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1、WDM技术及其应用（文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑 欢迎下载）编号20210828长春理工大学光电信息学院College Of Optical And Electronical Information Changchun University Of Science And Technology本科生毕业设计（论文）WDM 技术及其应用WDM Technology and Its Application学生姓名专业 学号 指导教师 分院郑士利光电信息工程0821318王金波光电工程分院2021 年 6 月摘要光纤的发明，引起了通信技术的一场革命，是构成21 世纪即将到来的信息
2、社会的 一大要素。随着社会的发展，人类的进步，光纤通信刚好符合了人们的要求，未来的 光纤通信将全面部署，最终实现全光网络。光纤通信的发展呈现了蓬勃发展的新局面本文主要讲了光纤通信系统中主要应用到的 WDM 技术的原理，探讨了 WDM 技 术的特点及发展现状。然后对该技术的实际应用作了简要的探讨，再对国内外 WDM 系统理论技术的进展进行广泛的研究。最后对 WDM 光纤系统发展的现状及发展趋势 做了简要分析。关键词：WDM光纤通信传输系统大容量系统ABSTRACTOptical fiber of the invention, the communication technology revolu
3、tion in twenty-first Century, is an upcoming information society is a major factor. With the development of society, human development, optical fiber communication meets the requirement of people, the future of optical fiber communication will be fully deployed, the final realization of all optical
4、network. The development of optical fiber communication presents the vigorous development of the new situation.This paper is mainly about optical fiber communication system is mainly applied to the principle of WDM technology, discusses the characteristics of WDM technology and development status. T
5、hen on the actual application of this technology are briefly discussed, and then the domestic WDM system theory and technology progress to conduct extensive research. At the end of the WDM fiber optic system development present situation and the development trend is analyzed briefly.Key words: WDM O
6、ptical fiber communication Transmission system Large capacity system目录第一章 绪 论 11.1 课题的提出 11.2 国内外研究和应用情况 21.3 本课题的主要任务 5第二章 光纤通信的概述及发展状况 62.1 概述 62.2 光纤通信的发展概况 7第三章 波分复用器 83.1 WDM 的产生 83.2 光波分复用器（合波器和分波器） 93.2.1 光纤耦合器型波分复用器 93.2.2 干涉滤光器型波分复用器 103.2.3 光栅型波分复用器 113.2.4衍射光栅型光波分复用器 133.2.5 光纤光栅及应用 153.3
7、密集波分复用技术（DWDM） 173.3.2 DWDM技术主要特点183.3.3 DWDM系统的关键技术183.3.4 DWDM设备性能的评价标准18第四章 WDM技术的发展前景19结 论 21参考文献： 22致 谢 23第一章 绪 论1.1 课题的提出目前，光纤通信己成为现代通信网的基本组成部分，承载着通信骨干网络的主要 传输任务。随着通信新业务的发展，语音、图像、数据等信息量成爆炸式增长，尤其 是 Internet 在全球范围迅速推广，对通信网带宽要求十分迫切。现有的通信网已经难以 满足要求，扩大通信容量成为当务之急。扩大光纤通信容量的主要技术方案有电时分复用(ETDM)、光时分复用(OT
8、DM)、 波分复用(WDM)、光孤子等。目前，ETDM技术方案的实用化水平已达到10Gb/s。由 于受电子器件处理能力的限制，很难实现大于1OGb/s的商用ETDM系统。因此，该技 术扩容的潜力已基本挖掘殆尽。 OTDM 和光孤子技术对扩大光纤通信容量具有极大的 潜力。尽管这两种技术的研究也有了很大进展，但涉及的技术很复杂，一些关键技术 还有待进一步解决，因此，短期内还不能达到实用化的程度。 1波分复用(WDM )技术的基本原理是在同一根光纤中形成具有不同调制方式的多个 信道，同时传输有不同波长的多个信号。通常以GHz或nm这两种计量单位来表示任 何两个信道的波长间隔，如200GHz或1.6n
