波光纤分复用系统的实验及其性能研究

【摘要】在现今的21世纪现代化科学技术的发展过程中，光纤通信系统技术波光纤分复用系统已经越来越与我们的生活紧密相连。在我国近期光纤通信的发展中，波光纤分复用系统也占有重要的比重。通过实验室现有的一些设备，构建出一套有着单向1310mm和单纤双向1550mm的双波长复用和解复用系统，在模拟与数字信号、模拟与模拟信号、数字与数字信号之间实现了复用与解复用，同时研究了光纤波分复用器的隔离度对系统的影响。

【关键词】WDM波分复用器;隔离度;峰峰值;自动增益

引言

本世纪最为伟大的发明莫属光纤通信技术，他最大的特点就是通过光纤波分复用技术能够达到超高速、超大容量的最优良的方式。光纤通信技术在我国的发展已经有20多年，在光通信系统领域中它发展的速率基本上是以10年100的增长速度在发展，但是受到电子器件速率瓶颈的限制制约了其发展。通过提高光纤的带宽和色散指标，同时在光纤放大器领域技术的不断革新，使我国的波分复用技术的发展有了一个更大的发展，它通过比较低的成本不断扩大单根光纤的传输的最大容量，相信在不久的以后光波分复用技术会成为宽带网络中的主导。

一、光纤波分复用系统原理

（一）光纤波分复用技术

光纤波分复用技术用波分复（WDM，Wavel-ength Division Muli-tiplexing）技术其本质是一种光波长分割复用技术，也可以说是光频率分割复用技术，他的核心就是能够在一根光纤上传输成百上千个不同波长的光载波。波分复用技术其最根本的原理就是通过将不同波长的光信号通过光合波器复用在一起，在发射机的端口，同时将这些不同波长的信号经过光耦合器耦合，最后将这些信号在一根光纤上进行传输，在其接受机端通过光波器将这些不同波长的信号进行解复用，同时对信号做进一步的处理，将恢复的原信号送入不同的终端。复用技术是建立在光域上的波长分割，我们都称之为光波长复用。波分复用技术最大的特点就是能够在最大的限度上提高光纤的传输容量。光波复用技术采用的就是将多个光波长进行复用，我们按照不同的波长间隔将光波的长度分为三大类：

（1）宽波分复用（WWDM，WideWavelength Division Mulitiplexing），它是早期应用在光纤系统中，主要指1310mm和1550mm两个窗口的复用。

（2）密集波分复用（DWDM，Densne Wavel-ength Division Muliti-plexing），它的波长一般是1520mm到1620mm之间，建立在石英玻璃光纤中，通过波长间隔小于2nm的方法进行32波以及更长波长的复用。

（3）粗波分复用（CWDM，Coase Waveleng-thDivision Mulitiplexing），它的波长间隔一般为20nm，最大的波为16波复用。

（二）光纤波分复用器

光纤波复用器的作用就是合成或者分离不同波长的光信号，它是一种能够对波长有着选择性的特殊光耦合器。根据其作用分为两种，一种是复用器另一种是解复用器，顾名思义，复用器就是能够将不同波长的光信号符合在一起然后通过一根光纤传输，解复用器是与其对立的，就是将一根光纤传输过来的信号分离按照波长不同分离开，然后做进一步处理。他们也可以称之为合波器和分波器，这样我们就更容易理解其作用。目前有一种新型的光波复用器，它是集合波器和分波器于一体的器件，拥有着两者的功能，既能复合也能解复合，其主要是利用光耦合、色散、干涉等物理原理从而实现同一根光纤的双向传输。在现代光纤工程中，按照其不同的性能可以分为耦合型、角色散型和滤波型三种。

