波分复用器在光纤通信中的应用
光波导芯片_波分复用_解释说明
光波导芯片波分复用解释说明1. 引言1.1 概述光通信作为一种高速、大容量的数据传输技术，已成为现代信息社会中不可或缺的基础设施。
然而，在面对日益增长的带宽需求和传输距离要求时，传统的电路板和金属导线等传输介质已经显得力不从心。
因此，光波导芯片作为一种新型的光学器件应运而生。
1.2 文章结构本文将首先介绍光波导芯片的定义、原理、结构和特点。
随后，我们将重点讨论波分复用技术，并详细解释其原理、基础概念以及相关设备和组成要素。
然后，我们将探讨光波导芯片在波分复用中的应用，包括其在光传输中的作用机制解析、在波分复用系统中关键功能的介绍，以及一些实际应用中的效果与案例分享。
最后，我们将总结主要观点和发现，并展望光波导芯片和波分复用技术未来发展方向。
1.3 目的本文旨在通过对光波导芯片和波分复用技术进行详细说明，帮助读者深入了解光通信领域中的重要概念和技术。
同时，通过介绍光波导芯片在波分复用中的应用，使读者对该技术在实际场景中的应用效果有更全面的认识。
最后，我们将展望未来光波导芯片和波分复用技术的发展方向，为相关研究和工程领域提供参考和启示。
2. 光波导芯片:2.1 定义和原理:光波导芯片是一种集成光学器件，其通过特殊的材料结构和工艺制作而成。
它利用高折射率的核心层将光信号引导在其表面附近传输，形成一条或多条光波导路径。
这些路径类似于管道，可以将光信号有效地控制、传播和分配。
光波导芯片原理基于总反射和电磁波的耦合效应。
当光线传入具有高折射率的核心层时，由于介质折射率的差异，部分能量会被全内反射并沿着波导路径传输。
在光波导芯片中，可以通过调整核心层和包围层之间的折射率差异来改变传播模式、控制波导路径和操纵光信号。
2.2 结构和特点:通常情况下，光波导芯片由三个主要组成部分构成：核心层、包围层和衬底。
核心层是最重要的部分，用于引导光信号；包围层则用于限制光信号的传播区域，并保持其在核心层内传输；衬底则为光波导芯片提供支撑和稳定性。
波分复用 多模光纤
随着科技的不断进步，光纤通信已成为现代通信的重要手段。
其中，波分复用技术和多模光纤是光纤通信中的两项关键技术。
波分复用技术是一种利用单根光纤传输多个不同波长的光信号，从而实现高速、大容量通信的技术。
通过波分复用技术，可以在一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，从而大大提高了光纤的传输容量。
这种技术广泛应用于城域网、局域网等通信领域，为现代通信提供了更加高效、可靠的传输方式。
多模光纤则是另一种重要的光纤类型。
与单模光纤相比，多模光纤允许多个模式的光信号同时在光纤中传输，具有更高的带宽和传输速率。
多模光纤适用于短距离、高带宽的通信应用，如局域网、数据中心等。
多模光纤的出现，使得短距离通信的速度和可靠性得到了极大的提升。
在实际应用中，波分复用技术和多模光纤可以结合使用，以实现更高速度、更大容量的通信。
例如，在城域网中，可以使用波分复用技术将多个不同波长的光信号同时传输到不同的目的地，而使用多模光纤则可以保证这些光信号在传输过程中的稳定性和可靠性。
这种结合使用的方式，可以大大提高城域网的传输容量和效率，满足日益增长的数据传输需求。
总之，波分复用技术和多模光纤是光纤通信中的重要技术，它们在提高通信容量、速度和可靠性方面发挥着重要作用。
随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，这两种技术将继续发挥重要作用，推动光纤通信技术的发展。
光纤通信最新技术
光纤通信最新技术对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标。
