色散平坦光纤设计在密集波分复用系统的研究
密集波分复用技术应用问题研究
密集波分复用技术应用问题研究【摘要】以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心并面向IP互联网的密集波分复用技术己构成了今天的光纤通信的研究热点，在未来的一段时间里，人们将继续建设各种实验网络，并在验证有关新概念和新方案的同时，对下一代光传送网的关键技术进行更全面、更深入的研究。
【关键词】密集波；复用技术；光通信网络1.密集波分复用技术的产生背景和优越性1.1密集波分复用技术的产生背景在过去20年里，光纤通信的发展超乎了人们的想象，光通信网络也成为现代通信网的基础平台。
光纤通信系统经历了几个发展阶段，从70年代末的PDH 系统，90年代中期的SDH系统，以及近来风起云涌的DWDM系统，乃至将来的智能光网络技术，光纤通信系统自身正在快速地更新换代。
波分复用技术从光纤通信出现伊始就出现了。
密集波分复用发展迅速的主要原因在于：TDM10Gb/s 面临着电子元器件的挑战，利用TDM方式已日益接近硅和稼砷技术的极限，TDM已没有太多的潜力可挖，并且传输设备的价格也很高。
已敷设G652光纤1550nm窗口的高色散限制了TDM10Gb/s系统的传输，光纤色度色散和极化模色散的影响日益加重。
人们正越来越多地把兴趣从电复用转移到光复用，即从光域上用各种复用方式来改进传输效率，提高复用速率，而WDM技术是目前能够商用化最简单的光复用技术。
1.2密集波分复用技术的优越性密集波分复用技术具有如下特点：1.2.1超大容量目前使用的普通光纤可传输的带宽是很宽的，但其利用率还很低。
使用DWDM技术可以使一根光纤的传输容量比单波长传输容量增加几倍、几十倍乃至几百倍。
国内己经商用的80x40Gb/s的DWDM系统，可以传4960万路电话。
1.2.2对数据率“透明”由于DWDM系统按光波长的不同进行复用和解复用，而与信号的速率和电调制方式无关，即对数据是“透明”的。
因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信号的综合和分离，包括数字信号和模拟信号，以及PDH信号和SDH信号的综合和分离。
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。
波分复用光纤传输系统的设计
创新实验（论文）题目波分复用光纤传输系统（WDM）电子与信息工程学院（系）通信工程专业学生姓名开题日期：2010年12月 1 日波分复用光纤传输系统摘要：本文主要介绍波分复用器的工作原理操作规则及实际应用。
WDM（波分复用）是利用多个激光器在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。
每个信号经过数据（文本、语音、视频等）调制后都在它独有的色带内传输。
WDM能使电话公司和其他运营商的现有光纤基础设施容量大增。
制造商已推出了WDM系统，也叫DWDM（密集波分复用）系统。
DWDM可以支持150多束不同波长的光波同时传输，每束光波最高达到10Gb/s的数据传输率。
这种系统能在一条比头发丝还细的光缆上提供超过1Tb/s的数据传输率。
WDM 技术的特点决定了它可以几倍几十倍的提升带宽。
通过本次实验与动手操作，能更好的理解与感受到WDM获得广泛应用的原因和实际应用的便捷。
进一步了解WDM技术的特点。
关键词：波分复用器，原理，操作，应用。
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。
WDM光波系统是高速全光传输中传输容量潜力最大的一种多信道复用方案，本实验采用1310nm 和1550nm的光波进行波分复用。
1.波分复用光纤传输系统（WDM）原理及结构1.1 波分复用（WDM）技术原理波分复用技术是在一根光纤中同时传输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。
光纤通信波分复用系统的研究与设计