9、m、100GHz或0.8nm等。当波长的间隔小 于等于100GHz或0.8nm时，WDM就被称为密集波分复用(DWDM)技术。使用WDM 技术就可以在原有传输速率的基础上，成倍地扩大光纤的传输能力。图 1-1 是一个波 分复用系统及其频谱的示意图。A A A-A A A图 1-1 波分复用系统及其频谱示意图利用 WDM 技术扩大光纤通信系统的容量在当前是切实可行并被广泛应用的技术 方案。 WDM 技术目前己经成为光纤通信研究的热点领域，对于宽带网络建设和信息高 速公路的建设具有极大的现实意义。WDM技术具有许多优越性： WDM 技术可以在不需要敷设新光缆的条件下，大大增加单芯光纤的传输容量，因
10、 而大大节约投资，具有巨大的经济效益; 采用掺饵光纤放大器(EDFA )代替传统的光一电一光再生中继器使系统结构简单，不仅可以迅速提高网络的容量，而且还具有较高的灵活性和经济性；“WDM十EDFA” 光纤传输系统具有传输透明性，它可以传输现有的任意码率和任意制式的数字信 号，也可以传输模拟信号。因此，在传输系统升级改造时，只需更换两端的光端机 即可，不需要改变传输线路，大大节约改造时间和经费; WDM 通信网是一个协议透明、格式透明的网络，可以不断地将现有的电网络迭加 到光网络上。WDM网络可以根据需要随时升级扩容，以满足未来新业务的需求； WDM 技术用于网络中可以实现大容量的全光交换(光互
11、连网络)，增加了网络的灵活性，简化了网络结构。不言而喻，WDM技术是克服电路限制、扩大通信带宽以及在光纤通信网络中实现 光波长路由和信道重复使用的关键技术。在光纤的巨大带宽资源(约25000GHz)中， ETDM技术只利用了其中的10-310-4。因此，WDM技术是有效利用光纤带宽资源的 重要手段。由于我国已经敷设的光纤大部分都是 G.652 光纤，即标准单模光纤。尽管目前已 经开发出许多性能更好的新型光纤，如:色散位移光纤(G.653)、非零色散位移光纤(G.655) 等等。本课题仍然针对标准光纤进行方案论证和系统设计，实现使用波分复用技术对 现有光纤通信系统的扩容升级。1.2 国内外研究和
12、应用情况二十世纪八十年代末期，由于掺饵放大器(EDFA)的研制成功，使光信号的直接放 大成为可能。国外就已经开始对 WDM 技术的研究，自九十年代中期以后， WDM 的 发展非常迅速，在理论、实验和系统应用方面都取得了突破性的进展。波分复用技术是将多路光信号耦合到一根光纤里进行远距离传输，必然会在技术 上产生新的难题。如:EDFA的级联使用而产生的增益均衡问题;传输多路信号使光功率 自然增大而产生的非线性效应问题；信号波长间隔的不断缩小而带来的相互串扰问题等 等。国内外的研究者对波分复用技术进行了深入而广泛的研究分析，提出了许多解决 办法，如:使用预啁啾、频谱翻转、色散补偿光纤、色散补偿光栅等
13、技术来进行色散补 偿;用预加重、选择性滤波法等技术来进行增益均衡;通过减小输入功率、改进调制方式、 使用不相等的信道间隔等技术来减小非线性效应和信道间的串扰。通过在新型光纤和 光器件、调制技术、设计方法等方面的不断地推陈出新，为WDM系统的发展和普及 应用打下了坚实的基础。目前，波分复用系统己经在世界各地得到广泛的部署和应用，并且形成了一个迅 速成长的全球市场。据美国 DellQro 公司预测，全球光传输市场(包括城域 DWDM、 陆地长途网DWDM和SONET/SDH复用器等)，将从2000年的235亿美元增长到2005 年的 573 亿美元。其中， DWDM 市场将从 2000 年的 74
14、 亿美元增长到 2005 年的 365 亿美元。巨大的市场吸引了世界主要的电信产品供应商如 Lucent、Nortel、Alcatel、NEC、 Siemens、Maconi、Fujitsu 等等，竞相投入大量的资金和技术力量进行研究、开发，不 断取得重大进展，创造了一个个新的世界记录。许多原来以家电产品闻名的厂商如 Toshiba、Hitachi、sony或计算机和网络设备厂商Cisco、Canon、3M,也纷纷加入波 分复用设备的开发制造行列，并且成果斐然。总体来说，WDM系统发展方向是系统容量更大、传输距离更长、复用波长数目更 多。不仅如此，随着越来越多的通信骨干网络采用波分复用技术进行
15、扩容升级，实现 直接光交换和光路由就自然而然地成为光通信系统发展的一大趋势，最终的发展目标 则是实现全光网络。可见，密集波分复用(DWDM)是未来全光网的基础，有着广阔的 发展前景。以下介绍波分复用系统各方面的进展。1、超高速、大容量系统的记录不断被刷新 回顾一下超高速大容量系统的发展历史可以看出，无论是单信道速率还是系统总 容量，最高记录的刷新速度都是非常快的： Telecom95 上， Nortel、 Hitachi、 Toshiba、 Philips 等公司均推出了单信道 10Gbit/s 设备，这在当时是最新记录； OFC97 上, NEC宣布实现了 2.6Tbit/sDWDM传输系统实验，号称当时的最新 记录; OFC99 上, NTT宣布完成了 3Tbit/s OTDM+DWDM的传输系统实验，打破了 NEC 的记录; 1999 年，Siemens 宣布了 3.2Tbit/s(80x40Gbit/s)的记录。 Telecom99 上， Nortel 宣布了两个世界记录：1) 单信道速率 80Gbit/s 的最高记录；2) DWDM 系统容量 6.4Tbit/s 的最高记录。下面简单介绍 Nortel 研制的 80Gbit/s 单信道系统和 64Tbit/s 波分复用