目前主要的光纤通信技术有以下几种：一：波分复用技术波分复用（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波分复用并不是一个新概念，在光纤通信出现伊始，人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输，但是在20世纪90年代之前，该技术却一直没有重大突破，其主要原因在于TDM的迅速发展，从155Mbit/s到622Mbit/s，再至［|2.5Gbit/s系统，TDM速率一直以过几年就翻4倍的速度提高。
人们在一种技术进行迅速的时候很少去关注另外的技术。
1995年左右,WDM系统的发展出现了转折，一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上，WDM系统才在全球范围内有了广泛的应用。
随着波分复用技术从长途网向城域网扩展，粗波分复用CWDM 应运而生。
CWDM的波长间隔一般为20nm，以超大容量、短传输距离和低成本的优势，广泛应用于城域光传送网中。
目前为了进一步提高光通信系统的传输速率和容量，还提出了将波分复用和光时分复用OTDM相结合的方式。
把多个OTDM信号进行波分复用。
从而大大提高传输容量。
只要WDM和OTDM两者适当的结合，就可以实现Tbit/s以上的传输，并且也应该是一种最佳的传输方式，因此它也成为未来高速、大容量光纤通信系统的发展方向。
实际上大多数超过3bit/s的传输实验都采用WDM和OTDM相结合的传输方式。
二：光纤接入技术随着通信业务量的增加，业务种类也不断丰富，人们不仅需要传统的话音服务，而对高速数据、高保真音乐、互动视像等业务的需求越来越迫切。
光纤耦合器与波分复用器的异同
光纤耦合器与波分复用器的异同
光纤耦合器和波分复用器都是光通信系统中常用的光学元件，它们有很多相似之处，也有一些不同。
相似之处：
1. 光纤耦合器和波分复用器都是用于光信号的传输和处理。
2. 它们都是利用光学原理进行信号的复用和分离。
3. 在传输过程中，都会遇到光信号的衰减和失真等问题，它们都可以起到增强和修复信号的作用。
不同之处：
1. 光纤耦合器主要用于将两个或以上的光纤进行连接，使得光信号能够在它们之间传输，而波分复用器则是利用不同的波长将多个光信号进行合并，从而实现光信号的复用。
2. 光纤耦合器的结构相对简单，一般只包括一个输入端和一个输出端，而波分复用器则需要多个通道和复杂的光学元件来实现信号的复用和分离。
3. 光纤耦合器在光通信系统中的应用较为广泛，而波分复用器则主要用于光纤通信中的长距离传输和光纤宽带接入等领域。
综上所述，光纤耦合器和波分复用器虽然有很多相似之处，但它们的应用场景和工作原理等方面还是存在一些不同。
- 1 -。
波分复用器反射波长范围
波分复用器反射波长范围一、波分复用器反射波长范围的相关概念波分复用器呢，就像是一个超级管理员，在光纤通信这个大系统里起着特别重要的作用。
这个反射波长范围啊，简单来说，就是波分复用器在工作的时候，对不同波长的光进行处理，其中涉及到反射光的波长有一个范围。
这个范围可不是随便定的，它跟很多因素都有关系哦。
比如说波分复用器的材料，不同的材料对光的折射、反射特性不一样，就像不同的人有不同的性格一样。
像玻璃材质的波分复用器和晶体材质的，它们的反射波长范围可能就会有差别。
再就是它的结构设计，就好比是房子的户型，不同的户型对住在里面的人的生活有影响，波分复用器不同的结构设计也会影响光的传播路径和反射情况，进而影响反射波长范围。
二、影响波分复用器反射波长范围的因素1. 材料因素刚才提到了材料对反射波长范围有影响。
像石英这种材料，它在光学特性上比较稳定，而且对不同波长的光的吸收和反射情况相对比较固定。
但是呢，如果是一些新型的复合材料，它们可能在某些特定波长上有特殊的反射效果。
比如说，有一种含有稀土元素的复合材料，它在一些短波范围内的反射率会比普通材料高很多，这样就会使波分复用器的反射波长范围在短波部分有新的变化。
2. 制作工艺制作工艺就像是厨师做菜的手法一样。
