08 波分复用 光纤通信系统设计
毕业设计(论文)-用于波分复用的全光纤通信技术
毕业设计（论文）题目用于波分复用的全光纤通信技术姓名所在学院专业班级学号指导教师日期摘要近年来，通信行业发展迅速，大量的通信新业务不断涌现，信息高速公路正在全球范围内以惊人的速度发展建立起来。
所有这些应用都对大容量通信提出了越来越高的要求，使得光纤通信技术向着速度高、容量大、可伸缩性好的方向发展。
波分复用(WDM)系统的发展正是适应了这一时代潮流。
应用这种技术可以在同一根光纤上传输多路信道，从而使通信容量成倍的扩大。
不过，随着掺铒放大器(EDFA)在系统中的大量使用，也会带来一系列相关问题，如：色散、增益失衡、非线性效应等等。
在建立一个WDM光纤通信系统的时候，必须很好地解决这些问题。
在本文中，将讨论这些WDM 系统的关键技术，并给出一个WDM光纤通信系统的总体设计。
主要工作如下：1．在对国内外WDM系统理论和实验研究进展进行广泛研究的基础上，重点讨论实现WDM 系统的关键技术和如何克服色散、增益失衡和非线性等影响性能的因素。
2．基于国际电联的ITU-T系列参考标准和信息产业部的相关标准，进行32×10 Gbit／s480km的WDM光纤通信系统总体设计和规划。
给出系统的详细参数并对系统性能进行相关计算，讨论优化系统的技术和手段。
关键词:WDM 光纤通信传输系统大容量系统AbstractRecently communication industry develop very fast,a large new communication services appered,the world is now building Cyber-high way. All these bring the need for larger and larger communication capacity,which stimulate fiber communication system develop towards adaptive,high speed,large capacity data transmission.Wavelength division multiplexing (WDM) system developed following the trend. The system can greatly increase the transmission capacity by increasing th channels in a single fiber. But multi-wavelength transmission and thd employment of Erbiumdoped Droped Fiber Amplifier (EDFA) will cause a number of new problems,such as chromatic dispersion,gain fluctuation,fluctuation and non-linear effects etc. Ths problems should be solved in building WDM fiber transmission system. In this paper,the key technologeis in WDM system are discussed. The main parts in this project are as follows:1.Based on the widely studing of references,the development on the theory and experiments of WDM system is reviewed. The degradation of the performance of the system,which is caused by chromatic dispersion,gain fluctuation and fluctuation and non-linear effects in fiber,is analysed and some scenarios are suggested to solve them.2.Based on the revelant standards of ITU-T and related references,is designed. The general scheme of 32 X 10Gbit/s 480km WDM transmission system are designed for the most systems which fiber are model G.652. The parameters of the system are defined,and the performance is calculated.Key words: WDM； Optical fiber communication； Transmission system； Large capacity system；目录摘要 (i)Abstract (i)第一章引言............................................................ - 1 -第二章全光纤OWDM通信系统. (2)2.1 波分复用技术在光传输系统中的应用 (2)2.2 系统构成描述 (2)2.2.1 光纤激光器 (2)2.2.2 EDFA掺铒光纤放大器 (4)2.2.3 FBG滤波器 (4)2.2.4 光检测器 (5)2. 2. 5 OWDM系统的指标 (6)2.3 波分复用技术的优点及其特点 (7)第三章光纤通信技术原理及存在的问题 (8)第四章光纤通信技术的研究现状与前景 (12)4.1 波分复用器在光纤通信中的应用 (13)4.2 光纤技术的发展及应用趋势 (14)4.3 波分复用未来的发展趋势 (17)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (23)第一章引言在新一代高速全光通信网的研究中,作为相应的用于传输节点的高速信息传输技术, 光波分复用(OWDM)技术必将得到普遍推广,将成为未来全光高速率、长距离、大容量光通信系统及宽带综合业务数字网(B-ISDN)的重要基础技术之一。
光波分复用系统设计与仿真
光波分复用系统设计与仿真光波分复用系统（Wavelength Division Multiplexing，简称WDM）是一种用于光纤通信中的技术。
它允许在单根光纤中同时传输多个独立的光信号，每个信号通过不同的波长进行区分。
光波分复用系统的设计与仿真是非常重要的，可以帮助我们了解它的原理及性能，下面将详细介绍。
首先，光波分复用系统的设计需要考虑到以下几个方面：1.光源：光源是产生光信号的设备，常用的光源包括激光器、LED等。
在设计中需要选择适当的光源，并确定其发光功率、波长等参数。
2.光纤：光纤是传输光信号的介质，其主要性能指标有损耗、色散等。
在设计中需要选择适当的光纤，并考虑光纤的长度、损耗和色散对系统性能的影响。
3.光分复用器：光分复用器用于将多个光信号通过不同的波长进行区分，并将它们合并到一根光纤中传输。
在设计中需要选择合适的光分复用器，并确定其通道数量、波长范围等参数。
4.接收器：接收器用于接收传输过来的光信号，并进行解调与处理。
在设计中需要选择适当的接收器，并确定其灵敏度、速率等参数。
接下来，我们可以使用仿真软件进行光波分复用系统的仿真。
仿真可以帮助我们预测系统的性能，优化系统参数以达到较好的传输效果。
以下是一些主要的仿真步骤：1.建立仿真模型：首先，需要建立一个光波分复用系统的仿真模型。
可以使用仿真软件提供的模型或者根据系统的实际参数自行建立模型。
2.设置系统参数：根据设计需求，设置光源的参数、光纤的长度和损耗等参数，确定光分复用器和接收器的配置。
3.设置信号源：模拟不同的独立光信号，设置它们的波长、功率等参数，并通过光分复用器将它们合并到一根光纤中。
4.运行仿真：运行仿真模型，观察传输过程中光信号的功率、波形等变化。
可以通过改变系统参数，比如光纤长度、光源功率等来观察系统的性能变化。
5.分析结果：根据仿真结果，分析系统的性能，比如光信号的损耗、串扰情况等。
可以通过优化系统参数，比如增加光源功率、调整波长间隔等来提升系统性能。
光纤通信网络中的波分复用与解复用方法研究
光纤通信网络中的波分复用与解复用方法研究摘要:在现代通信系统中，光纤通信网络具备了传输大量信息的能力。
然而，随着通信需求的不断增长，传统的光纤通信系统已经不能满足高速宽带通信的要求。
对于光纤通信网络来说，波分复用与解复用技术成为了提高带宽利用率和降低系统成本的关键方法。
本文将介绍光纤通信网络中的波分复用与解复用方法的研究现状，包括其原理、技术特点、应用场景以及未来的发展趋势。
1. 引言随着互联网的迅速发展，传统的通信方式已经远远不能满足人们对高速宽带通信的需求。
光纤通信作为一种高速、大容量、低损耗的通信方式，被广泛应用于现代通信系统中。
波分复用技术是光纤通信系统的重要组成部分，能够实现多路光信号在同一根光纤上进行传输。
2. 波分复用方法波分复用是指将多个不同波长的光信号通过一根光纤同时传输的技术。
在光纤通信网络中，波分复用技术主要包括密集波分复用（DWDM）和波分复用分析（WDM）。
DWDM技术可以实现更多的波长在光纤中传输，从而提高带宽利用率；而WDM技术则可以将光信号按照不同的波长分离出来，进行解复用和处理。
3. 波分解复用方法波分解复用是指将通过光纤传输的复用光信号按照不同波长进行分离的技术。
在光纤通信网络中，波分解复用技术主要包括光栅谱片（AWG）、光栅反射器（BFR）和光栅镜（DM）。
这些技术可以将经过光纤传输的复用光信号分离成不同波长的光信号，进行解复用和处理。
4. 波分复用与解复用的应用场景波分复用与解复用技术在光纤通信网络中有着广泛的应用场景。
