光波分复用系统的基本原理
第八章 光波分复用系统
8.2.3 WDM系统波长规划
表8-4 32通路DWDM系统中心频率
序号 1 2 3 …… 标称中心频率（THz） 标称中心波长（nm） 192.10 192.20 192.30 …… 1560.61 1559.79 1558.98 ……
30
31 32
195.00
195.10 195.20
37
8.1 波分复用原理
提高光纤通信系统的容量的方法包括时分复用（ TDM ）、 波分复用（WDM）、空分复用（SDM）、模分复用（MDM） 和极化复用（PDM）等 最常见的 TDM 方法的主要缺点是当电信号的传输速率达 到较高等级（如10Gbit/s或更高时），对于光器件（如激光 器和调制器）的开关速率等性能要求较高，实现难度较大， 同时光纤中的色散和非线性等也限制了调制信号的速率。 波分复用（ WDM ）为代表的多信道光纤通信系统成为实 现大容量传输的主要技术方案之一。
图8-2 双纤单向传输WDM系统 可以方便地分阶段动态扩容，可以根据实际业务量的需要
15 逐步增加波长来实现扩容，是目前最主要的应用形式。
8.1.2 WDM系统的应用形式
λ1
Tx1
复 用
Txn
λn
器
λ1······λ1n
解 复 用 器
λ1
Rห้องสมุดไป่ตู้1
λn
Rxn
λn+1
光纤放大器 解 复 用 器
复
Rxn+1
第8章 光波分复用系统
本章要点
本章主要介绍以波分复用（WDM）为代表的多 信道光纤通信系统及其关键技术，以及光时分复用 （OTDM）技术原理。
2
WDM系统和SDH系统的关系
在光网络传送层的关系：WDM系统与SDH系统均属于传送网 层，二者都是建立在光纤传输媒质。SDH系统是在电通道层上 进行的复用、交叉连接和组网，而WDM系是在光域上进行的复 用、交叉连接和组网。 对承载信号复用方式的区别：SDH是基于单波长（一根光纤 传输一个波长光路）的时分复用（TDM）系统；WDM技术在一根 光纤中同时传输不同波长的多个光载波信号，为FDM系统，充 分利用光纤带宽资源，增加系统传输容量。 信号的光接口标准：SDH设备的光接口符合ITU-T G.957和 G.691建议，该标准对工作中心波长没有特别规定。在WDM系统 中，光接口必须满足ITU-T G.692建议。该建议规定了每个光 通路的参考频率、通路间隔、标称中心频率（即中心波长）、 3 中心频率频率偏差等参数。
光波分复用的基本原理
光波分复用的基本原理光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是利用多个不同波长的光信号在一根光纤中传输的技术。
它是一种高效、高速的光通信方式，可以提高光纤通信的容量和速度。
WDM技术是通过将多个信号分别调制成不同波长的光信号，然后将这些光信号合并在一根光纤中传输，最后再将这些信号通过波分复用器（WDM器）进行分离，达到同时传输多个信号的目的。
本文将详细介绍WDM的基本原理及其应用。
一、WDM的原理WDM的基本原理是利用不同波长的光信号在一根光纤中传输，这些光信号可以同时传输，并且不会相互干扰。
WDM具体实现过程可以分为三个步骤：波长选择、光信号的多路复用、光信号的分路解复用。
1.波长选择在WDM中，每个光通道都有一个不同的波长，因此需要选择合适的波长区间。
一般来说，波长区间可以是常见的几个光纤谱段，例如1320~1360nm、1460~1625nm，或者是更小的波长间隔，如0.4nm、0.8nm或1.6nm。
2.光信号的多路复用当多个不同波长的光信号传递到一个单一光纤中时，它们会相互影响并干扰对方。
因此必须将它们在合适的位置上合并成单一的光束，这个过程称为多路复用。
在多路复用的过程中，需要用到一系列光学器件，例如：波分复用器（WDM器）、光衰减器、滤波器、耦合器、放大器、修补器、反射器等。
3.光信号的分路解复用在传输结束后，需要将合成的光信号恢复成原始的多个信号，这个过程称为分路解复用。
分路解复用的关键是在合适的位置上使用波分复用器（WDM器），将多个信号根据波长进行区分并进行分离。
分离后，可以通过调制解码等方法将信号恢复成原始数据。
二、WDM的应用WDM技术在光通信领域中的应用广泛，以下列出几个主要应用：1. 宽带网宽带网是一种将多种网络服务集成在一起的网络。
WDM技术可以在该网络中提供高达10Gbps的带宽，满足不同用户对网络传输速率、稳定性等方面的需求。
波分复用／解复用 知多少
波分复用/解复用器知多少？随着数据业务的飞速发展，现代生活对传输网的带宽需求越来越高，而光纤资源已经固定且再次铺设费用昂贵，这就需要设备制造商提供有保障、低成本的解决方案。
鉴于城域网具有一定的传输距离、较多的业务种类等许多不同于骨干网的特点，波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术就十分适用于光纤扩容。
什么是光波分复用技术？在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。