如果工艺精湛，做出来的波分复用器在反射波长范围上就会更精准。
比如在镀膜这个工艺环节，如果镀膜的厚度控制得很精确，那么对光的反射就会按照设计的要求来，反射波长范围也就更符合预期。
要是工艺不过关，镀膜厚度不均匀，那就可能导致反射波长范围出现偏差，有的波长可能反射得太多，有的又反射得太少。
3. 环境因素环境因素也不能忽视哦。
温度就是一个很关键的环境因素。
当温度升高的时候，波分复用器内部的分子结构可能会发生一些微小的变化，这就会影响它对光的折射和反射情况，从而使反射波长范围发生改变。
就像人在热的时候会出汗，波分复用器在温度变化的时候也会有“反应”。
湿度也有影响，高湿度环境可能会使波分复用器表面吸附一些水汽，这些水汽就像小捣乱分子，干扰光的传播和反射，进而影响反射波长范围。
波分复用在光纤网中的应用
波分复用在光纤网中的应用（贺葵）
摘 要 本文简述了波分复用的基本概念；介绍了密集波分复用（DWDM）技术的发展；概要说明了目前光缆通信干线工程中所采用的DWDM技术。关键词 波分复用 密集波分复用 光缆通信 光纤放大器 同步数字体系 近几年随着多媒体通信的发展和计算机技术的广泛应用，信息交流的领域范围不断扩大，网络通信容量急剧增加，因而不断增加电信网络容量变得越来越重要。采用密集波分复用（DWDM）技术可在不投入大量资金的情况下，在原有单模光纤上提供更多的传输通道，且DWDM系统的建设周期短，能更好地实现信息传输的多元化，以较短的时间实现对光缆通信传输网的扩容，充分满足社会各界对各种带宽业务的需求。开发式的密集波分复用（DWDM）网络不仅采用光技术进行传输，而且通过光波长选择器件将不同波长的不同光信号合并和分离，在节点处实现光复用和光去复用，突破了电路的处理速度，为实现全光网络奠定了基础。1 波分复用（WDM）的原理 波分复用（WDM）就是将一系列载有信息的光载波，在光频域内以1至几百纳米的波长间隔合在一起沿单根光纤传输，在接收端再用一定的方法将各个不同波长的光载波分开的通信方式。 由于每个不同波长信道的光信号在同一光纤中是独立传输的，因此在一根纤芯中可实现多种信息的传输，如声音、数据、文本、图形和影像。它能充分利用光纤宽带的传输特性，使一根光纤起到多根光纤的作用。 WDM扩容方案充分利用了光纤的带宽，可以混合使用各种速率，各种数据格式和各厂家的设备（开放式系统）；可以通过增加新的波长和特性，非常方便地扩充网络容量，以满足用户的要求。对于2.5Gbit／S以下速率的WDM，目前的技术已经完全可以克服由于光纤色散和光纤非线性效应带来的限制，满足对传输距离的各种要求，并且已经在我国的部分通信干Байду номын сангаас应用。当然，目前WDM光传输系统只适用于点到点的传输，如何在网络环路中使用，如何实现光网络层上的保护还需进一步研究。 在光缆通信干线传输网上采用WDM系统具有以下优点。 （1）可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传输容量增加几倍至几十倍。 （2）对于早期敷设的芯数不多的光缆，采用WDM进行扩容可不必对原有系统作较大的改动。 （3）由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因而可以传输完全不同特性的信号，完成各种电信业务（包括数字信号和模拟信号）的综合和分离，以及PDH和SDH信号的综合与分离。 （4）利用DWDM选择路由技术实现网络交换和恢复，为实现未来透明的、具有高度生存性的光网络奠定了基础。2 密集波分复用（DWDM）系统 在一根光纤内同时使用两个窗口的系统（一个为1310nm波长，另一个为1550nm波长）一般称为宽带波分复用（W－WDM）系统。而在1550nm窗口的1540nm－1565nm波长范围内，按一定间隔分为多个波道（目前以8波段和16波段为主），每个波道传输一个系统，称为密集波分复用系统（WDM）。 