其中，最主要的应用场景之一是光纤通信网络中的长距离传输。
通过利用波分复用与解复用技术，可以实现对大量光信号的同时传输，提高了传输效率和带宽利用率。
此外，波分复用与解复用技术还可以应用于光纤通信网络中的光传感领域。
通过对多个传感器的光信号进行波分复用与解复用处理，可以实现对多个传感器信息的同时获取和处理，提高了系统的响应速度和灵敏度。
5. 波分复用与解复用技术的发展趋势随着科技的不断进步和通信需求的不断增长，波分复用与解复用技术也在不断发展和改进。
光纤通信中的波分复用技术研究
光纤通信中的波分复用技术研究引言光纤通信是现代通信领域的关键技术之一，已经成为了跨越长距离传输信号的主要手段。
随着信息时代的到来，对于通信容量的需求也越来越大。
为了满足这种需求，波分复用技术应运而生，成为提高光纤通信容量的主要手段之一。
本文将对光纤通信中的波分复用技术进行深入研究。
第一章波分复用技术的基本原理光纤通信中的波分复用技术利用光在光纤中传输时的特性，将多个不同波长的光信号同时传输在同一根光纤中，从而提高通信系统的传输容量。
其基本原理是利用波分复用器将输入的不同波长的光信号分别调制并复用在光纤中，通过解复用器将各个波长的光信号分开。
第二章波分复用技术的关键技术2.1 波分复用器波分复用器是波分复用技术中的核心设备，用于将多个波长的光信号复用在光纤中。
常见的波分复用器包括多通道光纤光栅，光纤光栅耦合器等。
多通道光纤光栅是目前应用最广泛的波分复用器之一，其优点是结构简单，制造成本较低。
2.2 光滤波器光滤波器是波分复用技术中的关键部件之一，用于对多个波长的光信号进行筛选和锁定。
常用的光滤波器有光纤波分复用滤波器和尺寸波分复用滤波器。
光滤波器能够准确地选择并筛选出需要的光信号，提高传输效率。
2.3 波分复用信号的调制与解调波分复用信号的调制和解调是波分复用技术中的重要环节。
调制过程将不同波长的光信号调制在载波上，解调过程则将调制后的光信号解调出来。
常见的波分复用信号调制与解调技术包括干涉调制、调频调制等。
第三章波分复用技术在光纤通信中的应用3.1 光纤通信系统中的波分复用技术波分复用技术在光纤通信系统中的应用是最为广泛的。
通过波分复用技术，光纤通信系统可以实现多个信道的数据传输，大大提高通信容量和传输速率。
同时，波分复用技术还可以减少通信系统所需的光纤数量，降低建设和运营成本。
3.2 波分复用技术在数据中心中的应用随着大数据时代的到来，数据中心的规模和容量也在不断增加。
波分复用技术可以将数据中心内的不同波长光信号复用在一根光纤中进行传输，大大提高了数据中心的传输能力和整体效率。
光纤通信8光波分复用技术
关于DWDM技术在1550窗口附近各信道的光波频率、波长及频率间 隔（波长间隔）等， ITU提出了相关的建议和标准，即ITU-T G.692，见 表8.1。
表8.1
DWDM技术中各波长间的间隔很小，在光纤的低损耗窗口 可以传输的信道数就更多，所以系统的传输容量就更高。但正是 因为复用的波长间隔减小，DWDM系统要求光源有精确的波长及 很好的波长稳定性，这样，系统一方面需采用价格昂贵的激光器， 另一方面需采用复杂的控制技术对其进行控制；同时系统对波分 复用器和解复用器的性能也提出了更高的要求，如带宽更窄、稳 定性更高等。因此，系统的造价就大大提高。由于高性能和高价 格，DWDM比较适用于长途干线传输系统。
CWDM的信道波长间隔约20nm。由于信道间隔较宽，由激光器的 波长漂移而带来的信道串扰对系统的影响较小，所以，CWDM可采用 不带冷却器的半导体激光器。这种半导体激光器一般是由激光器芯片 和密封在带有玻璃窗口的金属容器中的监控光电二极管构成的，因而 也无须采用比较复杂的控制技术。这两方面的原因使发射机体积只有 DWDM发射机的五分之一。CWDM对复用器的选择也很宽松，只需 用粗波分复用器和解复用器。由于器件成本和系统要求的降低，使得 实现起来也更加容易。… …λ1来自λ2波λ3
分 复
用
λn 器
光纤 λ1λ2...λn
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复 用
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器
光纤通信_08_光波分复用
3．中心频率偏差
中心频率偏差定义为标称中心频率和实际中心频 率之差
对于信道间隔大于200GHz的系统，各个信道的
偏差应小于信道间隔的1/5 16通道WDM的 系统通道间隔为 100GHz（ 约 0.8nm），最大中心频率偏移为±20GHz 8通道WDM系统的通道间隔为200GHz（约为 1.6nm），为了能向16通道升级，最大中心频率 偏差也为±20GHz
数倍，或整数分之一
如0.4 nm，0.8 nm，1.6 nm等
在可用的1530~1565nm波长范围内，目前广 泛使用的是各个通道频率基于参考频率为 193.1THz、最小间隔为100GHz的频率间隔系
列
2．通道分配表
