDM系統(tǒng)如圖。2525圖3-6 OCDM系統(tǒng)2626OCDM系統(tǒng)采

15、用單極性正交碼單極性正交碼作為地址碼地址碼，單極性正交碼是在二值域(1，0)上取值，且具有尖銳的自相關(guān)峰和弱的互相關(guān)性。它與傳統(tǒng)的電域CDMA系統(tǒng)所采用的擴(kuò)頻序列有著本質(zhì)上的區(qū)別。本質(zhì)上的區(qū)別。 傳統(tǒng)的擴(kuò)頻序列為傳統(tǒng)的擴(kuò)頻序列為雙極性擴(kuò)頻碼雙極性擴(kuò)頻碼，取值為(1，1)，即正負(fù)電平都有，具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性。不不能應(yīng)用于能應(yīng)用于現(xiàn)有的 IM-DD 光纖通信中。 直接檢測(cè)的是光信號(hào)強(qiáng)度，光信號(hào)的強(qiáng)度為 有光有光 (對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)“1”) 和 無(wú)光無(wú)光 (對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)“0”)，這種雙極性擴(kuò)頻碼在二值域(1，0)上取值，其互相關(guān)峰很大，對(duì)系統(tǒng)的性能有致命的影響。 2727OCDM系統(tǒng)的核心部件核心部件

16、是光編解碼器光編解碼器，光編解碼器的結(jié)構(gòu)和特性直接影響系統(tǒng)的功率損耗、用戶(hù)的規(guī)模、系統(tǒng)的誤碼率、運(yùn)行的成本以及整個(gè)系統(tǒng)的靈活性。 根據(jù)地址碼占用的資源不同，OCDM系統(tǒng)的編解碼方式主要分為三種：時(shí)域編碼、頻域編碼和空域編碼。 在技術(shù)上最成熟的最成熟的是時(shí)域編碼。時(shí)域編碼。時(shí)域編碼時(shí)域編碼是利用時(shí)域的光序列時(shí)域的光序列進(jìn)行編碼，也稱(chēng)為擴(kuò)頻編碼頻域編碼頻域編碼是對(duì)光脈沖的光譜光脈沖的光譜進(jìn)行編碼，又稱(chēng)為光譜編碼；空域編碼空域編碼是利用空間光纖空間光纖進(jìn)行編碼。 2828OCDM系統(tǒng)時(shí)域編碼的原理如圖。在發(fā)送端，在發(fā)送端，光編碼器將數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)換成擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列；而在接收端在接收端，光解碼器

17、利光解碼器利用相關(guān)解碼原理用相關(guān)解碼原理將擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻序列恢復(fù)為數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特。 編碼器根據(jù)地址碼地址碼將所要傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)“1”變換成變換成高速率光脈沖序列高速率光脈沖序列，光脈沖序列由地址碼確定，對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)“0”不進(jìn)行編碼不進(jìn)行編碼。經(jīng)編碼后，系統(tǒng)的傳輸速率增大傳輸速率增大了，頻譜展頻譜展寬寬了，展寬倍數(shù)為地址碼的長(zhǎng)度，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的地址碼，多個(gè)用戶(hù)可共用一個(gè)光帶寬， 接收端用與發(fā)送端相同的地址碼對(duì)接收到的編碼信號(hào)接收端用與發(fā)送端相同的地址碼對(duì)接收到的編碼信號(hào)進(jìn)行解碼，即可恢復(fù)出原信道的信號(hào)。進(jìn)行解碼，即可恢復(fù)出原信道的信號(hào)。2929圖3-7 OCDM系統(tǒng)的時(shí)域編碼3030

18、 波分復(fù)用(WDM)是高速全光通信中高速全光通信中傳輸容量潛力最大的一種多信道復(fù)用方式。 WDM技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容升級(jí)擴(kuò)容升級(jí)、發(fā)展寬帶新業(yè)務(wù)發(fā)展寬帶新業(yè)務(wù)、充分充分挖掘和利用光纖帶寬能力挖掘和利用光纖帶寬能力、實(shí)現(xiàn)超高速通信實(shí)現(xiàn)超高速通信等具有十分重要的意義。3.2 WDM/DWDM波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)31 313.2.1 WDM/DWDM的概念的概念 WDM是指利用一根光纖一根光纖同時(shí)傳送多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波波，這些不同波長(zhǎng)的光載波所承載的信號(hào)可以可以具有相同的速率和相同的數(shù)據(jù)格式，也可以也可以具有不同的速率和不同的數(shù)據(jù)格式。WDM的基本原理的基本原理：在發(fā)送端在發(fā)送端

19、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，在接收端在接收端利用解復(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。 采用WDM技術(shù)后，使一個(gè)光波長(zhǎng)作為載波的單一光信道可變?yōu)榭勺優(yōu)槎鄠€(gè)不同波長(zhǎng)的光信道同時(shí)在光纖中傳輸同時(shí)在光纖中傳輸，從而擴(kuò)大了光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量擴(kuò)大了光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量。3232單根光纖在波長(zhǎng)分別為1310nm和1550nm處有兩個(gè)低損低損耗窗口耗窗口，分別有頻率為12THz和15THz的帶寬，均可進(jìn)行長(zhǎng)距離通信，利用利用WDM技術(shù)可以在技術(shù)可以在1310nm和和1550nm窗口內(nèi)窗口內(nèi)進(jìn)行復(fù)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)容進(jìn)行復(fù)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)容。 早在20世紀(jì)80年代初，人

20、們首先想到首先想到的就是在兩個(gè)低損耗窗口各傳輸一路光波長(zhǎng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在一根光纖中同時(shí)實(shí)現(xiàn)在一根光纖中同時(shí)傳送兩個(gè)波長(zhǎng)的光載波，傳送兩個(gè)波長(zhǎng)的光載波，這就是1310nm/1550nm兩波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)。3333 EDFA(摻鉺光纖放大器)的商用化，不再利用1310 nm窗口，而是只在只在1550 nm窗口窗口傳輸多路光載波信號(hào)。 從本質(zhì)上說(shuō)，DWDM只是WDM的一種形式，而WDM更具有普遍性。3434 一般情況下，如不特指1310 nm/1550 nm兩波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)，人們所說(shuō)的WDM系統(tǒng)就是指DWDM系統(tǒng)系統(tǒng)。 目前WDM都是工作在1550 nm波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)的，其中稱(chēng)1525 nm1550 nm