DWDM系统主要由合波器、分波器和接饵光纤放大器（EDFA）等组成。 EDFA可以对波长在1530nm－1565nm范围内的光信号同时进行放大。在DWDM系统中，EDFA又可分为功率放大器（BA）、前置放大器（PA）及线路放大器（LA）。2.1 开放式、集成式密集波分复用系统 波分复用系统可分为两种：开放式DWDM系统和集成式DWDM系统。 开放式DWDM系统采用波长转换器（简称OTU），将目前使用的SDH系统的2.5Gbit／S光接口，即ITU—T的G.957建议的光接口变换成指定的频率，并符合ITU－T的G.692建议的光接口。 开放式DWDM系统的主要优点是：目前光缆通信干线传输网上已采用的2.5Gbit/S SDH设备均可接入DWDM系统中，DWDM系统的生产厂商的产品可以与SDH的多生产厂商的产品兼容；对于建成后的开放式DWDM系统，在工程中尚未配置2.5Gbit/S SDH传输设备的光通道，将来扩容时2.5Gbit／s SDH传输设备的选型可以不受限制。随着非话业务的迅速发展，将来IP路由器、 ATM交换机等均可直接接入。开放式DWDM系统不足之处是成本较高。 在集成式DWDM系统中，2.5Gbit／S SDH传输设备的光接口符合指定的频率，并符合ITU－T的G.692建议的光接口，即 2.5Gbit/SSDH传输设备的光接口为符合DWDM系统要求的光接口。其主要优点是省去了OUT，可以降低成本。集成式8个波长的DWDM系统的2.5Gbit／S SDH传输设备由于中心波长偏移等指标的限制，仅能用在相关生产厂家8个波长的DWDM系统上，设备的重复利用性较差。2.2 EDFA 这里的光纤放大器是指波长1．55μm窗口使用的掺饵光纤放大器。光纤放大器对于光纤通信来说具有革命性的作用，因为它避免了光／电与电／光转换过程，可以更好地满足大容量、长距离全光传输的要求。EDFA主要由掺饵光纤、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成。它利用掺饵光纤的非线性效应，泵浦光输入到惨饵光纤中，当有信号光输入时，辐射光的相位和波长会自发地与信号光保持一致，这样在输出端就可得到功率较强的光信号，实现了对光信号的放大。EDFA具有高增益、低燥声、频带宽、不会引起串扰等特点。按其具体应用场合可分为功率放大器（BA），前置放大器（PA），线路放大器（LA）。BA是将EDFA放在发射光源之后对信号进行放大。 LA是将 EDFA直接插入到光纤传输链路中对信号进行放大的应用形式。在长距离光纤传输系统中，线路放大器可代替再生中继器用来进行光功率的补偿。PA也称预放大器，用于光接收机前对接收到的光信号进行预放大。3 密集波分复用技术的应用3.1 国内外应用情况 随着线路放大器的研究、开发，密集波分复用技术逐步趋于成熟，美国的一家电信公司，1996年4月推出8个波长的DWDM系统，同年10月推出16个波长的DWDM系统；1998年1月推出40个波长的DWDM系统。目前，实验室的DWDM系统已达到了数百个波长。美国的长途通信公司和Qwest通信公司联合投资20亿美元采用DWDM技术正在兴建全美SDH光纤通信网，传输速率在2.5Gbit/s-20Gbit/s之间。预计到2000年，我国将建成一个以DWDM传输系统为主，沟通各大区交换中心的大容量光缆通信干线传输网。我国光缆通信干线传输网将采用8X2.5Gbit/S单纤单向的DWDM系统，近几年仍采用G.652光纤，光监控信道波长取1510nm，监控速率为2Mbit/s。DWDM的线路保护主要有采用在SDH层面上保护和光网络层的保护两种方式。由于光网络层上的保护目前很难达到，因此目前的线路保护方式只能采用在SDH层面上的保护。 由于LA仅是对光纤中的光信号进行增益补偿，并不还原成电信号，因此DWDM系统一般均设置自身独立使用的光监控信道（OSC），将LA的故障数据和运行状态等情况，通过OSC传送给网管系统，以便对DWDM系统进行实时监视，同时也解决了LA之间的公务联络问题。