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1、光纤通信中光波分复 用技术分析 班级 姓名 学号 指导老师 明德励志 崇实尚能 研究概述 研究方法 问题讨论 致谢 重点知识 研究背景 研究意义 研究目标 研究框架 研究背景 随着以IP为代表的数据业务的爆炸式增长 新的高速率大容量传输技术应运而生 以满足网络不断增长的带宽需求 近年来以波分复用 WDM 技术为代表的高速大容量传输系统发展非常迅速 并在世界范围内得到非常广泛的应用 在北美的骨干网上大量地装备了波分复用系统 我国的干线网上波分复用系统也占有相当大的比重 相信未来随着全光网技术的进一步发展 会更加带动WDM技术的进一步发展 美国康宁公司损耗20dB km的石英光纤 美国贝尔实验室室
2、温下连续振荡的镓铝砷 GaAlAs 双异质结半导体激光器 短波长 日本电报电话公司发射波长为1 3um的铟镓砷磷 InGaAsP 激光器 美国电报电话公司和日本电报电话公司发射波长为1 55um的连续振荡半导体激光器 1970年光纤通信发展重要年 光纤通信的发展四个阶段 第一阶段 1966 1976年 这是从基础研究到商业应用的开发时期 第二阶段 1976 1986年 这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期 第三阶段 1986 1996年 这是进一步提高传输速率 增加传输距离并全面深入开展新技术研究的时期 第四阶段 1996年至今 实现了超大容量的波分复用 WDM
3、 WavelengthDivisionMultiplexing 光纤通信系统及基于WDM和波长选路的光网络 正在研究超长距离的光孤子 Soliton 通信系统 经过几代人的研究和实验 从光纤进行信息传输的可能性 到光纤研制的最终成功 再到半导体激光器的寿命时长的突破 并且在后来先贤们的努力 把损耗降到最低 才有了我们现在的光纤通信 然而这些年的研究终究还是有很多技术难题值得探讨 而本文从波分复用技术方面探讨了光纤通信 而波分复用技术也是当今乃至未来光纤通信不可缺少的技术 在提高效率和精确性方面卓有成效 这也正是本文探讨的意义所在 本文主要对此技术做了一些介绍 并归纳总结了其特点和优势 并从不同
4、方面介绍了其重要性 研究意义 WDM技术具有明显的技术优势 对于一个幅员辽阔的发展中国家来说 推广应用WDM技术显得尤为重要 而全光网络是未来信息传送网的发展方向 它可以直接对光信号进行处理 不仅大大简化了网络结构 降低了成本 而且极大地提高了网络的稳定性与可靠性 如果说20世纪的通信是电网络的时代 那么21世纪的信息传输将会是全新的光网络时代 研究目标 本文研究的目标是光纤通信中光波分复用技术 此项技术在当今传输网络中起到不可替代的作用 所谓波分复用技术 即WDM 是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术 其基本原理是在发送端将不同的波长信号复用起来 并藕合到光缆线路上的同一根光纤中进
5、行传输 在接收端又将复用起来的光信号分开 解复用 并做进一步处理后恢复出原信号以送入不同的终端 由于每个光源是以不同波长工作的 因此当其后在接收端转换成电信号时 可以完整地保持来自每个光源的独立信息 如图1 图1波分复用系统原理与实现 研究框架 组织架构 第一章 绪论 第二章 光波分复用技术在光纤通信中的应用分析 第四章 IPoverWDM分析 第五章 WDM超长距离光传输技术与标准的探讨 第六章 WDM技术的回顾与展望 第三章 WDM系统分类 理论 应用 标准 未来 重点知识 光波分复用技术原理 WDM系统的基本构成两种形式 双纤单向传输 单纤双向传输 图2双纤单向传输 如图2 如图3 图3
