DWDM技术及其应用研究

摘要：面对飞速发展的高速、宽带电信业务的需求，对于电信运营商骨干传输网提供更为严峻的挑战。本文结合DWDM技术发展现状，重点对DWDM关键技术及其应用进行了深入研究。
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1、 引言
随着我国互联网业务和各项通信业务的快速增长、如何满足不断增长的对传输容量和带宽的要求，是电信运营商急需解决的问题。DWDM技术以较低的成本、较简单的结构形式成几倍、数十倍的扩大了单根光纤的传输容量通过合理、有效地利用现有的光纤网络资源和DWDM技术，组建DWDM光缆传输系统，对在现有光缆传输系统中实现更大容量的传输提供可能，使其成为未来宽带光网络中的主导技术。

2、 DWDM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：
（1）激光器调制技术
目前广泛使用的光纤通信系统均为强度调制--直接检波系统，对光源进行强度调制的方法有两类，即直接调制技术和外调制技术。
•直接调制技术
直接调制即直接对光源进行调制，通过控制半导体激光器的注入电流的大小来改变激光器输出光波的强弱。直接调制方式输出功率正比于调制电流，具有结构简单、损耗小、成本低的特点，但由于调制电流的变化将引起激光器发光谐振腔的光学长度发生变化，引起调制啁啾（Chirp）。Chirp的存在展宽了激光器发射光谱的带宽，使光源的光谱特性变坏，限制系统传输速率和距离。对于不采用光线路放大器的DWDM系统，从节省成本的角度出发，可以考虑使用直接调制激光器。
•外调制技术
对于直接调制来讲，单纵模激光器引起的Chirp噪声己成为限制其传输距离的主要因素，在G..652光纤上传输2.5Gb/s的色散受限距离至多120km左右。从原理上讲，很难消除直接调制带来的Chirp噪声。在外调制情况下，高速电信号不再直接调制激光器，而是加载在某一媒介上，利用该媒介的物理特性使通过的激光器信号的光波特性发生变化，从而间接建立了电信号与激光的调制关系。在外调制情况下，激光器产生稳定的大功率激光，而外调制器以低啁啾对它进行调制，从而获得远大于直接调制的色散受限距离。
（2）光放大器
为了确保DWDM系统传输质量，DWDM系统中使用的光纤放大器应具有足够的带宽、平坦的增益、低噪声系数和高输出功率。
•增益带宽
目前实际应用的光纤放大器的增益频谱范围一般为1530nm－1565nm,有35nm的可用带宽。掺铝EDFA的带宽范围已达40nm。
•带内增益平坦特性
在DWDM系统中，增益之差越小越好。在多个光纤放大器级联后这种增益差值会积累，以至到达接收端时，增益高的波长信道可能使接收机输入过载，而增益小的波长信道则信噪比达不到要求整个系统就不能正常工作。在DWDM系统工作波长范围内，应保证单个光纤放大器增益偏差符合设计指标，增益平坦度应小于1.5dB。
•噪声指数和饱和输出功率
光纤放大器本身的噪声指数是一个重要指标，光纤放大器噪声指数越小，饱和输出功率越大，每个光纤放大器可能实现的跨距越长。考虑到光纤非线性效应，对注入光纤线路最大功率要有所限制。对于基准速率为2.5Gb/s的DWDM系统，光纤放大器噪声指数应小于5.5 dB。
（3）波分复用/解复用器
光波分复用器用于波分复用系统的发送端，完成输入的多个特定波长的光波由同一个输出端口输出。光波分解复用器用于波分复用系统的接收