另外，应有OSC保护路由，防止光纤被切断后监控信息不能传送的严重后果。目前采用DWDM系统的工程中首先选用1510nm波长、2Mbit/S信号速率的OSC信号。3.2 光纤的选择 G.652光纤又称色散未位移光纤，是目前使用最为广泛的单模光纤。G.652是1310nm波长性能最佳的单模光纤，它同时具有1310nm和1550nm两个窗口。以前的PDH系统利用的就是1310nm零色散窗口，SDH系统则是利用1550nm最小衰减窗口。由于 G.652光纤在我国已大量敷设，因此利用原有的光纤采用DWDM技术实现超高速传输是当前的首选方案。 G.653光纤又称色散位移光纤，零色散窗口为1550nm，它在1550nm窗口同时具有最小色散和最小衰减，此种光纤在我国也有少量使用，它是单波长系统的最佳选择，但是由于高速传输的串扰现象使多路WDM系统很难开通，而WDM技术在传输网上的使用将是大势所趋，因此在我国已不提倡使用G.653光纤。 G.655光纤又称非零色散位移光纤，它是为了克服G.653光纤严重的4波混频而设计的一种新型光纤。对G.653光纤的零色散点进行了搬移，使1530nm－1550nm区间的色散值保持较低的水平，从而可方便地开通DWDM系统。G.655成功地克服了G.652的色散受限和G.653无法开通WDM的缺点，升级非常灵活，既可以采用TDM系统也可以采用WDM技术，从理论上讲G.655光纤的传输容量可达到1Tbit/S以上。但光纤价格较贵，采用该光纤的光缆价格为常规光缆的1.5倍。摘自《电信工程技术与标准化》
光纤通信系统中的波分复用技术应用分析
光纤通信系统中的波分复用技术应用分析光纤通信技术是现代信息通信领域的重要组成部分，而波分复用技术则是光纤通信系统中的关键技术之一。
波分复用技术通过将多个不同频率的光信号同时传输在一根光纤中，大大提高了光纤通信系统的传输容量和效率。
因此，波分复用技术在光纤通信系统中得到了广泛的应用。
本文将对波分复用技术在光纤通信系统中的应用进行分析。
首先，波分复用技术可以提高光纤通信系统的传输容量。
在传统的光纤通信系统中，每根光纤通常只能传输一路光信号。
而通过波分复用技术，可以将多路不同频率的光信号同时传输在同一根光纤中，从而提高了通信系统的传输容量。
波分复用技术可以将光信号分为不同频段的波长，每个波长对应一个光通道，因此一个光纤可以传输多个光通道的信号。
通过不同波长的光信号在光纤中的复用，光纤通信系统可以实现多路复用，提高了传输容量。
其次，波分复用技术可以提高光纤通信系统的传输效率。
在传统的光纤通信系统中，由于每根光纤只能传输一路光信号，因此需要铺设大量的光纤来满足通信需求。
而通过波分复用技术，只需要一根光纤即可同时传输多路光信号，从而减少了光纤的铺设和维护成本。
此外，波分复用技术还可以实现光信号的同时传输和接收，进一步提高了系统的传输效率。
此外，波分复用技术还可以提高光纤通信系统的抗干扰能力。
在传统的光纤通信系统中，由于每个光路之间的信号相互干扰，导致信号质量下降。
而通过波分复用技术，不同光通道的信号在光纤中是相互独立的，彼此之间没有干扰，可以在同一根光纤中实现多路光信号的传输，大大提高了系统的抗干扰能力。
这对于长距离传输和大容量传输的光纤通信系统尤为重要。
此外，波分复用技术还可以实现光纤通信系统的灵活配置。
在传统的光纤通信系统中，由于每根光纤只能传输一路光信号，因此需要铺设大量的光纤来满足不同信号的传输需求。
而通过波分复用技术，可以在光纤中灵活地配置不同波长的光通道，根据实际需求调整光通道的数量和位置。
这样可以大大提高系统的灵活性和可配置性，满足不同用户和应用的需求。
波分复用器详细解释
处理原理
处理性能
光信号处理技术基于光学的非线 性效应和干涉原理，通过改变光 信号的相位、幅度、频率或偏振 态等参数，实现信号的逻辑运算、 调制解调及频率转换等功能。