6、单纤双向传输 另外 通过在中间设置光分插复用器 OADM 或光交叉连接器 OXC 可使各波长光信号进行合流和分流 实现波长的上下路 add drop 和路由选择 这样就可以根据光纤通信线路和光网的业务量分布情况 合理地安排插入或分出信号 实际的WDM传输系统主要由五部分组成 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 如图4所示 图4实际WDM系统的基本结构 波长选择即光滤波技术 光滤波器 重要器件 构成 波分复用器 解复用器 三种应用 单纯滤波作用 波分复用 解复用 波长路由器中的应用 如图 a 如图 b 如图 c 图5光滤波器三种应用 几种波长选择技术 光栅 分离不同波长的单
7、色光 图6 a 透射光栅 b 反射光栅 图7透射光栅的工作原理 光程差 光栅方程 布喇格光栅 光纤光栅 设两列波沿着同一方向传播 其传播常数分别为 和 如果满足布喇格相位匹配条件 其中 为光栅周期 则一个波的能量可以耦合到另一个波中去 光纤光栅 FiberGrating 是一种非常有吸引力的全光纤器件 其用途非常广泛 可用作光滤波器 光分插复用器和色散补偿器 对于全光纤器件 其主要优点有 插入损耗低 易于与光纤耦合 对偏振不敏感 温度系数低 封装简单 成本也较低 法布里 珀罗滤波器 F P滤波器的功率传递函数 与光的频率 有关 这里A表示每个镜面的吸收损耗 R为每个镜面的反射率 假设两个镜相同
8、 光在腔内单程传播的时延为 腔内介质的折射率为n 多层介质薄膜滤波器 薄膜谐振腔滤波器 Thin FilmResonantCavityFilter 也是一个F P干涉仪 只不过其反射镜是采用多层介质薄膜而已 常称为多层介质薄膜滤波器 MDTF MultilayerDielectricThin FilmFilter 这种滤波器用作带通滤波器 只允许特定波长的光通过而让其他所有波长的光反射 腔的长度决定要通过的波长 根据系统中是否有线路放大器 WDM系统可以分为有线路放大器的系统和无线路放大器的系统 因为WDM系统基本上都是用于长途传输 所以我国只选用有线路放大器的系统 不考虑两点之间无线路放大器
9、的WDM系统 系统分类 按照通道间隔的不同 WDM可以细分为CWDM 稀疏波分复用 和DWDM 密集波分复用 CWDM的信道间隔为20nm 而DWDM的信道间隔从0 2nm到1 2nm 所以相对于DWDM CWDM称为稀疏波分复用技术 研究方法与过程 由于本文选题是论述性题目 在大的方面主要是从网上和图书馆查阅相关资料文献 从中选取各方成果给予汇总 并对其特点分类等方面给予归纳 从WDM技术本身来讲主要采用的是类比的方法给出其与过去几项技术 PDH SDH 的对比 从而更能显示出WDM技术的优越性和重要性 问题讨论 有待进一步讨论和研究的课题 WDM是一项新的技术 其行业标准制定较粗 因此不同
10、商家的WDM产品互通性极差 特别是在上层的网络管理方面 WDM系统的网络管理 特别是具有复杂上 下通路需求的WDM网络管理不是很成熟 一些重要光器件的不成熟将直接限制光传输网的发展 如可调谐激光器等 致谢 在本论文写作的过程中 从论文的选题到思路的确定 从搜集资料 拟定提纲到内容的写作与修改 都离不开我的导师 的悉心指导 我感谢给予我很多关心和帮助的同学们 四年学习生活使我们结下深厚的友谊 俗话说天下没有不散之筵席 在毕业之际 我衷心地祝福他们 感谢家人在我多年的学习生活中给我的关爱和支持 在我生活学习生活中不如意的时候 也是他们在背后默默的支持鼓励我 让我渡过难关 毕业在即 在此也衷心地祝福曾经给我授过课 听过课 监过考的那些我们学院的老师们 是你们教会我大学的深奥的知识 是你们教会我做人的道理 同时也是你们严厉的教导 让我们明白我们即将踏上的社会 在社会上可以少受点挫折 感恩 最后 感谢老师能从百忙中抽出空来参加我们的答辩 抽出空来参加我们的答辩 请各位老师批评指正