21、波段為C波段波段目前系統(tǒng)所使用的波段 若能消除光纖損耗譜中的尖峰，則可在1280 nm1620 nm波段內(nèi)充分利用光纖的低損耗特性，使WDM系統(tǒng)的可用波長(zhǎng)范圍達(dá)到340 nm左右，大大提高光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量。3535WDM系統(tǒng)系統(tǒng)的的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1)超大容量傳輸超大容量傳輸。(低損耗波段)使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸時(shí)的增加幾倍至幾十倍，可達(dá)到300 Gb/s400 Gb/s，從而降低了成本降低了成本，具有很大的應(yīng)用價(jià)值，在很大程度上解決了傳輸帶寬問(wèn)題。(2)傳輸多種不同類(lèi)型信號(hào)傳輸多種不同類(lèi)型信號(hào)。WDM系統(tǒng)各復(fù)用通路使用的各信號(hào)波長(zhǎng)彼此相互獨(dú)立各信號(hào)波長(zhǎng)彼此相互獨(dú)立，因而可以傳輸特

22、性完全不同的業(yè)務(wù)信號(hào)，完成各種通信業(yè)務(wù)的合成與分解，包括數(shù)字包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)信號(hào)和模擬信號(hào)，以及準(zhǔn)準(zhǔn)同步數(shù)字序列信號(hào)同步數(shù)字序列信號(hào)和同步數(shù)字序同步數(shù)字序列信號(hào)列信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多媒體信號(hào)(語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等)的傳輸。3636(3)多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式。根據(jù)不同的需求，WDM技術(shù)可有很多種應(yīng)用形式，如長(zhǎng)途干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、廣播式分配網(wǎng)絡(luò)以及多路多址局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。(4)擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量，減少投資減少投資。對(duì)已建的光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容較方便，只要原系統(tǒng)的功率富余度較大，進(jìn)一步增容不用敷設(shè)更多的光纖線(xiàn)路，也無(wú)須使用高速率的網(wǎng)絡(luò)部分，只要更換光端機(jī)就可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量的擴(kuò)充只要更換光端機(jī)就可實(shí)現(xiàn)

23、網(wǎng)絡(luò)容量的擴(kuò)充。3737(5)組網(wǎng)靈活可靠組網(wǎng)靈活可靠。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用光分插復(fù)用器光分插復(fù)用器(OADM)可直接上/下路光波長(zhǎng)信號(hào)，或使用光交叉連接設(shè)光交叉連接設(shè)備備(OXC)對(duì)光波長(zhǎng)直接進(jìn)行交叉連接，組成具有高靈活性、高可靠性和高生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。(6)實(shí)用高效實(shí)用高效,性能優(yōu)良性能優(yōu)良。摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)技術(shù)技術(shù)在特定的頻帶內(nèi)，無(wú)須進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換就可直接放大光信號(hào)直接放大光信號(hào)，為高密度波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用提供了最佳擴(kuò)展空間。(7)業(yè)務(wù)透明業(yè)務(wù)透明。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，與信號(hào)傳輸速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)，可通過(guò)增加一個(gè)附加波長(zhǎng)引

24、入新業(yè)務(wù)或新容量，如IPoverWDM技術(shù)。3838(8)降低器件的超高速要求降低器件的超高速要求。隨著信息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，因此使用WDM技術(shù)既可降低對(duì)一些器件在性能上的要求，又可實(shí)現(xiàn)大容量信息的傳輸。39393.2.2 DWDM的組成的組成 1.DWDM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理的基本結(jié)構(gòu)和工作原理DWDM系統(tǒng)主要由六部分組成，即光發(fā)射機(jī)、光中繼光發(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)放大器、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和光纖光纖。在發(fā)送端，光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)首先將來(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)光波轉(zhuǎn)發(fā)器光波轉(zhuǎn)發(fā)器

25、(OTU)轉(zhuǎn)換為G.692定義的穩(wěn)定的特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，然后利用光合波器光合波器將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成多通路光信號(hào)，經(jīng)光功率放大器光功率放大器放大后送入光纖信道。4040圖3-10 DWDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)41 41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(xiàn)路損耗，從而延長(zhǎng)通信距離。目前一般使用目前一般使用EDFA，而且必須采用增益平坦技術(shù)增益平坦技術(shù)使EDFA對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)具有相同的增益。在接收端在接收端，經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號(hào)由光前置放光前置放大器放大大器放大后，利用分波器分波器從主信道的光信號(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

26、的非特定波長(zhǎng)的光信號(hào)。接收機(jī)不但要滿(mǎn)足一般接收機(jī)對(duì)光信號(hào)靈敏度和過(guò)載功率等參數(shù)的要求，而且要能承受有一定光噪聲的信號(hào)，要有足夠的電帶寬性能。4242光監(jiān)控信道光監(jiān)控信道主要用于監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)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s (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，從接收到的光信號(hào)中分離出光監(jiān)控信號(hào)。 另外，幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管所用的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)網(wǎng)管所用的開(kāi)銷(xiāo)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)是利用光監(jiān)控信號(hào)是利用EDFA工作波段以外的波長(zhǎng)工作波段以外的波長(zhǎng)，因此光監(jiān)控信號(hào)不能通過(guò)光監(jiān)控信號(hào)不能通過(guò)EDFA，只能在EDFA的

27、后面插入后面插入，在EDFA的前面取出前面取出。4343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(xiāo)字節(jié)到其他節(jié)點(diǎn)，或者接收其他節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)對(duì)DWDM系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)(如TMN)相連。44442.DWDM的基本構(gòu)成的基本構(gòu)成DWDM系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有雙纖單向傳輸雙纖單向傳輸、單纖雙單纖雙向傳輸向傳輸和光分路插入傳輸光分路插入傳輸三種基本形式。雙纖單向雙纖單向DWDM傳輸傳輸是指所有光通路在一根光纖上同時(shí)沿同一方向傳送。 在發(fā)送端在發(fā)送端，將具有不同波長(zhǎng)1,2,n的載有各種信息的已調(diào)光信號(hào)經(jīng)光復(fù)用器組合在一起，并在一根光纖中單