光信号处理技术的性能指标包括 处理速度、精度和稳定性等。这 些性能指标直接影响波分复用系 统的传输速率、频谱效率和系统 可靠性等方面。
04
数据中心中的应用
总结词
波分复用器在数据中心中用于提高光网络的带宽利用率和传输性能。
详细描述
随着数据中心规模的扩大和业务量的增长，对带宽的需求也在不断增加。波分复用器可以将多个低速率的光信号 复用到一根光纤中，实现高速数据传输，提高了带宽利用率和传输性能。这有助于降低数据中心的运营成本，并 满足不断增长的业务需求。
波分复用器详细解释
目
CONTENCT
录
• 波分复用器概述 • 波分复用器的工作原理 • 波分复用器的关键技术 • 波分复用器的优势与挑战 • 波分复用器的应用案例
01
波分复用器概述
定义与特点
定义
波分复用器是一种将多个不同波长的光信号复用 到同一根光纤中进行传输的设备。
灵活扩展性
可根据需要增加波长数量，实现网络的灵活扩展 。
智能交通系统中的应用
总结词
波分复用器在智能交通系统中用于实现 车联网和交通监控系统的快速数据传输 。
VS
详细描述
智能交通系统中包含大量的车辆和交通监 控设备，需要实现快速、实时的数据传输 。波分复用器可以将多个设备的数据复用 到同一根光纤中进行传输，提高了数据传 输的效率和可靠性。这有助于实现智能交 通系统的智能化管理和安全运行。
03
波分复用器的关键技术
光学滤波技术
01
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理与工程 Vol.17 No.5 2007波分复用器在光纤通信中的应用李叶芳 王晓旭 柳 华(大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连 116024)(收稿日期:2006 12 01)摘 要 在光纤通信领域中使用波分复用技术,可以极大地提高网络的传输容量及速率,是解决现代通信技术带宽危机的有效方法.本文介绍了波分复用(WDM)器件的特性,并以双路双向光纤通信为例说明应用WDM技术的优势.关键词 波分复用器;光纤通信;双路双向光纤通信THE APPLICATION OF WAVELENGTH DIVISIONMULTIPLEXER IN FIBER C OMMUNICATIONLi Yefang W ang Xiaoxu Liu Hua(School of Ph ysics and Optoelectr on ic Technology,Dalian University of Technology,Dalian,L iaoning, 116024) Abstract T he transmissio n capacity and r ate in fiber com munication could be significantly im pro ved by using w aveleng th div ision multiplexer(WDM),w hich is one of the most effectiv e w ays to settle the bandw idth crisis.T he characteristics of WDM are intr oduced,and the advantages of WDM ar e illustrated w ith tw o w ay bi directio nal fiber communicatio n.Key Words w avelength division multiplexer;fiber comm unication;tw o w ay bi directio nal fiber com munication1 引言自1880年贝尔设计的 光电话装置被证实光波可以传送信息开始,真正使光通信到来的时代是20世纪80年代以后.一个完整的光通信系统应具备3个条件:!