本科学生毕业论文论文题目：波分复用的光纤通信技术学院：电子工程学院年级：2009级专业：通信工程姓名：张琦学号：20091400指导教师：刘勇2012 年 5 月 7日摘要近年来，通信行业发展迅速，大量的通信新业务不断涌现，信息高速公路正在全球范围内以惊人的速度发展建立起来。

所有这些应用都对大容量通信提出了越来越高的要求，使得光纤通信技术向着速度高、容量大、可伸缩性好的方向发展。

波分复用(WDM)系统的发展正是适应了这一时代潮流。

应用这种技术可以在同一根光纤上传输多路信道，从而使通信容量成倍的扩大。

不过，随着掺铒放大器(EDFA)在系统中的大量使用，也会带来一系列相关问题，如：色散、增益失衡、非线性效应等等。

在建立一个WDM光纤通信系统的时候，必须很好地解决这些问题。

在本文中，将讨论这些WDM系统的关键技术，并给出一个WDM光纤通信系统的总体设计。

主要工作如下：1．在对国内外WDM系统理论和实验研究进展进行广泛研究的基础上，重点讨论实现WDM 系统的关键技术和如何克服色散、增益失衡和非线性等影响性能的因素。

2．基于国际电联的ITU-T系列参考标准和信息产业部的相关标准，进行32×10 Gbit ／s480km的WDM光纤通信系统总体设计和规划。

给出系统的详细参数并对系统性能进行相关计算，讨论优化系统的技术和手段。

关键词WDM；光纤通信；传输系统；大容量系统AbstractRecently communication industry develop very fast,a large new communication services appered,the world is now building Cyber-high way. All these bring the need for larger and larger communication capacity,which stimulate fiber communication system develop towards adaptive,high speed,large capacity data transmission.Wavelength division multiplexing (WDM) system developed following the trend. The system can greatly increase the transmission capacity by increasing th channels in a single fiber. But multi-wavelength transmission and thd employment of Erbiumdoped Droped Fiber Amplifier (EDFA) will cause a number of new problems,such as chromatic dispersion,gain fluctuation,fluctuation and non-linear effects etc. Ths problems should be solved in building WDM fiber transmission system. In this paper,the key technologeis in WDM system are discussed. The main parts in this project are as follows:1.Based on the widely studing of references,the development on the theory and experiments of WDM system is reviewed. The degradation of the performance of the system,which is caused by chromatic dispersion,gain fluctuation and fluctuation and non-linear effects in fiber,is analysed and some scenarios are suggested to solve them.2.Based on the revelant standards of ITU-T and related references,is designed. The general scheme of 32 X 10Gbit/s 480km WDM transmission system are designed for the most systems which fiber are model G.652. The parameters of the system are defined,and the performance is calculated.Key wordsWDM;Optical fiber communication；Transmission system；Large capacity system；目录摘要 (I)Abstract (II)前言 (1)第一章全光纤OWDM通信系统 (1)1.1 波分复用技术在光传输系统中的应用 (1)1.2 系统构成描述 (2)1.2.1 光纤激光器 (3)1.2.2 EDFA掺铒光纤放大器 (4)1.2.3 FBG滤波器 (4)1.2.4光检测器 (6)1.2.5 OWDM系统的指标 (6)1.3波分复用技术的优点及其特点 (7)第二章光纤通信技术原理及存在的问题 (8)第三章光纤通信技术研究现状与前景 (11)3.1波分复用器在光纤通信中的应用 (13)3.2光纤技术的发展及应用趋势 (14)3.3波分复用未来的发展趋势 (17)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (23)前言在新一代高速全光通信网的研究中,作为相应的用于传输节点的高速信息传输技术, 光波分复用(OWDM)技术必将得到普遍推广,将成为未来全光高速率、长距离、大容量光通信系统及宽带综合业务数字网(B-ISDN)的重要基础技术之一。

这一点国际上已有共识。

目前已实用化的OWDM系统从总体上看有一个共同点,即它们均是光电器件与光纤的组合体。

这样就势必带来光纤与光电器件的正确衔接和耦合问题。

实际上无论多么先进的系统也无法避免这种衔接带来的损耗以及种种不便和不可靠因素,而且这种通信系统实质上仍属于光电子通信模式。

目前传统的以电子技术为基础的信息传输技术的速率提高大大落后于光子技术,其微电子集成电路的极限速率为10 Gbit/s.所以其传输速率、容量等最终受到通信制式制约。