光波分复用包括频分复用和波分复用。
光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。
通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。
光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。
什么是波分复用/解复用器？我们知道波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
波分复用/解复用器的工作原理是什么？在FDM系统中，波分复用器用于发射端将多个波长的信号复合在一起并注入传输光纤中，而波分解复用器则用于在接收端将多路复用的光信号按波长分开分别送到不同的接收器上，波分复用/解复用器可以分成两大类，即有源（主动）和无源（被动）型，我们这里只介绍被动型的器件，它按照工作原理可以分成三类，最简单的一种波分复用器是基于角度散射元件，例如棱镜和衍射光栅，另外两种波分复用器为光滤波器和波分复用定向耦合器。
从原理上讲，一个波分解复用器反射过来用即为波分复用器，但应该注意的是在FDM系统中对它们的要求不一样，波分解复用器严格要求波长的选择性，而复用器不一定要求波长选择性，因为它的作用只是将多路信号复合在一起。
WDM基本原理简介
波分复用原理简介产生背景传输带宽的需求增长，传输系统需扩容：✧增加系统数量(光纤数量)：敷设光缆，没有有效利用光纤带宽✧提高系统速率(TDM时分复用PDH/SDH)：10Gb/s,40Gb/s电子器件技术极限/成本/G.652光纤1550nm窗口的高色散✧波分复用（WDM）技术EDFA(erbium-doped fiber amplifier掺铒光纤放大器)的成熟和商用化基本概念波分复用(WDM)充分利用单模光纤低损耗区的巨大带宽资源，将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波，将多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用器(亦称分波器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
波分复用在本质上是光域上的频分复用（FDM）技术。
通道间隔的不同，可分为：–CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing稀疏/粗波分复用）信道间隔为20nm–DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing密集波分复用）信道间隔从0.2nm 到1.2nm。
波分复用技术的优点(1) 传输容量大，可以充分利用光纤的巨大带宽资源，节约宝贵的光纤资源。
(2) 对各类业务信号“透明”，可以传输不同类型、多种格式的业务信号。
对于“业务”层信号来说，WDM的每个波长就像“虚拟”的光纤一样。
(3) 扩容方便。
WDM技术是理想的扩容手段。
对于早期芯数不多的光纤系统，利用此技术，不必做较大改动，就可以轻松扩容。
增加一个附加光波长就可以引入任意新业务或扩充容量。
(4) 组建动态可重构的光网络，在网络节点使用光分插复用器（OADM）或者使用光交叉连接设备（OXC），可以组成具有高度灵活性、高可靠性、高生存性的全光网络。
光纤波分复用器原理
光纤波分复用器原理
光纤波分复用器（WDM）是一种利用光子技术将多个不同波长的
光信号同时传输在同一根光纤中的设备。
其原理基于光的波长分立
特性，允许在同一光纤中传输多个不同波长的光信号，从而实现了
光纤通信的高密度和高带宽传输。
光纤波分复用器的原理主要包括两个方面，波长选择和波长复用。
首先，波长选择是指通过一定的光学元件（如光栅、滤波器等）选择特定波长的光信号，然后将这些不同波长的光信号合并在一起。
这样的波长选择过程可以通过光栅等光学元件实现，光栅可以分散
不同波长的光信号，并将它们聚焦到不同的位置上，从而实现波长
的选择。
其次，波长复用是指将多个不同波长的光信号合并在一起传输
到光纤中。
这一过程可以通过光学耦合器实现，光学耦合器可以将
多个不同波长的光信号合并成一个复合的光信号，然后通过光纤传
输到目的地。
总的来说，光纤波分复用器的原理是利用波长选择和波长复用技术，将多个不同波长的光信号合并在一起传输到光纤中，从而实现了光纤通信的高密度和高带宽传输。
这种技术在光纤通信中得到了广泛的应用，极大地提高了光纤通信系统的传输容量和效率。
WDM原理
1 波分复用光传输技术1.1 波分复用的基本概念光通信系统可以按照不同的方式进行分类。
如果按照信号的复用方式来进行分类，可分为频分复用系统（FDM-Frequency Division Multiplexing ）、时分复用系统（TDM-Time Division Multiplexing）、波分复用系统（ WDM-Wavelength Division Multiplexing）和空分复用系统（ SDM-Space Division Multiplexing）。