武汉工程大学邮电与信息工程学院毕业设计（论文）光纤通信波分复用系统的研究与设计Research And Design Of Optical Fiber Communication Wavelength Division Multiplexing System学生姓名谭辉学号1030210221专业班级通信技术1002（光纤通信方向）指导教师陈义华2013年5月作者声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注的地方外，没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范的行为，也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
如本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。
毕业设计（论文）成果归武汉工程大学邮电与信息工程学院所有。
特此声明。
作者专业：作者学号：作者签名：____年___月___日摘要20世纪90年代以来光纤通信得到了迅速的发展，光纤通信中的新技术也在不断涌现，其中波分复用技术就是光纤通信中重要的技术之一。
波分复用(WDM)是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。
本文首先介绍了光纤通信的发展、特点、基本组成和波分复用技术(WDM)的基础知识、应用状况及目前存在的问题和发展状况，其中重点介绍了稀疏波分复用(CWDM)技术和密集波分复用(DWDM)技术的特点及其应用。
其次深入分析了波分复用技术的基本原理与基本结构，同时深入分析了WDM系统的基本形式和主要特点及存在的问题，最后对现在的WDM的发展方向和前景做了进一步的探讨。
关键词：光纤通信；波分复用；技术研究目录第1章绪论 (1)1.1光纤通信技术和波分复用技术的发展现状与趋势.............. 错误!未定义书签。
1.1.1光纤通信技术的发展 (1)1.1.2 波分复用技术的发展 (2)1.2本论文研究的内容 (3)第2章波分复用技术 (4)2.1WDM技术简介 (4)2.2波分复用技术的特点 (5)2.3光滤波器与光波分复用器 (6)2.4波分复用在光纤中的应用 (8)第3章WDM的结构设计 (9)3.1WDM系统的基本形式 (9)3.2WDM系统的基本结构 (10)3.3WDM技术的主要特点 (12)3.4WDM技术目前存在的问题 (12)3.5WDM的发展方向和前景 (13)第4章总结与展望 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录主要英文缩略语对照表 (18)第1章绪论1.1 光纤通信技术和波分复用技术的发展现状与趋势1.1.1光纤通信技术的发展光纤通信是以信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。
波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应研究的开题报告
波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应研究的开题报告一、选题背景：随着信息技术的不断发展，光通信技术已逐渐成为信息传输的主流方式，而波分复用光传输系统作为高速、大容量、长距离传输的重要手段，面临着色散、非线性等问题的严峻挑战。
因此，开展波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应研究，对于实现光传输系统的高速稳定运行具有重要意义。
二、研究目的：本研究旨在探究波分复用光传输系统中色散管理技术的理论基础及其在光传输系统中的应用效果，同时研究非线性效应对光传输系统的影响及其抑制方法，为实现光通信技术的可靠高效运行提供基础理论支撑。
三、研究内容：1.波分复用光传输系统中色散管理技术的研究：通过分析光纤传输中的色散问题，探究色散管理技术的理论基础，包括相关的光学理论基础、系统设计和优化方法、参数选择等方面的内容，重点研究波长分离器、光纤非线性等因素对色散的影响及其解决方案。
2.非线性效应研究：分析非线性效应在光传输系统中的影响，并探究非线性效应对波分复用光传输系统的影响以及抑制方法。
其中，主要包括非线性光学基础理论、光传输系统在非线性效应下的特性分析、非线性效应的抑制方法等。
四、研究方法：1.文献资料法：通过收集和分析国内外文献资料，了解波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应抑制领域的研究现状和最新进展。