为了克服这一电子瓶颈,急需发展以光子技术为基础的全光信息通信技术,以有效利用光纤传输系统的固有传输能力。

而光纤自身的潜在带宽容量远超过这一数字,因此应设法挖掘其潜藏的带宽,充分发挥光纤可传输更高数字速率的优势。

基于各种全光纤型器件的实现,将以光纤Bragg光栅(FBG)为基础的窄带型FBG滤波器、光纤激光器、光纤耦合器、掺铒光纤放大器(EDFA)、光检测器以及各种高性能的全光纤器件组合到一条传输光纤中,构成具有相关性能的光子组件或光子系统,即所谓的全光纤(All-fibers)集成[1,2]。

可以方便地在一条光纤线路上同时实现对不同波长信道的高速数据的密集OWDM和全光纤复用。

①第一章全光纤OWDM通信系统1.1波分复用技术在光传输系统中的应用波分复用（WDM）是指在一根光纤中同时传输两个或多个光载波信号。

传播的方向可以是同向的，也可以是反向的。

根据 ITU-T 的有关协议，规定 1552.52nm波长为基准，信道间隔Δλ =0.8nm，或是 0.8nm 的倍数关系。

目前多数的间隔是按照这个方法执行的由于信道间隔不同，目前的波分复用大体上分为三种情况：密集波分复用(DWDM)、粗波分复用(CWDM)和宽波分复用(WWDM)，在频宽 1000GHz 情况下，其波长间隔分别小于 8nm、50nm 和大于50nm。

对光源波长稳定性的要求是±Δλ 5。

一般来说，WDM 系统结构主要由以下五部分组成：光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统①如果是著作则应写明出版单位和出版年份，见《黑龙江大学本科生毕业论文（设计）撰写规范》。

光发射机是 WDM 系统的核心，根据 ITU-T 的建议和标准，除了对 WDM 系统中发射激光器的中心波长有特殊要求以外，还需要根据 WDM 系统的不同应用来选择有一定容限的发射机。

在发送端首先将来自各终端设备输出的光信号，利用光转发器（OTU）把符合 ITU-TG.957 建议的非特定波长的光信号转换成具有稳定的特定波长的光信号；利用合波器合成多通路光信号；通过光功率放大器（BA）放大输出多通路光信号。

光信号在进行一段距离光纤传输后，需要进行光中继放大，在进行整形后，信号传至接收端。

在接收端，信号在经过前置放大器放大后，通过分波器分离成特定波长的光信道，要求接收机不仅要满足对光信号要高度灵敏，还要能承受一定的噪声，要有足够的带宽。

光监控信道主要功能是监控系统内各信道的传输情况，在发送端产生光监控信号与光信号合波输出，在接收端将接收到的光信号进行分波，分离出监控信号和光信号。

网络管理系统主要通过传输开销实现对 WDM 系统的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等功能，是与光网络传输相关的高层管理系统1.2系统构成描述光纤OWDM通信系统将由一系列新型全光纤器件构成。

诸如，光纤激光器，EDFA，FBG滤波器及光检测器等。

下面，将对该系统所涉及的几种重要的基础性器件作一些概述。

1.2.1光纤激光器光纤激光器由于掺铒光纤具有增益特性,因此,当用980 nm或1 480 nm的泵浦激光激发时光纤中铒离子就会产生增益放大。

只要引用适当的正反馈,激光放大器就会转变为光纤振荡7器,即光纤激光器。

而谐振腔只能反馈某一特定波长的光,具有选频特性。

输出单频激光,再经过光隔离器(ISO)就可输出窄线宽、高功率、低噪声的信号激光。

该激光器具有以下特点:1)激光介质又是导波介质,耦合效率高,加之纤芯很细,易形成高功率密度,其几何尺寸又具有很高的“表面积/体积”比,故该激光器具有很高的转换效率和很低的激光阈值;2)光纤谐振腔的腔镜可直接制作在光纤截面上,或采用光纤耦合器方式构成谐振腔。

加之光纤具有极好的柔绕性。

因此光纤激光器可以设计得相当小巧灵活;3)光纤激光器具有良好的光纤兼容性、输出稳定性和单色性。