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波分复用器
阅读:13427时间:2010-11-13 11:11:36

  当前,光纤通信系统容量的扩容升级普遍采用的时分复用加波分复用方法。众所周知,波分复用器是WDM技术中的关键组件。波分复用器的作用是利用器件的光耦合、色散、干涉等物理现象来完成波分 复用系统光信号的组合(合波)或分解(分波)功能。合波器的工作原理是将来自DWDM或CWDM中光源的不同波κ的光信号组合成一个光束并耦合进入一根光纤进行传输。分波器则是合波器的逆过程。

分类

  按照波长选择机理不同,波分复用器可以分为:衍射型波分复用器和干涉型波分复用器两大类型及多种类型号。衍射型波分复用器利用一个角色散元件(如一个衍射光栅)使入射的光信号在空间分离 成多个不同波长的光。干涉型波分复用器则是利用光滤波器或光方向耦合器进行波长选择。由于光波在电介质中所具有的本征可逆性,波分复用器中的光传输方向泱定了,这个波分复用器是用做合波器 使用还是用做分波器。

  在波分复用的光网络中,为了充分利用光纤存在的巨大的可用资源,每一光纤链路都承载波分复用信号。这些多用户的信号以不同的波长作为载波。在发射端光信号被调制、复用而成。在接收端信号 被分解、还原成各自不同的单一波长。经过长期研究,已经开发出了各种不同的波分复用器。尽管波分复用器的种类繁多,各种波分复用器的工作原理差异很大:但是按照器件工作是否需要供电,可以 将波分复用器分为有源波分复用器和无源波分复用器。有源波分复用器包括波长可调激光器、波长可调滤波器、波长选择放大器等。无源波分复用器包括色散元件波分复用器、干涉元件波分复用器、光 耦合器波分复用器、全光纤波分复用器等。现在,在实际的光纤通信工程中,最广泛使用的主要是无源波分复用器。

  图所表示的是当前我国的DWDM工程常用的一些无源波分复用器,其中主要采用的是介质膜滤波器、波导光栅等波分复用器完成8∶1/1∶8∶16∶1/1∶16∶32∶1/1∶32等的波道复用和解复用。根据 复用的波长间隔宽窄不同,波分复用可以分为DWDM(波长间隔≤8 nm)和CWDM(波长间隔≤50 nm)。DWDM系统的特点是信道数多、信道间隔窄、系统成本高等,所以DWDM系统常常采用多层介质膜型波分 复用器、波导光栅型波分复用器等波分复用器。CWDM系统的特点是信道数少、信道间隔宽、系统成本低等,却主要使用光纤熔锥型波分复用器。

波分复用器的分类

  图 波分复用器的分类

特点

  ● 插入损耗低

  ● 通道隔离度高

  ● 光路无胶

工作原理

  波分复用器是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。从原理上讲,CWDM就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输,在链路的接收端,借助光解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号,连接到相应的接收设备。其原理如图1所示。与DWDM的主要区别在于:相对于DWDM系统中0.2nm到1.2nm的波长间隔而言,CWDM具有更宽的波长间隔,业界通行的标准波长间隔为20nm。ITU-T G.694.2规定的波长如表1所示。各波长所属的波段如图2所示,覆盖了单模光纤系统的O、E、S、C、L等五个波段。

波分复用器工作原理

  由于CWDM系统的波长间隔宽,对激光器的技术指标要求较低。由于波长间隔达到20nm,所以系统的波长偏移可达-6.5℃~+6.5℃,激光器的发射波长精度可放宽到±3nm,而且在工作温度范围(-5℃~70℃)内,温度变化导致的波长漂移仍然在容许范围内,激光器无需温度控制机制,所以激光器的结构大大简化,成品率提高。

波分复用器各波长所属的波段

  另外,较大的波长间隔意味着光复用器/解复用器的结构大大简化。例如,CWDM系统的滤波器镀膜层数可降为50层左右,而DWDM系统中的100GHz滤波器镀膜层数约为150层,这导致成品率提高,成本下降,而且滤波器的供应商大大增加有利于竞争。CWDM滤波器的成本比DWDM滤波器的成本要少50[%]以上,而且随着自动化生产技术和批量的增大会进一步降低。

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