我国国标《光波分复用系统总体技术要求》中对 32波以及16波、8波的WDM系统的中心波长进
三、SDH与WDM的关系
目前实际应用的WDM系统的客户层信号都是基于 SDH的，也就是N×2.5 （10Gb/s）SDH系统
但并不是说WDM系统只能承载SDH信号
WDM系统的一个最重要特点是与业务无关，也就
是说业务透明
还是IP、ATM信号
它可以承载各种格式的信号，无论是PDH、SDH，
三、SDH与WDM的关系
一、WDM基本概念
目 前 ， WDM 系 统 主 要 指 密 集 波 分 复 用 系 统 （DWDM），应用在1550nm波长区段内，复
用8、16或更多的波长在一对光纤上（也可采用
单纤）构成光纤通信系统 ITU-T 建 议 的 标 准 的 波 长 间 隔 为 0.8nm （ 在 或整数分之一
如0.4nm，0.8nm，1.6nm等
光纤链路的优势是许多不同的波长可以在 1300~1600 nm的光谱带宽内沿一根光纤同时
光纤通信中的波分复用技术
光纤通信中的波分复用技术在当今信息高速传递的时代，光纤通信无疑是其中的关键角色，而波分复用技术更是让光纤通信如虎添翼。
那么，究竟什么是波分复用技术呢？它又为何如此重要？波分复用技术，简单来说，就是在一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，从而极大地提高了光纤的传输容量。
想象一下，一条道路原本只能让一辆车通过，现在通过巧妙的规划，可以让多辆车同时并行，大大提高了运输效率，波分复用技术在光纤通信中的作用就类似于此。
在深入了解波分复用技术之前，我们先来了解一下光通信的基本原理。
光是一种电磁波，具有不同的波长和频率。
在光纤通信中，我们通过调制光的强度、频率、相位等参数来携带信息。
而不同波长的光就像是不同的“货物”，波分复用技术就是让这些“货物”能够同时在同一条“高速公路”——光纤中运输。
波分复用技术的实现主要依靠一些关键的器件和设备。
首先是波分复用器和波分解复用器，它们就像是高速公路上的分岔口和汇合口，能够将不同波长的光信号进行合路和分离。
还有光源，需要能够稳定地发出特定波长的光，以及光放大器，用于补偿光信号在传输过程中的损耗。
波分复用技术带来的好处是显而易见的。
首先，它大大提高了光纤的传输容量。
传统的光纤通信方式每次只能传输一个光信号，而波分复用技术可以同时传输多个光信号，使得传输容量成倍数增加。
这对于满足日益增长的数据传输需求至关重要，无论是高清视频、云计算还是物联网等应用，都对通信容量提出了越来越高的要求。
其次，波分复用技术提高了频谱资源的利用率。
就像无线电频谱一样，光的波长范围也是有限的资源。
通过波分复用技术，我们能够更加充分地利用这一有限的资源，实现更多信息的传输。
此外，波分复用技术还具有灵活性和可扩展性。
我们可以根据实际需求，动态地增加或减少传输的波长数量，从而灵活地调整传输容量。
而且，随着技术的不断发展，能够支持的波长数量也在不断增加，为未来的通信发展留下了广阔的空间。
然而，波分复用技术也并非完美无缺。
光纤通信8光波分复用技术
损耗区的巨大带宽资源，在光纤低损耗窗口采用多个相互间有一定的波长间隔 的激光器作为光源，经各光源调制的信号同时在光纤中传播，这就是WDM技 术。可以说，WDM技术使得光纤具有巨大带宽这一优点得以充分体现。以一 种工作在1550nm的窄线宽DFB激光器为例，它可在0.8nm的谱带内发射信号， 因此在1525nm~1565nm共40nm的范围内，WDM系统可传送50个信道。若每 个信道的传输速率为10Gbit/s，则系统总的传输速率即为50×10Gbit/s，比单 信道传输的容量增加了50倍。
CWDM的信道波长间隔约20nm。由于信道间隔较宽，由激光器的 波长漂移而带来的信道串扰对系统的影响较小，所以，CWDM可采用 不带冷却器的半导体激光器。这种半导体激光器一般是由激光器芯片 和密封在带有玻璃窗口的金属容器中的监控光电二极管构成的，因而 也无须采用比较复杂的控制技术。这两方面的原因使发射机体积只有 DWDM发射机的五分之一。CWDM对复用器的选择也很宽松，只需 用粗波分复用器和解复用器。由于器件成本和系统要求的降低，使得 实现起来也更加容易。
… …
λ1
λ2
波
λ3
分 复
用
λn 器
光纤 λ1λ2...λn
λ1
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复 用
λ3
信容量，我们回忆一下普通单模石英光纤中光传输 损耗与波长的关系（见图1.1.3）。根据此图我们知道，在长波长波段，光纤有 两个低损耗传输窗口即1310nm和1550nm窗口。这两个窗口的波长范围分别从 1270nm 到1350nm和1480nm到1600nm，分别对应着80nm和120nm的谱宽范 围。而目前光纤通信系统中所使用的高质量的1550nm的光源，其调制后的输 出谱线宽度最大不超过0.2nm，考虑到老化及温度引起的波长漂移，给出约 0.4nm~1.6nm的谱宽富余量，应是合乎情理的。即使这样，单个系统的谱宽也