2.理论研究法：通过理论分析和建模，对波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应抑制方法进行研究。
3.仿真分析法：通过利用MATLAB和OptiSystem等软件进行仿真分析，验证理论研究的准确性，并优化相关参数。
五、预期成果：1.对波分复用光传输系统中色散管理技术及非线性效应抑制方法进行深入研究，建立相关理论模型。
2.提出一种优化波分复用光传输系统设计的方法，能够有效解决色散、非线性效应等问题，提高光传输系统的传输效率。
3.具有较高的理论和实际应用价值，可推动波分复用光传输系统的发展和应用。
密集波分复用系统浅析
密集波分复用系统浅析密集波分复用系统浅析提要：随着中国下一代广播电视网（NGB）上海示范网启动运营的背景下，全市有线网络改造的任务也已正式启动。
密集波分复用系统是一种适合多业务、大容量的传输系统，其可靠性、安全性可以满足上海有线主干网络未来的发展需求。
内容将对波分复用系统的概念、组成及优缺点进行浅析。
关键词：波分复用，DWDM ，光，传输Abstract: as China's next generation broadcast networks (NGB) Shanghai demonstration nets start operation background, the cable network reconstruction task has also official start. DWDM system is a more suitable for business, large capacity transmission system, and its reliability and safety of main network of Shanghai cable can satisfy the demand for the development of the future. Content of WDM systems will the concept, composition and their advantages and disadvantages are analysed.Keywords: WDM, DWDM, light, transmission中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：一、引言近年来，随着全球通信市场的发展，以IPTV业务、高速上网业务、语音业务为主导的新兴接入业务发展迅速、数据业务和存储业务持续增长，对接入设备和传输设备的带宽要求越来越高，特别是传输网络的容量，已经成为网络发展的瓶颈，如何提高网络系统带宽成为了通讯发展的重大问题。
基于密集波分复用技术及全光网络研究
基于密集波分复用技术及全光网络研究随着互联网数据传输的快速发展和移动通信用户数量的急剧增加，网络带宽的需求也越来越大。
为满足社会与经济发展对网络通信的需求，人们对网络传输技术不断进行研究与探索，其中基于密集波分复用技术以及全光网络是近年来备受瞩目的研究重点。
下面，本文将针对这两种技术进行简要介绍。
首先是密集波分复用技术，也就是DWDM，它是当前光纤传输技术的主流技术之一。
通过DWDM，在一根光纤上同时传输多个不同波长的数据流，从而将网络带宽利用最大化。
DWDM系统具有高速、大带宽、低成本、保密性和可靠性等优点，可以支持超过40Gb/s的高速数据传输。
随着技术的不断进步，DWDM系统已经逐渐从实验室走向商业应用，成为当前网络扩容升级的主要解决方案之一。
其次是全光网络技术，也称为光网。
相对于传统的电子网络，光网采用全光传输，不仅可以实现高速、大容量、宽带传输，而且具有更低的能耗和更长的传输距离。
国际电信联盟（ITU）将全光网络分为三层：光分配层、光传输层和光监控层。
光分配层负责调度光资源，光传输层则进行光信号的传输，光监控层则负责光网的管理和维护。
目前，全光网络正在逐步向市场推广，逐渐取代了传统的电子网络，成为下一代互联网基础设施的核心技术。
总的来说，基于密集波分复用技术和全光网络技术的发展，大大提升了网络传输能力和带宽利用率，对于满足日益增长的网络需求意义重大。
未来，我们还有很多可以改进和深入研究的地方，比如如何提高DWDM系统的能效比，如何进一步降低光网建设成本，如何提高光网络的安全性等等。
这些问题的解决，需要各方的共同努力和理性思考，才能让我们的网络更加快速、高效和智能化。
