波分复用系统技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的波长或频率不同，可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号的载波在发送端利用波分复用器将不同波长的信号光载波合并起来，送入一根光纤中进行传输；在接收端再由另一波分复用器，将这些不同波长承载不同信号的光载波分开，实现一根光纤中同时传输几个不同波长的光信号。由于不同波长的光载波信号可以看作相互独立的，从而在一根光纤中可以实现多路光信号的复用传输。
WDM系统可以分为单向传输方式和双向传输方式，从它对外的光接口来看，又可分为集成式WDM系统和开放式WDM系统，单向传输的集成式系统的结构如图1所示，n个光发射机分别发射n个不同波长，经过光波分复用器（OM）合到一起，再经过功率放大（OA），与监控信息一起耦合进单根光纤中传输。到接收端，先进行功率预放大（OA），再经过具有光波长选择功能的解复用器（OD），将不同波长的光信号分开，送到n个光接收机接收。
对于点到点的长距离WDM系统，中继站可以采用线路光放大器补偿光纤损耗。为保持客户信号传送的透明性，带线路放大器的WDM系统需要附加光监控信道（OSC），对光层进行监视和管理。如图1所示，OSC的传输应该是分段的，且具有3R（定时、再生、整形）功能和双向传输功能，在每个光放大中继站上，监控信号应能分出和插入，ITU-T已经规范光监控信道（OSC）的波长应在1510nm±10 nm，速率为2Mbit／s，采用CMI码型。
WDM系统还可以分为集成式和开放式两种。
集成式系统是指接入合波器的SDH终端具有满足G.692的光接口，即具有标准的光波长和满足长距离传输的光源。所以，集成式系统是把标准的光波长和满足长距离传输的光源集成在SDH系统中，整个系统构造比较简单，没有增加多余设备。但当非标准波长的老SDH系统接入WDM系统时，还必须引入波长转换器(OTU），将波长转换为标准波长。
开放式系统是在波分复用器前加入OTU（波长转换器），OTU输出端具有标准的光波长和满足长距离传输的光源，可以将输入的非规范的波长转换为标准波长。开放是指在同一WDM系统中，可以接入不同厂商的SDH系统。
WDM系统的关键技术包括光源的稳频和调谐技术，复用／解复用技术、OTU技术、WDM系统的监控技术、EDFA技术、色散的补偿和管理技术，非线性光学效应的抑制等。这里仅介绍几个主要问题。 （1）EDM技术 掺饵光纤放大器（EDFA）以其优越的特性在WDM系统中获得广泛的应用，但在应用中需要解决以下问题：在级连EDM的WDM系统中，放大的自发辐射（ASE）噪声会逐渐积累，OSNR（光信噪比）会下降。因此，根据目标距离选用性能好的EDM，并使其工作在的状态和的级连方式，以保证OSNR在国标要求的22dB以上。在级连EDFA的WDM系统中，由于EDFA的增益不平坦及WDM器件和光纤对不同信道的损耗不同，造成自滤波效应，使复用信道之间的功率不均衡。因此，增益均衡技术常常是需要的。为防止由于复用信道数变化引起EDFA的增益变化，用电的或光的反馈技术进行EDFA的增益控制是需要的。常规的EDFA的增益平坦的范围为1540～1560nm，通常称为C波段，为了增加复用路数，人们已开始开发L波段（1570～1600m左右）和3波段（1520～1540nm左右）的光放大器，人们发现，饵氟共掺或饵筛共掺的光放大器的带宽可以达到75m，与此同时，喇曼光放大器也成为热门研究课题，如Pirelli公司的128波道系统就是安排在三个波段的。由于EDFA输出高功率，为安全起见，当光纤断裂时，保护系统应能提供自动功率切断（APSD）和重启动功能。 （2）非线性光学效应的抑制 非线性光学效应是光场和物质相互作用时发生的一些现象，在强电场的情况下，非线性极化是导致非线性光学效应的原因。对WDM系统影响较大的非线性光学效应有受激喇曼散射（SRS）、自相位调制（SPM）和四波混频（FWM）。受激喇曼散射限制了光纤中传输的功率（国标规定不论复用路数是多少，功率放大器的输出功率为干17dBm），并引起彼分复用系统中的串扰。SPM导致频谱展宽，这也是一种频率啁啾，但这种啁啾与GVD（群速度色散）之间的互作用可能引起一些新的特点。在一定的条件下，SPM可能和光纤的群速度色散相抵消。