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波分复用概念与其技术讲解 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。 通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM 可以细分为CWDM(稀疏波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM 的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。 CWDM 和 DWDM 的区别主要有二点：一是 CWDM 载波通道间距较宽，因此，同一根光纤上只能复用 5 到 6 个左右波长的光波，“稀疏”与“密集”称谓的差别就由此而来；二是 CWDM 调制激光采用非冷却激光，而 DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐，非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀，因此温度调谐实现起来难度很大，成本也很高。CWDM 避开了这一难点，因而大幅降低了成本，整个 CWDM 系统成本只有 DWDM 的 30%。CWDM 是通过利用光复用器将在不同光纤中传输的波长结合到一根光纤中传输来实现。在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，接到不同的接收机。 由于光波长与频率的关系： = × 。实际上为一种频分复用，所以WDM通常也被称为光频分复 用(OFDM), WDM系统的主要优点为： 1． 充分利用光纤的低损耗波段，大大增加光纤的传输容量，降低成本 2． 对革新到传输的信号的速率，格式具有透明性，有利于数字信号和模拟信号的兼容 3． 节省光纤和光中继器，便于对已经建成的系统进行扩容 4． 可以提供波长选路，使建立透明，灵活，具有高度生存性的WDM网络成为可能 46.2.2 波分复用/解复用器件 在整个 WDM 系统中，需要使用多种波长的光信号，通常光纤的损耗随着传输距离的增长而增大。光纤的传输损耗与工作波长有关。故现有光通讯系统中通常选择850nm,1310nm和1550nm的光波用于传输(如右图所示)，为了保证不同的DWDM系统之间的横向兼容性，ITU-T定义了以193.1THz(1552.52nm) 为中心频率，通道最小间隔为100GHz。下图为8/16/32个信道使用频段。 激光发射器 通常可以使用多种可调整波长的激光发射器来实现。常用的发射器有分布式反馈激光器，分布是布拉格反射激光器，机械可调激光器，外腔可调激光器，垂直共振腔表面放射激光器。在一些较新的系统中，通常使用外腔可调激光器，其工作原理如下图： 外腔可调激光器包括光学镜以及外部光栅， 还包括一个完整的热调谐器，外腔可调激光器输出功率超过20mW。 垂直共振腔表面放射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)是光从垂直于半导体衬底表面方向出射的一种半导体激光器，具有模式好、阈值低、稳定性好、寿命长、调制速率高、集成高、发散角小、耦合效率高、价格便宜等很多优点。因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用。 典型的 VCSEL 结构如图所示，其有源区由多量子阱组成，有源区上下两边分别由多层四分之一波长厚的高低折射率交替的外延材料形成的DBR，相邻层之间的折射率差使每组叠层的Bragg 波长附近的反射率达到极高(＞99％)的水平，需要制作的高反射率器的对数依据每对层的折射率而定，激光器的偏置电流流过反射器，它们是高掺杂的以便减小串联电阻．由一组少量的量子阱提供光增益，典型的量子阱数为 1至 4 个，它们被置于驻波图形的最大处附近，以便获得最大的受激辐射效率而进入振荡场。出射光方向可以是顶部或衬底，这主要取决于衬底材料对所发出的激射光是否透明以及上下 DBR 究竟那一个取值更大一些。 VCSEL 与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于 90％；VCSEL 的光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致