28、向傳輸。在接收端在接收端，通過(guò)解復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)，完成多路光信號(hào)的傳輸。由于各信號(hào)是通過(guò)不同光波長(zhǎng)攜帶的，因此互相間不會(huì)產(chǎn)生干擾。同理，反方向同理，反方向的信息通過(guò)另一根光纖傳輸。的信息通過(guò)另一根光纖傳輸。4545圖3-11 雙纖單向DWDM傳輸4646 單纖雙向單纖雙向DWDM傳輸傳輸是指光通路在一根光纖上同時(shí)沿光通路在一根光纖上同時(shí)沿兩個(gè)不同的方向傳送兩個(gè)不同的方向傳送，所有波長(zhǎng)是相互分開(kāi)的，以實(shí)現(xiàn)雙向全雙工的通信。4747 雙纖單向雙纖單向DWDM傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但所使用的光纖和線(xiàn)路放大器的數(shù)量較多。 單纖雙向單纖雙向DWDM傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用相

29、對(duì)要求較高，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用雙向DWDM傳輸系統(tǒng)時(shí)需考慮幾個(gè)關(guān)鍵因素， 如為抑制多通道干擾，須注意如為抑制多通道干擾，須注意光反射的影響、雙向通道間的隔離、串?dāng)_的類(lèi)型和數(shù)值、兩個(gè)方向的功率電平值和相互的依賴(lài)性、光監(jiān)控信道傳輸和自動(dòng)功率關(guān)斷等問(wèn)題，同時(shí)還必須使用雙向光纖放大器必須使用雙向光纖放大器。 雖然單纖雙向單纖雙向DWDM傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，但與雙纖單向DWDM傳輸系統(tǒng)相比，可以減少光纖和線(xiàn)路放大器的使用數(shù)量，降低系統(tǒng)的成本降低系統(tǒng)的成本。4848光分路插入傳輸光分路插入傳輸結(jié)構(gòu)如圖。 兩端都需要一組復(fù)用復(fù)用/解復(fù)用器解復(fù)用器MD，通過(guò)解復(fù)用器將光信號(hào)1、2從線(xiàn)路中分出來(lái)，并且利用復(fù)

30、用器將光信號(hào)3、4插入到線(xiàn)路中進(jìn)行傳輸。 通過(guò)各波長(zhǎng)光信號(hào)的合波和分波合波和分波實(shí)現(xiàn)信息的上上/下通路下通路，這樣就可以根據(jù)光纖通信線(xiàn)路沿線(xiàn)的業(yè)務(wù)量分布，合理地安排插入或分出信號(hào)，如哪些信號(hào)是本地區(qū)內(nèi)使用的，哪些信號(hào)是跨地區(qū)使用的等。49493.DWDM系統(tǒng)中的主要設(shè)備系統(tǒng)中的主要設(shè)備在DWDM系統(tǒng)中使用的主要設(shè)備有DWDM激光器激光器、光光波復(fù)用器、光接收器和光放大器波復(fù)用器、光接收器和光放大器等。(1)DWDM激光器激光器。選用1550 nm波段的高分辨率或窄高分辨率或窄帶激光器帶激光器。當(dāng)信號(hào)沿光纖傳輸時(shí)，光信號(hào)的傳輸功耗小，能保證盡可能長(zhǎng)的傳輸距離和信號(hào)完整性。(2)光波復(fù)用器光波復(fù)用

31、器。它是DWDM系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備最關(guān)鍵的設(shè)備。從原理上說(shuō)，光復(fù)用器是雙向可逆光復(fù)用器是雙向可逆的，若將一個(gè)光復(fù)用器的輸入和輸出調(diào)換過(guò)來(lái)，則就是解復(fù)用器解復(fù)用器。5050(3)光接收器光接收器。負(fù)責(zé)檢測(cè)進(jìn)入的光波信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為一種適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)為一種適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)，以便接收設(shè)備處理。(4)光放大器光放大器。用來(lái)提升光信號(hào)，補(bǔ)償補(bǔ)償由于長(zhǎng)距離傳輸而導(dǎo)致光信號(hào)功耗的衰減光信號(hào)功耗的衰減。51 513.2.3 DWDM關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括三個(gè)方面，即光源技術(shù)、光源技術(shù)、光濾波技術(shù)光濾波技術(shù)、光放大技術(shù)。光放大技術(shù)。1.光源技術(shù)光源技術(shù)光源技術(shù)是DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵要素之一，

32、光源特性的光源特性的優(yōu)劣直接影響到優(yōu)劣直接影響到DWDM系統(tǒng)的傳輸性能。系統(tǒng)的傳輸性能。DWDM系統(tǒng)同時(shí)傳輸多個(gè)光信道的信號(hào)，每個(gè)信道采用不同的波長(zhǎng)，且波每個(gè)信道采用不同的波長(zhǎng)，且波長(zhǎng)間的間隔很小，長(zhǎng)間的間隔很小，因此對(duì)光源有著較高的要求。5252 為避免不同波長(zhǎng)信道的互相干擾，即要求激光器的輸要求激光器的輸出波長(zhǎng)是標(biāo)準(zhǔn)的和穩(wěn)定的出波長(zhǎng)是標(biāo)準(zhǔn)的和穩(wěn)定的。 另外，由于采用了光放大器，因此DWDM系統(tǒng)的無(wú)再生中繼距離可大大延長(zhǎng)。 例如，SDH系統(tǒng)的再生距離一般為系統(tǒng)的再生距離一般為50 km60 km，由再生器進(jìn)行整形、定時(shí)和再生，恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)繼續(xù)傳輸；而DWDM系統(tǒng)每隔系統(tǒng)每隔80 km采用一