光源;∀光纤;#光电检测器.1966年,美藉华人高锟博士发表论文,指出 用石英玻璃纤维传送光信号来进行通信.1970年,美国康宁公司首次研制成功了光纤,为光通信提供了理想的传输介质.在这一时期,半导体激光器也被研制成功,波长适用于光纤低损耗传输的光源在光纤通信中起到了决定性的作用.这一切使光纤通信的发展极为迅速.但是随着信息传送量与日俱增,通信网的传输容量成为阻碍其发展的瓶颈.20世经纪80年代初,波分复用技术就已经出现了,但波分复用器还没有成熟.1995年以后,波分复用技术获得了突破,这为解决通信技术危机提出了有效方法.波分复用技术是指使用多束激光在同一条光纤上同时传输多个不同波长光波的技术,其关键器件是波分复用器(WDM).本文介绍波分复用器的特性,将其用于光纤通信实验有通俗易懂、步骤简单及技术先进的特点.2 波分复用器的特性光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的器件,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;将同一根光纤送来的多波长信号分解为个别波长输出的器件称为光解复用器.在图1中,M是光波分复用器; D是光解复用器.在早期,波分复用器有粗波分复用及密集波分复用器之分.波长在1310nm及1550nm两个窗口各传输一路光波信号的被称为粗波分复用器(WDM).粗波分复用器的特点是插入损耗小,26物理与工程 Vol.17 No.52007图1 WD M 光传输原理WDM 器件易于制作,信道间隔宽.通常把波长间隔小于2nm 的复用器称为密集波分复用器(DWDM).现在波长间隔小于0.8nm 的波分复用器已经获得了应用,密集波分复用器因为波长间隔较小可以使多路信号共用一个掺铒光纤放大器实现多路放大,因此可以用作远距离光纤通信.现在,人们将WDM 及DWDM 统称为WDM 器件.光波分复用器主要有角色散型、介质膜干涉型和平面波导型等结构.2.1 角色散型波分复用器利用角色散元件分离与合并不同波长的光信号,从而实现波分复用的器件,称为角色散型波分复用器.实际中比较常用的是衍射光栅型波分复用器,如图2所示.在这里色散元件的作用是反射不同波长的光信号,使之成为不同取向的光束.当输入光纤中含有 1、 2、∃、 n 的多波长光信号时,通过光栅衍射后,不同波长的光由于衍射角的不同出射在不同的方向,这样便可以将不同波长的光分别送入不同光纤或探测器,实现了光波分复用技术中的分波作用.角色散型波分复用器的特点是分辨率高,方向集中,但器件受温度变化产生的影响不容忽视.图2 光栅型波分复用器2.2 介质膜干涉型光分复用器介质膜干涉型光分复用器是由多层不同材料(TiO 2和SiO 2)、不同折射率和不同厚度的介质膜按设计要求组合而成,每层厚度为4,一层为高折射率,一层为低折射率,交替叠合而成.如图3所示,当一束光入射到高折射率层时,反射光不产生相移;当光入射到低折射率层时,反射光经历180%相移.由于层厚4,因而经低折射率层反射的光经历360%相移,与经高折射率层的反射光同相叠加,这样在中心波长附近,各层反射光叠加,在滤波器输入端面形成很强的反射光.在偏离高反向波长两侧,反向光陡然降低,大部分光成为透射光,因此,可使某一波长范围呈带通,而对其他波长范围呈带阻,从而形成所要求的滤波特性.这种滤波器的优点是:信道带宽平坦、插入损耗低、结构尺寸小、性能稳定、与偏振无关.图3 介质膜干涉型光分复用器2.3 集成光波导型波分复用器集成光波导型波分复用器是以光集成技术为基础的平面波导型器件.如图4所示,在光纤A 上载送多个波长 1、 2、∃、n ,让所有波长的光从A 透射进入波导W 1、W 2、∃、W n 阵列相耦合的空腔S 1.每个波导的光学长度不同使得在与光纤阵列耦合的空腔S 2中与波长相关的相位延迟不同.每个波长的相位差使干涉的结果会在某根输出光纤上得到某个波长的最大贡献.平面波导型波分复用器具有波长间隔小、信道数多、通带平坦等优点,非常适于超高速、大容量WDM 系统使用.