DWDM的关键技术的探究

中图分类号：G633.93

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0101-02

摘要:

基于IP的数据业务的爆炸式发展、宽带电信业务的无限需求，对于电信运营商骨干传输网提出了更为严峻的挑战。那么，怎样才能满足现代社会对Internet信息传输日益高速增长的需求呢？DWDM（密集波分复用技术），为光网络传输提供了实现“高速信息公路”的可能。

关键词:DWDM；关键技术；应用

基于IP的数据业务的爆炸式发展、宽带电信业务的无限需求，对于电信运营商骨干传输网提出了更为严峻的挑战。那么，怎样才能满足现代社会对Internet信息传输日益高速增长的需求呢？DWDM（密集波分复用技术），为光网络传输提供了实现“高速信息公路”的可能。笔者就“DWDM的关键技术”这一课题谈谈自己的看法与观点：

1什么是波分复用技术？

密集型光波复用（DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing）是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。更确切地说，该技术是在一根指定的光纤中，多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距，以便利用可以达到的传输性能（例如，达到最小程度的色散或者衰减），。这样，在给定的信息传输容量下，就可以减少所需要的光纤的总数量。

我们知道，光在本质上是电磁波。因此波分复用技术和无线电波传播有相似之处。广播电台或电视台可以在空中传播各种语音或图象节目，而接收端只需要在收音机或电视机选择不同的频率或频段就可以获得不同电台或电视台的信息。不同波长的光信号能承载各种不同的信息，不同的是它们不是在空气介质中传播，而是在非常细小的光导纤维，即光纤中传播，而且传输承载的信息容量特别大，远远超过目前任何可以传播信息的技术。

2DWDM关键技术 

DWDM技术把光波作为信号载波，在发送端采用波分复用器将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由波分解复用器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。随着技术的不断发展，已经实现波长间隔较小16 波、32 乃至更多个波长的复用。DWDM系统中光电器件主要包括激光器、波分复用器和光纤放大器，其关键技术主要涉及如下几个方面：

2.1光源。

光源的作用是产生激光，它是组成DWDM系统的重要器件。DWDM系统的工作波长较为密集，一般波长间隔为几个纳米至零点几个纳米，很小的波长变化就会使一个光通路移至另一个光通路上，这就要求激光器工作在一个标准波长上，而且有很好的稳定性。另一方面，DWDM系统的无电再生中继长度从单个SDH系统传输50km～60km增加至500km～600km，在延长传输系统的色散受限距离的同时，为克服光纤的非线性效应，要求DWDM系统的光源要使用技术更先进、性能更优越的激光器。它应具备以下两个特点：标准而稳定的波长，较大的色散容纳值。

目前应用于光纤通信的光源半导体激光器LD（Laser Diode）和半导体发光二极管LED（Light Emitting Diode），都属于半导体器件。

LD 和LED 相比，其主要区别在于，前者发出的是激光，后者发出的是荧光，因此，LED 的谱线宽度较宽，调制效率低，与光纤的耦合效率也低；但它的输出特性曲线线性好，使用寿命长，成本低，适用于短距离、小容量的传输系统。而LD 一般适用于长距离、大容量的传输系统，在高速率的PDH 和SDH设备上被广泛采用。

高速光纤通信系统中使用的光源分为多纵模（MLM）激光器和单纵模（SLM）激光器两类。从性能上讲，这两类半导体激光器的主要区别在于它们发射频谱的差异。MLM 激光器的发射频谱的线宽较宽，为nm 量级，而且可以观察到多个谐振峰的存在。SLM 激光器发射频谱的线宽，为0.1nm 量级，而且只能观察到单个谐振峰。SLM 激光器比MLM 激光器的单色性更好。

DWDM 系统的工作波长较为密集，一般波长间隔为几个纳米到零点几个纳米，这就要求激光器工作在一个标准波长上，并且具有很好的稳定性；另一方面，DWDM 系统的无电再生中继长度从单个SDH 系统传输50~60km 增加到500~600km，在延长传输系统的色散受限距离的同时，为了克服光纤的非线性效应要求DWDM 系统的光源使用技术更为先进、性能更为优越的激光器。 

2.2光纤放大器技术。

EDFA（掺铒光纤放大器）是由一些光无源器件、泵浦源、掺铒光纤以特定的光学结构组合在一起的，它具备高增益、高输出、宽频带、低噪声、增益特性与偏振无关、对数据速率与格式透明等优点。具体简介如下：

掺铒光纤放大器的主要优点：

工作波长与单模光纤的最小衰减窗口一致。耦合效率高。由于是光纤放大器，易与传输光纤耦合连接。

能量转换效率高。掺铒光纤EDF 的纤芯比传输光纤小，信号光和泵浦光。同时在掺铒光纤EDF 中传播，光能量非常集中。这使得光与增益介质Er 离子的作用非常充分，加之适当长度的掺铒光纤，因而光能量的转换效率高。

增益高、噪声指数较低、输出功率大，串话很小。

增益特性稳定：EDFA 对温度不敏感，增益与偏振无关。

增益特性与系统比特率和数据格式无关。

掺铒光纤放大器的主要缺点：

增益波长范围固定：Er 离子的能级之间的能级差决定了EDFA 的工作波长范围是固定的，只能在1550nm 窗口。这也是掺稀土离子光纤放大器的局限性，又例如，掺镨光纤放大器只能工作在1310nm 窗口。

增益带宽不平坦：EDFA 的增益带宽很宽，但EFDA 本身的增益谱不平坦。在WDM 系统中应用时必须采取特殊的技术使其增益平坦。

光浪涌问题：采用EDFA 可使输入光功率迅速增大，但由于EDFA 的动态增益变化较慢，在输入信号能量跳变的瞬间，将产生光浪涌，即输出光功率出现尖峰，尤其是当EDFA 级联时，光浪涌现象更为明显。峰值光功率可以达到几瓦，有可能造成O/E 变换器和光连接器端面的损坏。