《光纤通信系统》课件-13第七章 光波分复用技术

第七章光波分复用技术光纤通信系统业务种类：话音数据宽带多媒体容量知识回顾光纤通信系统影响光纤通信容量的因素有哪些？

色散、损耗色散-----传输速率损耗-----传输距离影响影响问题回顾光纤通信系统解决方案1提高单信道速率2.5Gb/s10Gb/s40Gb/s160Gb/s?光纤通信系统解决方案2扩展光载波的数量1310nm1550nm(更多)？光纤通信系统0.91.01.11.21.31.41.51.61.72.01.51.00.50(dB/km)(m)12THz15THz

单模光纤频带利用示意图光纤通信系统波分复用器件波分复用的技术特点波分复用的系统应用

波分复用的定义与工作原理本节内容光纤通信系统波分复用（WDM：WavelengthDivisionMultiplexing）是在一根光纤中同时传输多波长光信号的一种技术。

什么是波分复用？WDMl0数据

话音l1lnλ2..l0数据

话音单波长系统波分复用系统光纤通信系统利用波分复用器（合波器）在发送端将不同波长的信息光载波合并在一起送入一根光纤进行传输，在接收端，再由另一波分复用器（分波器）将不同的光载波分开。波分复用的原理合波器分波器λ1λ2λ3λnλ1λ2λ3λn光纤通信系统波分复用的本质模拟载波通信系统中扩容采用频分复用在一根电缆中用不同频率的载波同时传输若干个信道的信号

光通信系统中扩容采用波分复用在一根光纤中用不同波长的光载波同时传输若干个信道的信号光纤通信系统

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波分复用器光发送器光接收器光缆多路光波复用单纤传输12

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端B端解复用器光纤通信系统单信道比特率2.5Gb/s10Gb/s40Gb/s20G80G320G

80G320G1280G160321681WDM通路数网络容量演进光纤通信系统发1

光端机收2

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发2传统的双纤单向传输传输光纤11B端A端波分复用技术的应用

光端机11光纤通信系统

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波分复用器收2

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波分复用器光纤通信系统WDM光波长区的分配

三个波段：目前尚无工作在1310nm窗口的实用化光放大器，所以WDM系统皆工作在1550nm窗口。石英光纤在1550波长区有三个波段可以使用，即S波段、C波段与L波段。其中S波段的波长范围为1460～1530nm，C波段的波长范围为1530～1565nm，L波段的波长范围为1570～1605nm。光纤通信系统绝对频率参考（AFR）绝对频率参考是指WDM系统标称中心频率的绝对参考点。用绝对参考频率加上规定的通道间隔就是各复用光通道的中心工作频率。G.692建议规定，WDM系统的绝对频率参考为193.1THz，与之相对的波长为1552.52nm。光纤通信系统通道间隔通道间隔是指两个相邻光复用通道的标称中心工作频率之差。通道间隔可以是均匀的，也可以是非均匀的。非均匀光通道可以比较有效地抑制G.653光纤的四波混频效应，但目前大部分还是采用均匀通道间隔。一般的通道间隔是100GHz（即0.8nm）。光纤通信系统标称中心工作频率

是指WDM采用中每个复用通道对应的中心工作频率。在ITU-TG.692建议中，通道的中心工作频率是基于AFR为193.1THz、最小通道间隔为100GHz的频率间隔系列，所以对其选择应满足以下要求：至少提供16个波长；所有波长都应位于光放大器增益曲线比较平坦的部分，这样可以保证光放大器对每个复用通道提供相对均匀的增益，有利于系统的设计和超长距离传输。这些波长应该与光放大器的泵浦波长无关，以免发生混乱。光纤通信系统中心频率偏移（频偏）

频偏是指复用光通道的实际中心工作频率与标称中心工作频率之间的允许偏差。 对于8通道的WDM系统，采用均匀间隔200GHz为通道间隔，而且为了将来向16通道的WDM系统升级，规定最大频偏为20GHz。该值为寿命终了值（即在系统设计寿命终了时考虑到温度、湿度等各种因素仍能满足的数值）。 对于16通道的WDM系统，采用均匀间隔100GHz为通道间隔，规定最大频偏为10GHz。光纤通信系统波分复用的技术特点充分利用光纤的巨大带宽资源，实现超大容量传输；节约光纤资源，节约线路投资；可实现单根光纤双向传输；各通道透明传输、平滑升级扩容；光纤通信系统波分复用的技术特点(续)可充分利用成熟TDM技术，降低器件的超高速要求；可利用EDFA实现超长距离传输；对光纤的色散无过高要求；可组成全光网络。高度的组网灵活性，经济性和可靠性；光纤通信系统三棱镜一束白光通过三棱镜时的现象棱镜ACB光纤通信系统棱镜1…

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棱镜色散型光波分复用器结构示意图透镜1透镜2棱镜色散型波分复用器ACB光纤通信系统熔锥光纤型波分复用器结构和特性21直通臂耦合臂1，212121

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2公共臂熔锥光纤型波分复用器1

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P2光纤通信系统衍射光栅型波分复用器输入光

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2光栅衍射光栅工作原理

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2光栅输入光光纤通信系统衍射光栅型波分复用器结构示意图光纤透镜光栅1+2+31231+2+31231+2+3123衍射光栅型波分复用器光纤通信系统采用自聚焦透镜的光栅型WDM光纤自聚焦透镜光栅衍射光栅型波分复用器光纤通信系统P自聚焦透镜原理图P/4自聚焦透镜原理光纤通信系统采用自聚焦透镜的光栅型WDM光纤自聚焦透镜光栅1+2+312

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3衍射光栅型波分复用器光纤通信系统

1，

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2介质薄膜干涉型滤波器介质薄膜型波分复用器光纤通信系统采用自聚焦透镜的薄膜干涉型WDM器件结构自聚焦透镜1+21+212介质薄膜滤波器1

2介质薄膜型波分复用器光纤通信系统采用自聚焦透镜的薄膜干涉型WDM器件结构1+2+3+4

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1介质薄膜型波分复用器介质薄膜1介质薄膜2介质薄膜3光纤通信系统输入2输入1输出2输出1路程差ΔL马赫－曾德尔干涉仪(MZI)光纤通信系统输入波导输出波导阵列波导输入耦合器输出耦合器阵