二、波光纤分复用系统的实验

随着人类对信息的需求量不断的增长，信息时代将会作为主导地位，同时对于通信的需求不断增加也是对我国通信技术的一个考验，高速数据和视频对于宽带会提出更高的要求，由于传输容量的不断增长，在加上网络本身具有很强的灵活性，所以产生了各种复用技术。本实验主要研究的是光波的分复用技术（WDM， Wavelength Division Muli-tiplexing），光波的分复用技术就是很合理的利用了单模光纤其低损耗中产生的巨大宽带资源，因为其每一道光波的频率不同，因此我们可以他它分为许多个信道，光波是信号的载波，波分复用技术其最根本的原理就是通过将不同波长的光信号通过光合波器复用在一起，在发射机的端口，同时将这些不同波长的信号经过光耦合器耦合，最后将这些信号在一根光纤上进行传输，在其接受机端通过光波器将这些不同波长的信号进行解复用，同时对信号做进一步的处理，将恢复的原信号送入不同的终端，因为不同波长的光载波信号是相互独立的，从而实现了多路光信号的复用及其传输，波分复用系统原理图如图1所示。

图1 波分复用系统原理图

本实验利用的波长是1310nm到1550nm之间的光纤通信波长进行的分复用技术，传输一种模拟信号一种数字信号。波分复用还有另外一种连接方式如图2所示，在同一根光纤中光信号朝着想反的方向，正是由于光波传输的独立性从而不会互相干扰，通过实验可以验证这一理论。

图2 波分复用系统试验框图

三、全光纤波分复用通信系统

（一）全光纤激光器

21世纪的先进科技中，光纤通信也属于其中最伟大的成就之一。光纤激光器在通信系统中属于该技术的核心，一般可以分为行波环形腔和线性腔，为了提高全光纤激光器的稳定性能，在试验中我们一般用掺饵光纤作增益介质，这样大大提高了运转效率。这种光纤激光器比较适合用来作波分复用通信系统光源，使用多个光纤光栅得到多个不同波长的激光，从而首次实现了光纤激光器的3波长激光运转图。

（二）增益平坦光纤放大器

在全光纤波分复用通信系统中，增益平坦光纤放大器也是其中关键的部件，传统的光电光（O-E-O）中继器在性能方面还是有明显不足之处，现在为了用于超高速、大容量的密集全光纤波分复用通信系统，全部采用先进的全光纤中继形式。通信系统在增益平坦光纤放大器的协助之下，不仅加快了通信的速度，对于整个系统的稳定性也有一定的促进作用。

（三）光纤光栅上/下载分插器（ADM）

在通信路的各中间节点处，除了能处理一般的通信信息，下载所需要的东西外，我们还必须考虑到资源的快速上传功能，就是能够将节点处准备传输的信息随时在需要的时候输进线路。这就需要依靠我们的光纤光栅上/下载分插器（ADM），在整个通信系统中，这个装置作为实现节点处的接收端，将解复下来各种通信信号进行接收，分配等处理，从而实现整个系统中的各路信息的再现

（四）现代化的光纤通信设备

光纤设备系统中，最主要的就是关键性的全光纤部件，一般包括：全光纤激光器、全光纤放大器、全光纤分插器.。利用这些部件，我们可以设计出更多新颖形式的全光纤波分复用通信系统。

四、结语

网络化是波分复用系统的最终发展方向，在本实验中利用的波长是1310nm到1550nm之间的光纤通信波长进行的分复用技术，他们之间有着200多米的波长间隔，这是传统的技术，因为其没有有效的解决1310nm波长的光放大问题，导致了WWDM技术的推广受到了很大的限制，目前1310与1550两波长的复用是应用得最多，它是密集波分复用与粗波分复用的根本。现有的一些设备，构建出一套有着单向1310mm和单纤双向1550mm的双波长复用和解复用系统，实现模拟与数字信号、模拟与模拟信号、数字与数字信号之间复用与解复用。相信在不久的将来，波光纤分复用系统会在生产实践中慢慢的改进，不断发展成熟，从而推动我国现代化建设前进的脚步。

参考文献

[1]郭玉彬.基于光纤Bragg光栅的光通信滤波器的研制[J].长春邮电学院学报，1999（1）.

[2]郭玉彬.一种密集波分复用上/下话路全光环形网模型[J].长春邮电学院学报，1998（2）.

[3]孙学军.DWDM传输系统原理与测试[M].北京：人民邮电出版社，2000.

推荐访问:波光 复用 性能 实验 研究

---