应用于密集波分复用光纤网络的色散测试仪研制
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｄｓ ＤＷ ＤＭ ｂｅ ｔ ｒ ｉ ｆ ｒｎｅｗｏ ｋ；ｃ ｒ ｍａｉ ｉｐｅ ｓｏ ｈ ｏ ｔｃ ｄ ｓ ｒ ｉｎ；ｖ ｃ ｏ ｅｗｏ ｋ ａ ａ ｙ ｅ ｅ ｔｒ ｎ ｔ ｒ ｎ ｌｚ ｒ
处 理 后 由相位 计 测 量 。对 于不 同 的波 长 ， 经过 被 测 光 纤 后 的群 时延不 同 ， 检测 到 的相 位也 不 同 ， 样可 这
以得 到相 位 与波 长关 系 曲线 ， 由此 计 算 出光 纤 的 再
色散 系数 。频域 相移 法 的优点 是 可 以通过 提高 信 号 发生 器 的调 制频 率 ， 到很 高 的 时间分 辨 率 ， 而 大 达 从 大减 小 系统 的 测 量 不 确 定 度 并 能 够 测 量 很 短 的 光 纤， 加之 其测 量重 复性 和 稳定 性 都 比较好 ， 以 ＩＵ 所 Ｔ
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２ Ｈｚ ０Ｇ 。为 了使 输 出 的正 弦 调 制 光 信 号 的 失 真 最 小 ， 高测 试 的准确 度 ， 要 增加调 制 器后 向光输 出 提 需 检测 ， 通过 光耦 合器 将 输 出光 分 支 出一路 检 测 输 出 波形 ， 调整 调制 器偏 置工 作点 电压 ， 使输 出光 的谐 波 调至 最小 ， 而保 障输 出波形 的质 量 。 从
在 图 １ 示 色 散 测试 系统 中 ， 以将 矢 网 的输 所 可
出射 频信 号 调制 到 激 光 器 的输 出光 信 号 上 ， 样 光 这 信 号就包 含 了与 源信 号相 同的相位 信 息 。光 信 号经
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色散平坦光纤设计在密集波分复用系统的研究
光通讯发展至今,长距离的光纤传输仍有一个问题存在,此问题就是色散(Dispersion)。
色散对密集波分复用(DWDM,Dense Wavelength-Division Multiplexing)系统而言,由于色散的积累,各通道的色散都会随传输距离的增长而增大。
然而,由于色散斜率的作用,各通道的色散积累量是不同的,其中位于两侧的边缘信道间的色散积累量差别最大。
当传输距离超过一定值后,具有较大色散积累量通道的色散值超标,从而限制整个DWDM系统的传输距离。
将研究如何设计色散平坦光纤(DFF,Dispersion Flattened Fiber),可以使用在DWDM系统上。
DWDM使用波段为C-Band和L-Band,其波长使用分别为1520—1570nm和1570—1620nm,我们将利用OptiFbert这软件,将此波长范围的色散值,当色散等于零时,会有非线性现象,如四波混合,故本研究为设计接近零值且平坦斜率的光纤,在设计上,我们有考虑制造成本,故不做复杂的Profiles设计,故不需做多层镀膜,我们利用四包层折射率分布(Quadruple-Clad Index Profile)。
标签：色散平坦光纤;DFF;Dispersion Flattened Fiber
1引言
高速率讯号和超长传输距离的光通讯系统中,传送距离越远,光功率就会不断的减弱,然而色散则会使讯号脉冲波形变形。
因为光纤的非线性效应会降低DWDM系统的讯号质量,通常有大量残余的色散,即使是传输过程中使用色散补偿技术,如色散补偿光纤,被扩大的脉冲波行可以在接收端放放后置色散补偿(Post-Dispersion Compensation,PDC)还原波形。
另外还有一种方式就是使用光弧子系统,因为光弧子系统作为全光非线性方案是消除色散的一种方式,长距离传输且不变形。
在未来的光纤网络系统中,可以使用色散平坦光纤,因为这些光纤可以提供非常低色散在很宽的光谱范围。
在单模光纤的色散作用起因是从光纤结构特性的波导以及玻璃材料的色散特性,因此本研究会设定不同参数,来观察材料色散与波导色散的相对关系,此关系会影响最终的色散值。
色散平坦光纤却是将从1300nm到1650nm的较宽波段的色散,都能作到很低,几乎达到均匀零色散的光纤称作DFF。
由于DFF要作到1300nm-1650nm范围的色散都减少。