图4 集成光波导型波分复用器通常人们希望波分复用器的插入损耗小;串音隔离度大;通道带宽宽,在实际应用中要根据情况选择器件.3 W DM 技术在光纤通信中的应用光纤通信系统由光发送机、光接收机及波分复用器3部分组成.光发送机的作用是将要传输的电信号加载到光源的发射光束上使其成为光信27物理与工程 Vol.17 No.5 2007号,然后送入光纤实现通信.光接收机的作用是将光信号转换回电信号,恢复光载波所携带的原信号.波分复用器是光纤通信系统中的关键器件,在图1中,如果没有使用WDM 器件,系统将要多投入n -1根光纤,如果光纤通信的形式是由多个用户协同工作,那么使用WDM 技术的优势会更加突出,我们在教学实验中,安排了双路双向光纤通信实验,以此来优化光纤通信系统,实验装置如图5所示.图5 双路双向光纤通信系统在图5中,PC1~PC4是计算机,用来接收和显示通信信息;R/T1~R/T4是中心波长分别为850nm 及1310nm 的光发射机和相应的接收机,这种仪器的特点是同一波长的光接收和发射集成为一个仪器,仪器的型号分别是CTV 3002BTFC 、H TB i1100;符号T 表示是发射端、R 表示是接收端;WDM 1~WDM 4是波长为850/1310nm 的多模光纤波分复用/解复用器件.工作过程如下:由摄像机拍摄的动态图像通过接口线传输到计算机PC1中,启动安装在计算机上的Netmeeting 程序使这一信息进入波长为850nm 的光收发机R/T1中,光收发机经过调制将这一动态信息加载到波长为850nm 的光束中,光束在光纤中传输到达WDM 1器件.另一路信息的传输由计算机PC3完成,使用光信道为1310nm 的光收发机R/T 3,信号调制及传输的过程与850nm 相同.二路信号分别进入波分复用器WDM1合波后,由光纤进行远距离传输进入解复用器WDM 2,WDM2将这二路信号按波长的不同完成分路,将850nm 通道的光束送到850nm 的光收发机R/T 2中、将1310nm 的光束送到1310nm 的光收发机R/T 4中,R/T2、R/T4分别将光信息解调成电信号再经过放大后输送到等候着的计算机PC2、PC4中,通信的内容就可以在计算机上显示,实现会议.同理,双路双向光纤通信系统亦可以反方向操作实现通信.实验中应注意:(1)只能是相同波长的一路互相通信.(2)采用Netm eeting 程序完成通信的软操作.我们在设计这个实验中采用动态图像作为传输信号,通信时双方一定在打开Netmeeting时,甲方将IP 地址告诉乙方,而乙方在开启N etmeeting 程序后,先呼叫甲方,并输入乙方的IP 地址,才能使双方通道畅通,经过确认后,双方进入会议进行图像和语音传输.(3)通信中,窗口的大小、画中画、聊天等都可以通过程序自身的功能得到实现.4 结论波分复用器是为解决光纤通信网络中因信道传输容量小、速率低而应用的器件,但是作为光无源器件,除在光纤通信中使用外,还可以用在其他需要进行分波、合波的光学系统中,并且同样可以达到使系统简单、容易实现的特点.对于双路双向通信实验,如果没有使用WDM 器件,由于接线过多,初学者不易理出头绪.使用WDM 后,光路相对简单了,实验装置造价也低了许多,更主要的是因为应用了当前科技领域的新器件、新知识,无论从知识性及趣味性对学生来说都是一次很好的学习,因此深受学生的喜爱.参 考 文 献[1] 张劲松,陶智勇,韵湘.光波分复用技术.北京:北京邮电大学出版社,2002.127~140[2] 孙强,周虚.光纤通信系统及其应用.北京:清华大学出版社,北方交通大学出版社,2004.143~160[3] 张明德,孙小菡.光纤通信原理与系统.南京:东南大学出版社,2002.256~259[4] 苑立波.光纤实验技术.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005.161~18928。