所谓频分、时分、波分和空分复用，是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。
应当说，频率和波长是紧密相关的，频分也即波分，但在光通信系统中，由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件，它不同于一般电通信中采用的滤波器，所以我们仍将两者分成两个不同的系统。
波分复用是光纤通信中的一种传输技术，它利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用（ OFDM），只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。
随着电 -光技术的向前发展，在同一光纤中波长的密度会变得很高。
因而，使用术语密集波分复用（DWDM-Dense Wavelength Division Multiplexing），与此对照，还有波长密度较低的 WDM系统，较低密度的就称为稀疏波分复用（CWDM-Coarse Wave Division Multiplexing）。
这里可以将一根光纤看作是一个“多车道”的公用道路，传统的 TDM系统只不过利用了这条道路的一条车道，提高比特率相当于在该车道上加快行驶速度来增加单位时间内的运输量。
而使用 DWDM技术，类似利用公用道路上尚未使用的车道，以获取光纤中未开发的巨大传输能力。
1.2 WDM技术的发展背景随着科学技术的迅猛发展，通信领域的信息传送量正以一种加速度的形式膨胀。
光纤波分复用980
光纤波分复用980
光纤波分复用（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是一种光通信技术，通过在光纤中传输多个不同波长的光信号，实现多路复用。
其中，980nm波长是一种常用的波长之一。
980nm波长通常用于光纤放大器的泵浦光源，例如光纤光放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（Raman Amplifier）。
光纤波分复用980技术可以同时传输多个不同波长的光信号，其中包括使用980nm波长的泵浦光源。
光纤波分复用980技术的优点包括高带宽、低损耗、抗干扰能力强等。
它可以提高光纤传输的容量和效率，满足大容量、高速率的通信需求。
同时，使用980nm波长的光纤波分复用技术还可以实现光放大和光信号传输的一体化，简化系统结构，降低成本。
光纤波分复用980技术是一种基于980nm波长的光通信技术，通过多路复用不同波长的光信号，提高光纤传输的容量和效率。
它在光纤放大器等领域有着广泛的应用。
波分复用原理
波分复用原理
波分复用（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是一种光通信技术，通过同时使用不同波长的光信号来实现多信号的同时传输，从而提高光纤的利用率。
波分复用的原理是基于光的特性，不同波长的光在光纤中传输时可以保持相互独立。
光信号经过光源发射出来后，通过光分波器将不同波长的光分成多个光信号。
这些光信号分别通过光纤传输到目标地点，在目标地点使用光复用器将各个光信号合并为一个整体的光信号。
波分复用技术可以实现在同一根光纤上同时进行多个信号的传输，从而大大提高了光纤的利用率。
通过合理配置不同波长的光信号，可以在光纤上实现大量的信号传输，满足现代通信对于高带宽的需求。
在波分复用系统中，光信号的波长是通过使用合适的光源和光分波器来选择的。
光源通常采用半导体激光器或拉曼激光器，可以发射出特定波长的光。
光分波器则是用来将不同波长的光分割开来，使它们可以在光纤中独立传输。
波分复用技术广泛应用于光纤通信和光网络领域，可以满足高速、大容量、远距离传输的需求。
它在光通信系统中扮演着重要的角色，为现代通信提供了可靠的传输手段。
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光波分复用系统的基本原理
本文简要介绍光波分复用系统的基本原理、结构组成、功能配置、关键技术部件和技术特点，说明光波分复用WDM系统是今后光通信发展的方向。
一、光波分复用（WDM）技术
光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。
其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。
因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。
WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。
二、WDM系统的基本构成
WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。