33、個(gè)采用一個(gè)EDFA，它只對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，沒(méi)有整形和定時(shí)功能。在進(jìn)行500 km600 km的傳輸后才進(jìn)行光/電再生，因此需要延長(zhǎng)光源的色散受限距離，將其提高到600 km以上。DWDM系統(tǒng)中光源的突出特點(diǎn)是有比較大的色散容納值和標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長(zhǎng)。5353DWDM系統(tǒng)中常用的光源主要有分布反饋激光器分布反饋激光器(DFB)、量子阱、量子阱(QW)半導(dǎo)體激光器、摻鉺光纖激光器半導(dǎo)體激光器、摻鉺光纖激光器、波波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。5454(1)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單縱模激光器(SLM)，其產(chǎn)生單縱模的機(jī)制是利用布拉格反射原理。其優(yōu)點(diǎn)如下：動(dòng)態(tài)單縱模窄

34、線(xiàn)寬振蕩。由于DFB激光器中光柵的柵距很小，形成一個(gè)微型的諧振腔諧振腔，對(duì)波長(zhǎng)具有良好的選擇性，因此光波譜線(xiàn)寬度很窄光波譜線(xiàn)寬度很窄，并能在高速調(diào)制下保持單高速調(diào)制下保持單縱模振蕩縱模振蕩。 波長(zhǎng)穩(wěn)定性好。DFB激光器中的光柵有助于將信號(hào)鎖定在所需的工作波長(zhǎng)上，且其溫度漂移很小，約為0.08 nm/。5555圖3-14 布拉格反射5656 (2)量子阱量子阱。量子阱(QW)半導(dǎo)體激光器是一種窄帶隙有源區(qū)夾在寬帶隙半導(dǎo)體材料中間或交替重疊的半導(dǎo)體激光器，是極有發(fā)展前途的一種激光器。具有如下優(yōu)點(diǎn)：5757閾值電流低閾值電流低。由于其中“阱”的作用，使電子和空穴被限制在很薄的有源區(qū)內(nèi)，造成有源區(qū)內(nèi)粒

35、子數(shù)反轉(zhuǎn)濃度很高，大大降低了閾值電流，其閾值電流低密度可降至雙異質(zhì)結(jié)激光器的1/3和1/5。譜線(xiàn)寬度很窄譜線(xiàn)寬度很窄。與雙異質(zhì)結(jié)激光器相比，其譜線(xiàn)寬度可縮小一倍。溫度靈敏度低溫度靈敏度低。調(diào)制速度快。頻率啁啾小，動(dòng)態(tài)單縱模特性好頻率啁啾小，動(dòng)態(tài)單縱模特性好，橫?？刂颇芰?qiáng)。5858(3)摻鉺光纖激光器摻鉺光纖激光器。其利用光纖光柵技術(shù)光纖光柵技術(shù)，把摻鉺光纖在相隔一定長(zhǎng)度的兩處接入光柵，兩光柵之間相當(dāng)于諧兩光柵之間相當(dāng)于諧振腔，振腔，光波的傳輸由光纖承擔(dān)。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，因此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(xiàn)寬窄、功

36、率高和噪聲低的激光。 圖3-15 摻鉺光纖激光器5959摻鉺光纖激光器摻鉺光纖激光器具有如下優(yōu)點(diǎn)： 輸出激光的穩(wěn)定性及光譜純度均優(yōu)于半導(dǎo)體激光器。 輸出光功率較高，可達(dá)到10mW以上，并且噪聲低。 譜線(xiàn)寬度極窄，可做到2.5kHz，并且有較寬的調(diào)諧范圍，其值可達(dá)50nm。6060 (4)波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器可以根據(jù)需要進(jìn)行光波長(zhǎng)的改變。 改變波長(zhǎng)的方法之一是通過(guò)改變注入電流通過(guò)改變注入電流，使發(fā)光材料的折射率發(fā)射改變，從而在一定范圍內(nèi)改變和控制激光器的輸出波長(zhǎng)。 其主要考慮的性能指標(biāo)是波長(zhǎng)調(diào)諧速度波長(zhǎng)調(diào)諧速度和波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。61 612.光濾波技術(shù)光

37、濾波技術(shù)光濾波器只允許特定波長(zhǎng)只允許特定波長(zhǎng)(頻率頻率)的光順利通過(guò)的光順利通過(guò)，也稱(chēng)為濾光器。如果通過(guò)它的波長(zhǎng)波長(zhǎng)(頻率頻率)可以改變可以改變，則稱(chēng)為波長(zhǎng)可可調(diào)諧光濾波器調(diào)諧光濾波器。光濾波器在DWDM系統(tǒng)和全光交換系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 最典型的一種可調(diào)諧光濾波器可調(diào)諧光濾波器是F-P光濾波器光濾波器，其基本原理如圖。6262圖3-16 F-P光濾波器6363三種介質(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F-P光濾波器腔體光濾波器腔體。 諧振腔的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，材料折射率為n，當(dāng)光波以入射角度入射左鏡子時(shí)，其中部分的入射光透過(guò)鏡子射向右鏡子，光波在右鏡子處部分透射(T1)，

38、部分反射。同理，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處又一次部分透射(T2)，部分反射，這樣一直持續(xù)下去，以至于右鏡子處有無(wú)數(shù)多的透射波右鏡子處有無(wú)數(shù)多的透射波。與激光的相干長(zhǎng)度相比，鏡子間的距離非常小，所有這些波可以看做是來(lái)自同一相干激光光源相干激光光源。6464 如果這些波之間的相位差為2的整數(shù)倍即同相同相，那么它們相干相加后都將發(fā)送出去。也就是說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)反射鏡之間往返傳輸后的相位變化量是2的整數(shù)倍時(shí)，即(3.1)該波長(zhǎng)的光被通過(guò)。在式(3.1)中，m為正整數(shù)。一般情況下，當(dāng)m取定后，確定波長(zhǎng)的因素是確定波長(zhǎng)的因素是L、n和和，通過(guò)設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)這三個(gè)參