如果想要控制色散的特性,就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计,它又称为Depressed Cladding Fiber,核心外围有厚度较薄且折射率低的外壳层,更外面一层为折射率稍高的外壳,这种光纤可适用于1300nm-1650nm范围的光波长。
不过这种光纤对于高密度分波多任务系统(DWDM)的线路却是很适宜的。
2色散平坦光纤的设计原理
典型的色散平坦光纤有复杂的Profiles,这个Profiles包括有多个steps,去调整它的折射率来减少损失,大部份的色散平坦设计是基于相当简单的W-Profiles,W-Profiles的设计往往能得到在广大的波长范围有低色散的一段平坦
的区域,一般W-Profiles有三个区域:core折射率;内部的cladding的折射率;外部的cladding的折射率.外部的cladding扮演一个重要的角色在于决定波导的性质,在两个零色散波长点之间,有一段低色散波长平坦的的区域,所以我们能够改变波导的几合形状,去产生一段波长平坦的的区域.在低色散波长平坦的的区域,允许波长多任务,去使用多通讯频道,以增加它的传输容量。
3设计与仿真色散平坦光纤之分析
因为在DWDM系统中,所使用的波段包含C波段(Wavelength:1520nm—1570nm)与L波段(Wavelength:1570nm-1620nm),所以我们必须在此波段中,设计平坦色散的光纤,而且色散值是接近为零之值。
首先,四包层折射率分布(Quadruple-Clad Index Profile),如图1所示。
针对光纤之Profile进行设计,在此我先把结构分为四层:Region0、Region1、Region2与Region3,如图2所示。
在模拟过程中,当Region0、Region1、Region2与Region3分别为4.3nm、2.5nm、6.5nm与49.2nm时,色散为正值且明显过大,如图3所示。
当Region0、Region1、Region2与Region3分别为3.9nm、2.5nm、6.5nm与49.6nm时,色散值为负值且也是很大,因此也是不符合本研究的结果,如图4所示。
本设计结构可以了解Region的宽度之间的比值会影响到波导色散。
当Region0、Region1、Region2与Region3分别为3.7nm、3.3nm、4.3nm与51.2nm,可得最佳的色散平坦度,如图5所示。
此外,我们的模场分布,如图6所示亦显示单模。
最终本研究设计一色散平坦光纤,如图5所示,当在C-band时,其色散范围约在-0.36681±0.09514ps/km·nm;
当在L-band时,其色散范围约在-051123±0.007798ps/km·nm。
图1色散平坦光纤之结构
图2光纤Profile结构之设计
图3色散为最大正值之结果
图4色散为最大负值之结果
图5色散平坦光纤之结果
图6单模之色散平坦光纤的表现结果
4结论
本研究是采用光纤仿真软件OptiFiber来设计一色散平坦光纤,我们用Quadruple-Clad Index Profile采取阶段折射率分布,针对色散平坦光纤的结构,进行不一样的宽度设计,本设计结构可以了解Region的宽度之间的比值会影响到波导
色散,当最佳参数Region0、Region1、Region2与Region3分别为3.7nm、3.3nm、4.3nm与51.2nm,可得最佳的色散平坦度,如图5所示,当在C-band时,其色散范围约在-0.36681±0.09514ps/km·nm;当在L-band时,其色散范围约在-0.51123±0.007798ps/km·nm。
当此光纤应用在长距离传输系统的情况下,可以节省中间很多的补偿组件,如此可以大量节省成本,在一段极广的波长的范围内,它有个极低色散且分布非常平坦,所以这个光纤极适合用在分波多任务光纤网络传输系统上,来增加它的传输容量。
参考文献
[1]S.Wen and T.-K.Lin.Ultralong lightwave systems with incomplete dispersion compensation[J].IEEE J.Lightwave Technol.,vol 19,pp.2001,471-479.
[2]黄淑芳,熊卫东.全光传输—光放大器与光弧子通信[J].光通信研究,2001,(4).
[3]Optiwave.OptiFiber Operation A:Optiwave,1996.。