光通信那些事 6

jamdel

5、DWDM光通信系统

光通信系统可分为发射机、接收机、传输介质三大部分，在长途传输系统（如WDM）中还有中继器。在发送端电信号通过光发射机转换为光信号，进入传输介质中传输，中途可能经过中继器进行再生，最后抵达接收端，由光接收机接收再转化为电信号。

• 波长转换单元(OTU)： 把要传输的业务，转换成对应波长的光信号；包含光发射机和光接收机
• 合波器（MUX） ： 把多个波长信号合到一根光纤上
• 分波器（DEMUX）： 把一根光纤上的多个波长信号分开，和MUX使用同样的器件
• DCM： 色散补偿光纤，可选
• 光放（OA）： 进行光功率放大
• 光纤：传输介质
  

5.1  波长转换模块

• 客户侧业务接入：主要通过光模块接入业务，基本都是可插拔模块，可以灵活适配各种速率业务
• 封装映射：客户侧接入的各种业务，速率、格式都不一样，需要通过专门的电路处理成统一的信号格式。
• 波分侧光模块：把经过处理的统一的信号，转换成特定波长的光信号，这部分有固定和可插拔等多种模块；
  

5.2  分合波

• AWG（阵列波导光栅）：能一次把40波光信号全部分开，常用于40波或80波系统。
• ITL（Interleaver，梳状滤波器）：把光纤中的80波信号间插分开，分为奇偶各40波。
• TFF（介质薄膜滤波器）：能分离出单路或多路光信号，常用于少量波的应用。
  

• ROADM：可以通过软件配置灵活选择是否分离出对应的光信号，可以在是否下波、下到哪个端口、同时下多少波间进行灵活选择。ROADM主要有： WB、PLC、WSS等几种技术，目前最常用的是WSS技术。
  

5.3 光放

• 掺饵光纤放大器（EDFA） 在光纤中掺入饵离子后，注入泵浦光，泵浦光信号的能量会转移到光信号上，从而实现对光信号的放大。
• 拉曼光纤放大器（RFA） 利用光纤的受激拉曼散射效应（SRS，非线性效应）来对信号进行放大。一个弱信号和一个强的泵浦波在光纤中同时传输，并且它们的频率之差处在光纤的喇曼增益谱范围内，弱信号光即可得到放大。
• 遥泵 把掺饵光纤布在传输光纤中，然后在收端反向打入泵浦光，泵浦光在到达饵纤后，就会对光信号进行放大。饵纤埋放的位置需要精确计算。
  

参数	EDFA	RFA
优点	工作波长与单模光纤的最小衰减窗口（1550nm）一致。耦合效率高。能量转换效率高。增益高、噪声指数较低、输出功率大。良好的增益稳定性。	工作波长与单模光纤的最小衰减窗口（1550nm）一致。耦合效率高。能量转换效率高。增益高、噪声指数较低、输出功率大。良好的增益稳定性。
缺点	增益区间固定受限（1550nm）。增益不平坦型（对合波进行放大时，不能保证每一个单波都能放大）。光涌浪问题（由于增益大，可能造成输出口功率突然增大）。	要求高泵浦功率。低能量转换效率。成本较高。
放大带	依赖于泵浦波长	依赖于泵浦波长
放大带宽	20nm, 如增加需要光纤使用多掺杂质	48 nm, 如增加需要多泵浦光源
增益	20 dB或更多，依赖于粒子集中程度，光纤长度和泵浦结构	4–11 dB,与泵浦光强和有效光纤长度成正比