39、數(shù)，即這三個(gè)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的可調(diào)諧可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的可調(diào)諧。6565實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)DWDM復(fù)用復(fù)用/解復(fù)用的濾波器技術(shù)解復(fù)用的濾波器技術(shù)是DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)結(jié)合結(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)亩鄠€(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分解后分解后送入不同的接收機(jī)。 復(fù)用復(fù)用/解復(fù)用濾波器解復(fù)用濾波器也稱(chēng)為光合波器光合波器/分波器分波器。從原理上說(shuō)，該器件的光路是互逆的，只要將分波器的輸入端和輸出端反過(guò)來(lái)使用就是合波器。 光波分復(fù)用光波分復(fù)用/解復(fù)用器性能的優(yōu)劣解復(fù)用器性能的優(yōu)劣對(duì)對(duì)DWDM系統(tǒng)的傳系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量有著決定性的影響，輸質(zhì)量有著決定性的影響，DWDM

40、系統(tǒng)對(duì)其性能的要求是損耗及其偏差要小，信道間的串?dāng)_要小，通帶損耗要平坦，偏振相關(guān)性要低等。6666 常用的光波分復(fù)用/解復(fù)用器：光柵型光波分復(fù)用器光柵型光波分復(fù)用器 介質(zhì)膜濾波器型光波分復(fù)用器介質(zhì)膜濾波器型光波分復(fù)用器(1)光柵型光波分復(fù)用器光柵型光波分復(fù)用器。利用色散原理利用色散原理，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，或者使入射的多個(gè)不同波長(zhǎng)的光聚集為復(fù)合光。 含有多波長(zhǎng)的光信號(hào)入射聚焦在光柵上，由于光柵對(duì)不同波長(zhǎng)光的衍射角不同，因此把復(fù)合光信號(hào)分解成不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，再經(jīng)透鏡聚焦后分別注入每根輸出光纖上。若使用凹面光柵則可省去聚焦透鏡，并且該器件的光路是可逆的。6767圖3-1

41、7 光柵型光波分復(fù)用器6868 (2)介質(zhì)膜濾波器型光波分復(fù)用器介質(zhì)膜濾波器型光波分復(fù)用器。利用多層介質(zhì)膜的利用多層介質(zhì)膜的濾光作用選擇波長(zhǎng)，濾光作用選擇波長(zhǎng)，使某波長(zhǎng)的光通過(guò)，其他波長(zhǎng)的光被阻止。 按照設(shè)計(jì)要求，介質(zhì)膜濾波器由多層不同折射率的介質(zhì)膜組合而成，每層的厚度為1/4波長(zhǎng)，用一層為高折射率高折射率的介質(zhì)膜的介質(zhì)膜和一層為一層為低折射率低折射率的介質(zhì)膜的介質(zhì)膜相間組成。當(dāng)光入射到高折射率層時(shí)，反射光不產(chǎn)生相移，而入射到低折射率層時(shí)，反射光經(jīng)歷180的相移，6969圖3-18 介質(zhì)膜濾波器7070由于該層的厚度為波長(zhǎng)的1/4(90)，因此經(jīng)低折射率層反射的光經(jīng)歷光經(jīng)歷360的相移的相移與

42、經(jīng)高折射率層反射的光經(jīng)高折射率層反射的光同相疊加同相疊加。 這樣，在中心波長(zhǎng)附近各層的反射光疊加，在濾波器輸入面形成很強(qiáng)的反射光，而在高反射區(qū)之外，反射光突然降低，大部分光成為透射光。 由此可使某一波長(zhǎng)范圍呈帶通狀態(tài)，對(duì)其余波長(zhǎng)范圍使某一波長(zhǎng)范圍呈帶通狀態(tài)，對(duì)其余波長(zhǎng)范圍呈帶阻狀態(tài)，呈帶阻狀態(tài)，從而形成所要求的濾波特性濾波特性，起到解復(fù)用解復(fù)用的作用。將多個(gè)波長(zhǎng)的濾波器組合起來(lái)，可構(gòu)成所需信道數(shù)的解復(fù)用器。71 713.光放大技術(shù)光放大技術(shù)由于光纖傳輸損耗等因素的影響，限制了光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離。光放大器的出現(xiàn)，使光信號(hào)傳輸?shù)闹欣^放大問(wèn)題得到了有效解決信號(hào)傳輸?shù)闹欣^放大問(wèn)題得到了有效解決。正

43、是光放大器的商用化，促使DWDM系統(tǒng)迅速發(fā)展系統(tǒng)迅速發(fā)展。 光放大器光放大器是一種不需要經(jīng)過(guò)光/電/光變換而直接對(duì)光信直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大號(hào)進(jìn)行放大的有源器件有源器件，能高效地補(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。 光放大器不但可以對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)還具有還具有實(shí)實(shí)時(shí)、高增益、寬頻帶、在線(xiàn)、低噪聲、低損耗時(shí)、高增益、寬頻帶、在線(xiàn)、低噪聲、低損耗的全光放大全光放大功能功能，是長(zhǎng)距離、大容量和高速率光通信系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵器件。7272光放大器在DWDM系統(tǒng)中主要有三種用途：一是一是在發(fā)發(fā)射機(jī)端射機(jī)端，用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)的功率，稱(chēng)為功率功率放大放大；二是二是在接收機(jī)端接

44、收機(jī)端，用作光預(yù)放大器以提高光接收機(jī)的靈敏度，稱(chēng)為前置放大前置放大；三是三是在光纖線(xiàn)路中，用作中繼中繼放大器放大器以補(bǔ)償傳輸損耗和延長(zhǎng)傳輸距離，稱(chēng)為中繼放大中繼放大或線(xiàn)路放大。在DWDM系統(tǒng)中，應(yīng)用最多的是摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)。EDFA具有高增益、低噪聲、大輸出功率和寬頻具有高增益、低噪聲、大輸出功率和寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)帶等優(yōu)點(diǎn)，為確保傳輸質(zhì)量，DWDM系統(tǒng)中需要增益平坦增益平坦和增益鎖定的和增益鎖定的EDFA。7373 增益平坦度增益平坦度(GF)是DWDM系統(tǒng)對(duì)EDFA的一個(gè)特殊要求，GF是指在可用的增益通帶內(nèi)，最大增益波長(zhǎng)點(diǎn)的增益最大增益波長(zhǎng)點(diǎn)的增益與與最小增益波長(zhǎng)點(diǎn)的增益