单向WDM是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。
双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。
目前单向的WDM系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。
三、双纤单向WDM系统的组成
以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。
1.光发射机
光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）来选择具有一定色度色散容量的发射机。
在发送端首先将来自终端设备输出的光信号利用光转发器把非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的信号，再利用合波器合成多通路光信号，通过光功率放大器（BA）放大输出。
2.光中继放大器
经过长距离（80~120km）光纤传输后，需要对光信号进行光中继放大，目前使用的光放大器多数为掺铒光纤光放大器（EDFA）。
在WDM系统中必须采用增益平坦技术，使EDFA 对不同波长的光信号具有相同的放大增益，并保证光信道的增益竞争不影响传输性能。
3.光接收机
在接收端，光前置放大器（PA）放大经传输而衰减的主信道信号，采用分波器从主信道光信号中分出特定波长的光信道，接收机不但要满足对光信号灵敏度、过载功率等参数的要求，还要能承受一定光噪声的信号，要有足够的电带宽性能。
4.光监控信道
光监控信道的主要功能是监控系统内各信道的传输情况。
在发送端插入本节点产生的波长为λs（1550nm）的光监控信号，与主信道的光信号合波输出。
在接收端，将接收到的光信号分波，分别输出λs（1550nm）波长的光监控信号和业务信道光信号。
帧同步字节、公务字节和网管使用的开销字节都是通过光监控信道来传递的。
5.网络管理系统
网络管理系统通过光监控信道传送开销字节到其他节点或接收来自其他节点的开销字节对WDM系统进行管理，实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能。
四、光波分复用器和解复用器
在整个WDM系统中，光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，其性能的优劣对系统的传输质量具有决定性作用。
将不同光源波长的信号结合在一起经一根传输光纤输出的器件称为复用器；反之，将同一传输光纤送来的多波长信号分解为个别波长分别输出的器件称为解复用器。
从原理上说，该器件是互易（双向可逆）的，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用，就是复用器。
光波分复用器性能指标主要有接入损耗和串扰，要求损耗及频偏要小，接入损耗要小于1.0~2.5db，信道间的串扰小，隔离度大，不同波长信号间影响小。
在目前实际应用的WDM系统中，主要有光栅型光波分复用器和介质膜滤波器型光波分复用器。
1.光栅型光波分复用器
闪耀光栅是在一块能够透射或反射的平面上刻划平等且等距的槽痕，其刻槽具有小阶梯似的形状。
当含有多波长的光信号通过光栅产生衍射时，不同波长成分的光信号将以不同的角度射出。
当光纤中的光信号经透镜以平行光束射向闪耀光栅时，由于光栅的衍射作用，不同波长的光信号以方向略有差异的各种平行光返回透镜传输，再经透镜聚焦后，以一定规律分别注入输出光纤，从而将不同波长的光信号分别以不同的光纤传输，达到解复用的目的。
根据互易原理，将光波分复用输入和输出互换即可达到复用的目的。
2.介质膜滤波器型光波分复用器
目前WDM系统工作在1550nm波长区段内，用8，16或更多个波长，在一对光纤上（也可用单光纤）构成光通信系统。
每个波长之间为1.6nm、0.8nm或更窄的间隔，对应200GHz、100GHz或更窄的带宽。
五、WDM技术的主要特点
1.充分利用光纤的巨大带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍到几十倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本，具有很大的应用价值和经济价值。
2.由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种信号的综合和分离，实现多媒体信号混合传输。
3.由于许多通信都采用全双式方式，因此采用WDM技术可节省大量线路投资。
4.根据需要，WDM技术可以有很多应用形式，如长途干线网、广播式分配网络，多路多地局域网等，因此对网络应用十分重要。
5.随着传输速率不断提高，许多光电器件的响应速度明显不足，使用WDM技术可以降低对一些器件在性能上的极高要求，同时又可实现大容量传输。
6.利用WDM技术选路，实现网络交换和恢复。