第10章 光波分复用器
§10.1 光波分复用技术
§10.2 光波分复用器
问题的提出

电时分复用（TDM）存在的问题：

“电子瓶颈”限制： 10Gb/s→40Gb/s… 光纤色散限制 单波长通信系统远不能有效利用光纤带宽

1
0
1
1
TDM signal
1 1 0 0 1 0 1 1
signal1
1 0 0 1
向全双工的通信。
1 光发射机
…
1
光接收机
…
1
n
光发射机
n
复用/解复用器
1… n
光纤 放大器 复用/解复用器
光接收机
n
n＋1
光发射机
…
1′
光接收机
…
n ＋1… 2n 2n
1′
n′
光接收机
光发射机
n′
单纤双向WDM传输
双向WDM系统的优点：
可以减少使用光纤和线路放大器的数量。
双向WDM系统的缺点：
n1 n2 n 1< n 2


. . . n1
N 1 2
1. 波分复用器的 定 义
是一种用来耦合不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号 的无源器件。
从原理上讲， 这种器件是互易的(双向可逆)，即只要将解复用器 的输出端和输入端反过来使用， 就是复用器。 因此复用器和解复用器是相同的(除非有特殊的要求)。
1. 波分复用的定义
光波分复用(WDM: Wavelength Division Multiplexing)：
在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术.
2. 波分复用的原理
光波分复用的基本原理：
在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用）； 并耦合进光缆线路上同一根光纤中进行传输；
在接收端将组合波长的光信号进行分离（解复用），
其开发和应用相对说来要求较高。 如为了抑制多通道干扰(MPI)，必须注意
光反射的影响、 双向通路之间的隔离、 串扰的类型和数值、 两个方向传输的功率电平值和相互间的依赖性、 光监控信道(OSC)传输、
自动功率关断等，
要使用双向光纤放大器。
5. WDM技术的主要优势

充分利用光纤的巨大带宽资源。 同时传输多种不同类型的信号。 节省线路投资。 降低器件的超高速要求。 高度的组网灵活性、经济性和可靠性。
WDM系统的基本构成主要有以下两种形式： 双纤单向传输和单纤双向传输。
(1) 双纤单向传输
单向WDM传输：指所有光通路同时在一根光纤上沿
同一方向传送； 由于各信号是通过不同光波长携带 的，彼此之间不会混淆； 在接收端通过光解复用器将不同波 长的信号分开，完成多路光信号传 输的任务。
双纤单向传输
(2) 单纤双向传输 双向WDM传输：指光通路在一根光纤上同时向两个不同的 方向传输。所用波长相互分开，以实现双
λ
s
光 分 波 器 λ
λ
1
1 光接收器1
n
光监控信道 发送器
光监控信道 接收/发送器
光接收器n
n
光监控信道 接收器
网络管理系统
光发送机——将来自不同终端的多路光信号分别由光 转发器（OTU）转换为各自特定波长的光信号后，经 光合波器合成组合光信号，再通过光功率放大器（BA） 放大输出至光纤中传输。 光中继放大——采用了增益平坦技术的EDFA（LA） 实现对不同波长光信号的相同增益放大。 光接收机——先由前置光放大器（PA）放大经传输衰 减的主信道光信号，再用分波器从主信道光信号中分 出不同特定波长的光信号。
2. 波分复用器的 光学特性
a. 解复用器 主要光学特性：
中心波长 中心波长范围；
（平均信道间隔的10％）
中心波长对应 的最小插损； 隔离度。
解复用器波长—插入损耗关系曲线图
b. 复用器
主要光学特性：
中心波长
中心波长范围；
（平均信道间隔的10％）
中心波长对应
signal2
光纤损耗谱特性
仅利用光纤的两个低损耗传输窗口，总带宽超过30THz， 全波光纤的带宽更宽。
光纤的可利用带宽非常宽。
若一根光纤仅传输一个波长信号，是对光纤带宽资源
的极大浪费。
因此，产生了光波分复用技术。
§10.1 光波分复用技术
1. 波分复用的定义
2. 波分复用的原理
3. 波分复用技术的发展 4. 波分复用系统的基本结构 5. 波分复用的技术优势
光监控信道（OSC）——监控系统内各信道的传输情 况。在发送端，插入本节点产生的波长为λs的光监控 信号（如帧同步、公务及各种网管开销字节），与主 信道的光信号合波输出；在接收端，将收到的光信号 进行分离，输出为λs波长的光监控信号和业务信道光 信号。 网络管理系统——通过光监控信道物理层传送的开销 字节到其他结点或接收来自其他结点的开销字节对 WDM进行管理，实现配置、故障、安全、性能管理等 功能，并与上级管理系统通信。
目前水平：商用系统：40×10Gb/s 实验室：82×40Gb/s=3.28Tb/s
基于WDM和波长选路的光传送网已成为主要的核心
网。
4. 波分复用系统的基本结构
光发送机 1 光转发器1 λ
1
光接收机 光中继放大 光 纤 BA LA
s
n
光转发器n
λ
n
光 合 波 器
光 纤 PA λ
s
λ
λ
s
§8.2
光波分复用器
1. 光波分复用器的 定义 2. 光波分复用器的 光学特性 3. 几种 光波分复用器
1. 插入损耗
Pii Lii 10 log Pi
2. 串音
Lc 10log
Pij Pi
3. 通带带宽：信道之间的间隔、 N
p i
1 2 N
并作进一步处理后恢复出原信号送入不同终端。
波分复用原理示意图
光发送机λ
1
光接收机λ 1
光发送机λ 2
复 用 器
λ 1 λ 2 …λ N 单根光纤
解 复 用 器
光接收机λ 2
光发送机λ 3
光接收机λ 3
3. 波分复用技术的发展
CWDM：利用1.3和1.55µm附近两个低损耗窗口构 成两个波长的WDM系统。 由于1310/1550 nm的复用超出了EDFA的增益范围， 只在一些专门场合应用。 DWDM：在1.55 (1.50~1.60) µm窗口，同时用8，16 或更多个波长的WDM系统，其中各波长之 间的间隔约为1.6nm，0.8nm或更小，对应 于200GHz, 100GHz或更窄的频率间隔。 DWDM技术得到广泛应用。