45、最小增益波長(zhǎng)點(diǎn)的增益之差之差。顯然，GF的值越小越好的值越小越好。 各信道的增益相差較大。在經(jīng)過(guò)多級(jí)EDFA級(jí)聯(lián)后，這個(gè)差值會(huì)積累得越來(lái)越大，以至于在接收端增益大的接收端增益大的波長(zhǎng)信道的信號(hào)可能會(huì)使接收機(jī)的輸入過(guò)載接收機(jī)的輸入過(guò)載，而增益小的增益小的波長(zhǎng)信道可能因信噪比達(dá)不到要求而使信號(hào)淹沒(méi)信號(hào)淹沒(méi)，致使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。 增益均衡技術(shù)增益均衡技術(shù)可以改善改善EDFA的增益平坦性的增益平坦性，其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)改善增益的不均勻性。 隨著DWDM系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)放大器的增益平坦技術(shù)增益平坦技術(shù)提出了更高的要求，需要EDFA具有自動(dòng)增益控制自動(dòng)增益控制功能。74

46、743.2.4 DWDM網(wǎng)絡(luò)特性及保護(hù)網(wǎng)絡(luò)特性及保護(hù) DWDM系統(tǒng)最基本的組網(wǎng)方式有三種：點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)、點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)、鏈形組網(wǎng)和環(huán)形組網(wǎng)鏈形組網(wǎng)和環(huán)形組網(wǎng)，由此可以組合出其他較為復(fù)雜的網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)形式。DWDM系統(tǒng)線(xiàn)路保護(hù)的方式線(xiàn)路保護(hù)的方式主要有兩種：一種是基于單個(gè)波長(zhǎng)在單個(gè)波長(zhǎng)在SDH層實(shí)施的層實(shí)施的11或或1 n的保護(hù)的保護(hù)；另一種是基于于光復(fù)用段光復(fù)用段保護(hù)保護(hù)(OMSP)，在光路上同時(shí)對(duì)合路信號(hào)進(jìn)行保合路信號(hào)進(jìn)行保護(hù)護(hù)。此外，還有基于環(huán)網(wǎng)的保護(hù)環(huán)網(wǎng)的保護(hù)。7575圖3-19 DWDM系統(tǒng)的組網(wǎng)方式76761.基于單個(gè)波長(zhǎng)的保護(hù)基于單個(gè)波長(zhǎng)的保護(hù)基于單個(gè)波長(zhǎng)在SDH層實(shí)施的11保護(hù)系統(tǒng)，

47、所有的所有的系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)備SDH終端、波分復(fù)用器終端、波分復(fù)用器/解復(fù)用器、線(xiàn)路光放大器解復(fù)用器、線(xiàn)路光放大器以及光纜線(xiàn)路以及光纜線(xiàn)路等都需要有備份需要有備份，SDH信號(hào)在發(fā)送端被永久地橋接在工作系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，在接收端監(jiān)視從這兩個(gè)DWDM系統(tǒng)收到的SDH信號(hào)狀態(tài)，并選擇更合適的信號(hào)。這種方式的可靠性比較高可靠性比較高，但成本也比較高成本也比較高。7777圖3-20 基于單個(gè)波長(zhǎng)在SDH層實(shí)施的11保護(hù)7878圖3-21 基于單個(gè)波長(zhǎng)在SDH層實(shí)施的1 n保護(hù)79792.基于單個(gè)波長(zhǎng)同一基于單個(gè)波長(zhǎng)同一DWDM系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)1 n保護(hù)保護(hù) 同一DWDM系統(tǒng)內(nèi)1 n保護(hù)是指在同一DWDM系統(tǒng)內(nèi)，

48、有n個(gè)波長(zhǎng)通道個(gè)波長(zhǎng)通道作為工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)，1個(gè)波長(zhǎng)通路個(gè)波長(zhǎng)通路作為保護(hù)系保護(hù)系統(tǒng)。統(tǒng)。 考慮到實(shí)際系統(tǒng)中光纖和光纜的可靠性比設(shè)備的可靠性要差，它只對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)只對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，而不對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行保護(hù).80802.光復(fù)用段保護(hù)光復(fù)用段保護(hù)(OMSP)這種技術(shù)只在光路上進(jìn)行只在光路上進(jìn)行11保護(hù)保護(hù)，而不對(duì)終端線(xiàn)路進(jìn)行保護(hù)。 在發(fā)送端和接收端發(fā)送端和接收端分別使用1 2光分路器和光開(kāi)關(guān)，在發(fā)送端發(fā)送端對(duì)合路的光信號(hào)進(jìn)行分離光信號(hào)進(jìn)行分離，而在接收端接收端對(duì)光信號(hào)光信號(hào)進(jìn)行選路進(jìn)行選路。在這種保護(hù)系統(tǒng)中，只有光纜和DWDM的線(xiàn)路系統(tǒng)是備份的，而DWDM系統(tǒng)終端站的SDH終端和復(fù)用器是沒(méi)有備用的。

49、 在實(shí)際系統(tǒng)中，也可以用M 2的耦合器代替復(fù)用器和1 2分路器，相對(duì)于11保護(hù)，減少了成本。OMSP只有在獨(dú)立的兩條光纜中實(shí)施才有實(shí)際意義。81 81圖3-22 光復(fù)用段保護(hù)82823.2.5 DWDM新技術(shù)及其發(fā)展新技術(shù)及其發(fā)展 DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)已逐漸成熟，目前DWDM技術(shù)呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢(shì)：(1) 更高的通道速率更高的通道速率。DWDM系統(tǒng)的通道速率由2.5 Gb/s發(fā)展到目前的10 Gb/s，基于40 Gb/s速率的DWDM系統(tǒng)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)日漸成熟。(2) 更多波長(zhǎng)復(fù)用數(shù)量更多波長(zhǎng)復(fù)用數(shù)量。早期的DWDM系統(tǒng)多用于8/16/32個(gè)波長(zhǎng)，通道間隔為100 GHz，工作波長(zhǎng)位于

