第09章 光复用技术.ppt

　　利用体光栅的角色散原理构成的OADM器件如图9-6-11所示。复用光信号经光纤入射到体光栅表面时，每个不同波长的光信号以不同角度出射，并被多个不同光纤所接收，从而完成解复用功能，实现光信号复用时的原理则相反。固定波长信道上/下话路就在复用和解复用之间完成。这种类型的OADM插入损耗小、 信道串扰小，但是由于器件体积过大，且要求较好的防震装置与准直光学系统，因此，在实用化上存在困难。 图9-6-11　体光栅型OADM原理图 (a) 体光栅型复用/解复用器; (b) 体光栅型OADM示意图 　　利用多层介质膜的干涉滤波原理构成的OADM器件如图9-6-12所示。它是在一玻璃衬底上蒸镀多层高、 低折射率相间的电介质薄膜，设计好多层膜的层数与厚数，形成干涉窄带通滤光片，加上自聚焦透镜，组成了波分复用/解复用器，固定波长信道上/下路利用光开关在解复用与复用之间完成。这种OADM器件的优点是结构简单、 控制方便、 回波损耗低。但是，由于它要通过透镜与光纤相连，光纤耦合需要精确校准，且直通的信号也必须经过解复用和复用这两个步骤，可能使信号带宽变窄而引起信号失真，这些因素限制了WDM系统的通道数目。 图9-6-12　滤波片型OADM原理图 (a) 滤波片型复用/解复用器; (b) 滤波片型OADM示意图 9.6.3　光波分复用技术的主要特点  　　光波分复用技术之所以得到全世界的广泛重视和迅速发展，是与其出色的技术特点密不可分的。 　　(1) 可以充分利用光纤的巨大带宽资源。在实用的光纤通信系统中，多数情况是仅传输一个光波长的光信号，只占据了光纤频谱带宽中极窄的一部分。而WDM技术利用了光纤的低损耗区波段，大大增加了光纤的传输容量，提高了频带利用率。 　　(2) 节约成本。通过实现多个波长复用起来在一根单模光纤中传输，不需敷设新的光纤线路即可扩大光纤通信容量，在大容量长途传输时可节约大量光纤和再生器，显著降低网络设费用和传输成本。 　　(3) 完成多种电信业务的综合和分离。由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立，因此可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信业务信号的综合和分离，也可实现多媒体信号混合传输。 　　(4) 降低器件的超高速要求。随着所需传输速率的不断提高，许多光电器件的响应速度已显不足，通过使用WDM技术，可降低对一些器件性能上的超高要求，同时又可以实现大容量传输。 　　(5) 适宜于多种网络形式。根据需要， WDM技术可以有多种应用形式，如长途干线网、 广播式分配网、 多路多址局域网等，因此，对网络应用十分重要。 　　(6) 业务透明性。由于WDM系统对不同波长的光载波信号以一定的次序进行排列以达到提高光纤频带利用率的目的，与各系统的传输速率以及电调制方式无关，因此，各个通道对信息和数据格式是透明的。这对在原有系统上复用新系统提供了很大的便利，通过增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量。 　　(7) 高度的组网灵活性、 经济性和可靠性。利用WDM技术选路，实现网络交换和恢复，从而实现透明、 灵活、 经济且有高度生存性的光网络。 　　在WDM系统中，技术的关键在于光波分复用器，它具有将几种不同波长的光信号按一定顺序组合起来传输的功能，又具有将组合起来传输的光信号分开，分别送入相应终端设备的功能。目前实用的光波分复用器，是一个无源光学器件，结构简单、 体积小、 可靠性好、 易于和光纤耦合。 　　WDM技术存在的不足是波长数较多时插入损耗较大，减少了系统可用功率，依靠光纤放大器可以补偿功率的损失，但是仍然受光纤非线性的影响，波长较多时需仔细设计。此外，信道间的串扰会降低灵敏度，而且波分复用器件价格很高。 9.6.4　光波分复用系统的技术分类 　　1. 光源技术 　　在WDM系统中，采用性能良好的激光器作为通信光源，如分布反馈激光器(DFB)、 分布布拉格反射激光器(DBR)、 量子阱半导体激光器和波长可调谐半导体激光器等。 　　采用分布反馈激光器和分布布拉格反射激光器作为光源，与一般F-P激光器相比有两个优点： 　　(1) 动态单纵模窄线宽振荡。由于DFB激光器中光栅的栅距很小，形成了一个微型谐振腔，对波长具有良好的选择性，使主模和边模的阈值增益相对较大。因此，光波谱线宽度比F-P激光器窄得多，并能在高速调制下也保持单纵模振荡。 　　(2) 波长稳定性好。由于DFB激光器内的光栅有助于锁定在给定的波长上，其温漂很小，约为0.08 nm/℃。 　　量子阱半导体激光器是一种窄带隙有源区夹在宽带隙半导体材料中间或交替重叠生长的半导体激光器，是一种很有发展前景的激光器。它的结构与一般的双异质结激光器相似，只是有源区的厚度很薄。量子阱激光器与一般双异质结激光器相比具有以下优点：  　　(1)