光纤光栅及全光纤集成波分复用通信系统研究中文摘要

提一种利用光纤光栅实现全光纤集成波分复用通信的新思想。经过三年的努力将这一新设想变成了现实。先后用光纤光栅与掺铒有源光纤结合研制出三种多波长光纤激光器、一种增益平坦光纤放大器，并用可调谐光纤光栅研制出一种解复用的ADM。在这一基础上研制出一台全光纤波分复用通信系统，进行了4×2.5Gb/s的实验，得到满意的结晶。证明这一第流有诸多优点，经过一定的努力有望实现实用化。在这一研制工作中共取得九项成果，通过专家鉴定，其中有攻项达到国际先进水平，有两项为国际首创。撰定学术论文近70篇，其中已有30余篇被EI引录，有的论文在国内被引用20余次。在研究工作中有30余名研究生参加。其中已有13人获得了学位。

光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型，介质膜型，光栅型和平面型四种

波分复用性能指标

其主要特性指标为插入损耗和隔离度

由于光链路中使用波分复用设备后，光链路损耗的增加量称为波分复用的插入损耗。当波长λ₁,λ₂通过同一光纤传送时，在与分波器中输入端λ₂的功率与λ₁输出端光纤中混入的功率之间的差值称为隔离度。

波分复用光波分复用器特点&优势

充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱（1310nm-1550nm）极少一部分，波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz，传输带宽充足。

具有在同一根光纤中，传送2个或数个非同步信号的能力，有利于数字信号和模拟信号的兼容，与数据速率和调制方式无关，在线路中间可以灵活取出或加入信道。

对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，可进一步增容，实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动，具有较强的灵活性。

由于大量减少了光纤的使用量，大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时，恢复起来也迅速方便。

有源光设备的共享性，对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。

系统中有源设备得到大幅减少，这样就提高了系统的可靠性

波分复用现状

由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高，技术实施有一定难度，同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面，因而WDM的实际应用还不多。但是，随着有线电视综合业务的开展，对网络带宽需求的日益增长，各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等，WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来，表现出广阔的应用前景，甚至将影响CATV网络的发展格局。

在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。

波分复用复用类型

光波分复用包括频分复用和波分复用

光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分，光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。

波分复用结构

光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器（也称合波/分波器）分别置于光纤两端，实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的

光通信是由光来运载信号进行传输的方式。在光通信领域，人们习惯按波长而不是按频率来命名。因此，所谓的波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)其本质上也是频分复用而已。

WDM是在1根光纤上承载多个波长(信道)系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量。由于WDM系统技术的经济性与有效性，使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。波分复用技术作为一种系统概念，通常有3种复用方式，即1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用、粗波分复用(CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing)和密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)。

(1)1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用

这种复用技术在20世纪70年代初时仅用两个波长：1 310 nm窗口一个波长，1 550 nm窗口一个波长，利用WDM技术实现单纤双窗口传输，这是最初的波分复用的使用情况。

(2)粗波分复用

继在骨干网及长途网络中应用后，波分复用技术也开始在城域网中得到使用，主要指的是粗波分复用技术。CWDM使用1 200~1 700 nm的宽窗口，目前主要应用波长在1 550 nm的系统中，当然1 310 nm波长的波分复用器也在研制之中。粗波分复用(大波长间隔)器相邻信道的间距一般≥20 nm，它的波长数目一般为4波或8波，最多16波。当复用的信道数为16或者更少时，由于CWDM系统采用的DFB激光器不需要冷却，在成本、功耗要求和设备尺寸方面，CWDM系统比DWDM系统更有优势，CWDM越来越广泛地被业界所接受。CWDM无需选择成本昂贵的密集波分解复用器和“光放”EDFA，只需采用便宜的多通道激光收发器作为中继，因而成本大大下降。如今，不少厂家已经能够提供具有2~8个波长的商用CWDM系统，它适合在地理范围不是特别大、数据业务发展不是非常快的城市使用。

(3)密集波分复用

密集波分复用技术(DWDM)可以承载8～160个波长，而且随着DWDM技术的不断发展，其分波波数的上限值仍在不断地增长，间隔一般≤1.6 nm，主要应用于长距离传输系统。在所有的DWDM系统中都需要色散补偿技术(克服多波长系统中的非线性失真——四波混频现象)。在16波DWDM系统中，一般采用常规色散补偿光纤来进行补偿，而在40波DWDM系统中，必须采用色散斜率补偿光纤补偿。DWDM能够在同一根光纤中把不同的波长同时进行组合和传输，为了保证有效传输，一根光纤转换为多根虚拟光纤。目前，采用DWDM技术，单根光纤可以传输的数据流量高达400 Gbit/s，随着厂商在每根光纤中加入更多信道，每秒太位的传输速度指日可待。