50、C波段。隨著技術(shù)的發(fā)展，DWDM系統(tǒng)的各種波長(zhǎng)可覆蓋C波段和L波段，通道間隔為50 GHz。8383(3) 超長(zhǎng)的全光距離傳輸超長(zhǎng)的全光距離傳輸。通過(guò)提高全光傳輸?shù)木嚯x，減少電再生點(diǎn)的數(shù)量，可降低建網(wǎng)的初始成本和運(yùn)營(yíng)成本。 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)采用系統(tǒng)采用EDFA來(lái)延長(zhǎng)無(wú)電中繼傳輸距來(lái)延長(zhǎng)無(wú)電中繼傳輸距離，離，目前，通過(guò)分布式拉曼放大器、超強(qiáng)前向糾錯(cuò)技術(shù)分布式拉曼放大器、超強(qiáng)前向糾錯(cuò)技術(shù)(FEC)、色散管理技術(shù)、光均衡技術(shù)以及高效調(diào)制技術(shù)、色散管理技術(shù)、光均衡技術(shù)以及高效調(diào)制技術(shù)等，無(wú)電中繼傳輸距離可由600 km擴(kuò)展到2000 km以上。8484(4) 從點(diǎn)到點(diǎn)從點(diǎn)到點(diǎn)WDM走向全光網(wǎng)絡(luò)

51、走向全光網(wǎng)絡(luò) 普通的點(diǎn)到點(diǎn)普通的點(diǎn)到點(diǎn)DWDM系統(tǒng)系統(tǒng)主要由光終端復(fù)用器光終端復(fù)用器(OTM)組成，盡管有超大的傳輸容量，但僅提供了原始的傳輸帶寬，組網(wǎng)能力不靈活組網(wǎng)能力不靈活。 隨著電交叉系統(tǒng)電交叉系統(tǒng)的不斷發(fā)展，節(jié)點(diǎn)容量的不斷擴(kuò)大，點(diǎn)點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)到點(diǎn)組網(wǎng)已無(wú)法跟上已無(wú)法跟上網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路容量的增長(zhǎng)速度網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路容量的增長(zhǎng)速度，進(jìn)一步的擴(kuò)容希望轉(zhuǎn)向光節(jié)點(diǎn)光節(jié)點(diǎn)，即光分叉復(fù)用器光分叉復(fù)用器(OADM)和光交叉光交叉連接器連接器(OXC)。 通過(guò)OADM可構(gòu)成鏈型和環(huán)型光網(wǎng)絡(luò)鏈型和環(huán)型光網(wǎng)絡(luò)，OXC是下一代光通信的路由交換機(jī)，通過(guò)OADM和OXC可組建更復(fù)雜的環(huán)型光網(wǎng)絡(luò)。8585(5) IPove

52、rDWDM技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展 Internet骨干網(wǎng)的帶寬增長(zhǎng)迅猛，如果不采用DWDM技術(shù)，那么僅Internet的設(shè)計(jì)流量就會(huì)占滿(mǎn)整個(gè)單波長(zhǎng)光纖系統(tǒng)的容量。 IPoverDWDM技術(shù)將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信的主要技術(shù)。技術(shù)將是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信的主要技術(shù)。8686 由于光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)會(huì)受到損耗和色散損耗和色散等因素的影響，因此限制限制了光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離傳輸距離。為保證傳輸質(zhì)量，長(zhǎng)途光纖通信系統(tǒng)需要利用再生中繼器再生中繼器。 光放大器光放大器的出現(xiàn)，使光信號(hào)傳輸?shù)闹欣^放大問(wèn)題得到了有效解決。3.3 光放大技術(shù)及光放大器光放大技術(shù)及光放大器8787 光放大器可直接直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大放大，能高效

53、地補(bǔ)償光功率在光纖傳輸中的衰減，克服光纖損耗對(duì)通信系統(tǒng)傳輸距離的限制，是長(zhǎng)距離、大容量和高速率的光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。 目前，光放大器在光纖通信系統(tǒng)最重要的應(yīng)用光放大器在光纖通信系統(tǒng)最重要的應(yīng)用就是促使了WDM技術(shù)走向?qū)嵱没夹g(shù)走向?qū)嵱没?按工作原理分類(lèi)，與光纖通信系統(tǒng)有關(guān)的光放大器主要有：半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器(SOA) 非線(xiàn)性光纖放大器非線(xiàn)性光纖放大器 摻雜光纖放大器摻雜光纖放大器88881.半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器由半導(dǎo)體材料制成由半導(dǎo)體材料制成，與半導(dǎo)體激光器與半導(dǎo)體激光器的工作原理相同的工作原理相同，利用能級(jí)間躍遷的受激能級(jí)間躍遷的受激現(xiàn)象進(jìn)行放大放大。 若

54、將半導(dǎo)體激光器兩端的反射消除，即為半導(dǎo)體行波放大器，當(dāng)偏置電流低于振蕩閾值時(shí)，激光二極管就能對(duì)輸入的相干光實(shí)現(xiàn)光放大光放大。 半導(dǎo)體光放大器覆蓋了1300 nm1600 nm的頻段，可用于1310 nm窗口窗口、1550 nm窗口，且用于DWDM系統(tǒng)中時(shí)無(wú)無(wú)需增益鎖定需增益鎖定。 它不僅可以作為光放大器的一種選擇方案，還可以促成1310 nm窗口DWDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。8989 半導(dǎo)體光放大器的半導(dǎo)體光放大器的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作工藝成熟、成本低、壽命長(zhǎng)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作工藝成熟、成本低、壽命長(zhǎng),易于同其他光器件集成易于同其他光器件集成以及功耗低功耗低等； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 噪聲和串?dāng)_

55、較大噪聲和串?dāng)_較大，功率較低功率較低，放大器的增益受偏振的影響較大，與光纖的耦合損耗較大耦合損耗較大，穩(wěn)定性較差穩(wěn)定性較差等，影響了其在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。90902. 非線(xiàn)性光纖放大器非線(xiàn)性光纖放大器非線(xiàn)性光纖放大器包括受激拉曼散射光纖放大器受激拉曼散射光纖放大器(FRA)和受激布里淵散射光纖放大器受激布里淵散射光纖放大器(FBA)。(1)受激拉曼散射光纖放大器受激拉曼散射光纖放大器 FRA是利用光纖中的非線(xiàn)性效應(yīng)非線(xiàn)性效應(yīng)受激拉曼散射構(gòu)成的，它將一小部分入射光功率轉(zhuǎn)移到頻率比其低的斯托克斯波上，若一弱信號(hào)與一強(qiáng)泵浦光同時(shí)在光纖中傳輸，則可使弱信號(hào)波長(zhǎng)置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，弱信號(hào)光即