WDM系统中通道代价有时出现负值，就是SPM作用的结果。FWM是起源于折射率的光致调制的参量过程，需要满足相位匹配条件。FWM引起WDM系统中复用信道之间的串扰，严重影响传输质量，光纤的色散越小，复用信道间隔越小，越容易满足相位匹配条件，这种串扰越严重。为了抑制四波混频，色散位移光纤（G.653）失去了它的魅力，非零色散位移（G.655）光纤应运而生。 （3）色散的补偿和管理 色散包括色度色散和偏振模式色散；对于高速率，长距离WDM系统，由于EDM没有3R功能，色散成为限制传输性能的重要因素，为了保证长距离传输后信号的质量，常采用色散补偿技术或色散管理技术。WDM常用啁啾光纤光栅或色散补偿光纤来补偿光纤的色散。啁啾光纤光栅是一种不等间距的光纤光栅，通过使不同的光频分量在光栅中的传输时延不同来补偿光纤的色散，具有体积小、补偿效率高的优点。据报导，使用2cm长度这种光栅就可以补偿50km常规光纤所造成的色散，其缺点是补偿带宽较窄。色散补偿光纤也称为负色散光纤，其基本原理是通过对光纤的芯径及折射率分布的设计，利用光纤的波导色散效应，使其零色散波长大于1.55μm，即在1.55μm波长处产生较大的负色散，这样当常规光纤和色散补偿光纤级联使用时，两者将会互相抵消。前面提到的NEC的3.2Tbit系统、1500km的传输实验就是采用负色散光纤来补偿色散的。在采用非零色散位移光纤（NZ-DSF）的WDM系统中，可以采用色散管理技术。G.655光纤在1.55μm处有非零、但很小的色散（1～6ps／（nm·km），而且这种光纤可以是正色散，也可以是负色散，若在不同的中继段上采用色散类型不同的光纤，使总的色散为零，则可以在很长距离上消除色散的积累。同时，由于色散不为零，四波混频效率又较低，有利于抑制非线性效应的影响。由于光纤的色散，非线性光学效应等因素导致经光通道传输之后的信号波形失真，引起的接收机灵敏度的下降值，称为光通道代价。对于低色散系统，通道代价定义为1dB，对高色散系统，2dB是允许的。为了避免工作系统的很高的功率代价，WDM系统的通道代价并不与目标传输距离成正比。
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 再到2.5Gbit/s系统TDM 速率一直以过去几年就翻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TDM 10Gbit/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。
WDM技术还具有以下若干优点：1 )能同时传输多种不同类型的信号;2)能实现单根光纤双向传输;3)有多种应用方式;4)节约线路投资;5)降低器件的超高速要求;6)对数据格式透明，能支持IP业务;7)具有高度的组网灵活性、经济性和可靠性。
在80年代中，已有人采用1．3微米和1．55微米两个频道的光波分复用技术，制造出简便实用的光纤通信系统。在90年代初，光波分复用的关键器件有突破，它包括：高精确和稳定的波长的激光器、滤光器和光放大器。于是，所谓密集光波分复用(DWDM，dense wavelenght division multiplex)光纤通信系统研制成功。
通过引入光交叉连接( OXC,Optical Cross-Connected)和光分插复用器(OADM, Optical Add-Drop Multiplexing)，组建下一代智能化的宽带大容量的高度可靠的自动交换光网络将成为可能。WDM技术首先是作为一种点到点的传输技术而提出的，它发展很快并很快走向成熟，目前在骨干光纤网上己经得到广泛的推广和应用。从1995年到1999年，美国各大长途电话公司已经完成在其干线网络中配置WDM设备的工作。1998到1999年，中国电信在多条省际光缆干线上引入了WDM技术。
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；
对各信道传输的信号的速率，格式具有透明性，有利于数字信号和模拟信号的兼容；
节省光纤和光中继器，便于对已建成系统的扩容；
可以提供波长选路，使建立具有高度生存性和灵活性的WDM全光通信网成为可能。
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