56、可以得到放大。91 91受激拉曼散射光纖放大器受激拉曼散射光纖放大器FRA的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)如下：增益介質(zhì)為普通光纖，與光纖系統(tǒng)具有良好的兼容性與光纖系統(tǒng)具有良好的兼容性。 增益波長(zhǎng)由泵浦光波長(zhǎng)決定增益波長(zhǎng)由泵浦光波長(zhǎng)決定，不受其他因素的限制。不受其他因素的限制。 只要泵浦源的波長(zhǎng)適當(dāng)泵浦源的波長(zhǎng)適當(dāng)，理論上可實(shí)現(xiàn)任意波長(zhǎng)光信號(hào)任意波長(zhǎng)光信號(hào)的放大的放大，這一特點(diǎn)使得FRA可以放大EDFA所能放大的波段，且使用多個(gè)泵浦源還可得到比EDFA寬得多的增益帶寬(EDFA受能級(jí)躍遷機(jī)制所限，增益帶寬只有80 nm)，對(duì)于開(kāi)發(fā)光纖的整個(gè)低損耗區(qū)(波長(zhǎng)為1270 nm1670 nm)具有無(wú)可替代的作用。噪聲系數(shù)

57、很低噪聲系數(shù)很低，與EDFA連用時(shí)可擴(kuò)展光信號(hào)放大的頻帶。9292(2)受激布里淵散射光纖放大器受激布里淵散射光纖放大器 FBA FBA是利用光纖中的非線(xiàn)性效應(yīng)受激布里淵散射受激布里淵散射構(gòu)成的，其缺點(diǎn)是工作頻帶較窄缺點(diǎn)是工作頻帶較窄，難以應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)，一般制作成前置放大器一般制作成前置放大器以提高光纖通信系統(tǒng)的接收靈敏度。93933.摻雜光纖放大器摻雜光纖放大器摻雜光纖放大器是利用稀土金屬元素稀土金屬元素作為激光工作物作為激光工作物質(zhì)質(zhì)的一種放大器。 將稀土元素注入到光纖纖芯中，即形成一種特殊的光纖，它在泵浦光源的作用下可直接對(duì)某一波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行放大。 容納雜質(zhì)的光纖為基質(zhì)光纖，可以

58、是石英光纖,也可以是氟化物光纖。用作摻雜激光工作物質(zhì)的均為鑭系(LA)稀土元素，如鉺(Er)、釹(Nd)、鐠(Pr)和銩(Tm)等。在在WDM系系統(tǒng)中，應(yīng)用最多的就是統(tǒng)中，應(yīng)用最多的就是摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)。94941)EDFA的工作原理的工作原理?yè)姐s光纖中的鉺離子Er3所處的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，其只能處在一些分立的分立的能級(jí)能級(jí)上。 Er3有3個(gè)工作能級(jí)：基態(tài)E1、亞穩(wěn)態(tài)E2、激發(fā)態(tài)E3。當(dāng)在摻鉺光纖中傳輸?shù)墓庾幽芰颗cEr3的某兩能級(jí)間的能量差相等時(shí)， Er3就會(huì)與光子發(fā)生作用，產(chǎn)生受激輻射受激輻射和受激吸收受激吸收效應(yīng)。 （受激輻射受激輻射是指與光子相互作用后Er3從高

59、能級(jí)高能級(jí)躍遷到低能級(jí)低能級(jí)，并發(fā)射出與激發(fā)光子完全相同的光子；受激吸收受激吸收是指與光子相互作用后Er3從低能級(jí)低能級(jí)躍遷到高能級(jí)高能級(jí)，并吸收激發(fā)光子）9595在泵浦光源的作用下在泵浦光源的作用下?lián)姐s光纖中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，在信號(hào)光的激勵(lì)下產(chǎn)生受激輻射，從而使光信號(hào)得到放大。 在未受到光激勵(lì)未受到光激勵(lì)的情況下， Er3處在基態(tài)基態(tài)上。 當(dāng)用足夠強(qiáng)的泵浦光激發(fā)足夠強(qiáng)的泵浦光激發(fā)摻鉺光纖時(shí)，大部分處于基態(tài)的Er3獲得了能量就躍遷到高能級(jí)激發(fā)態(tài)躍遷到高能級(jí)激發(fā)態(tài)上，而Er3在激發(fā)態(tài)能級(jí)不穩(wěn)定不穩(wěn)定，會(huì)迅速無(wú)輻射(即不釋放光子)地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)上， Er3在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上的壽命較長(zhǎng)，

60、很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間產(chǎn)生離子數(shù)反轉(zhuǎn)，即處于亞穩(wěn)態(tài)上Er3的數(shù)量比處于基態(tài)上Er3的數(shù)量多。9696 當(dāng)信號(hào)光通過(guò)摻鉺光纖時(shí)，亞穩(wěn)態(tài)上的Er3發(fā)生受激受激輻射輻射，并產(chǎn)生大量與信號(hào)光子完全相同的光子與信號(hào)光子完全相同的光子，從而大大增加了信號(hào)光子數(shù)，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的放大作用放大作用。 處于亞穩(wěn)態(tài)上的亞穩(wěn)態(tài)上的Er3除了產(chǎn)生受激輻射受激輻射外，還會(huì)有一部分Er3產(chǎn)生自發(fā)輻射躍遷到基態(tài)自發(fā)輻射躍遷到基態(tài)，發(fā)射出與信號(hào)光不同發(fā)射出與信號(hào)光不同的光子的光子，并在傳輸中不斷放大，從而形成自發(fā)輻射噪聲自發(fā)輻射噪聲。因此，當(dāng)輸入光功率較低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。選擇泵浦波長(zhǎng)的原則選擇泵浦波長(zhǎng)的原則是泵浦工作頻