波分复用(WDM)的优点及其设备

王印峥 王志江

［摘要］ 在现代社会，信息所能够发挥的作用及带来的效益正变得越来越大，如何及时传递大量的信息成为了人们关注的焦点。随着科学技术的进步，新的通信传输技术也不断出现，其中以波分复用技术较为突出。本文分析了WDM的优点，包括传输距离长、容量大，通路透明、扩容平滑，无过高色散要求、可节省光纤用量，同时探讨了WDM系统中的设备，包括光放大器、发光机、光开关、WDM探测器及光纤传输设备。

［关键词］ 波分复用；WDM；优点；设备

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 14. 032

［中图分类号］TN914［文献标识码］A［文章编号］1673 - 0194（2014）14- 0050- 02波分复用（ＷＤＭ）已经被广泛应用于现代网络通信当中，ＷＤＭ的传输原理为通过光纤介质捆绑传送频率不同的信号，当接收终端收到信号后便可以利用分离技术一一分离捆绑的各种信号。相对于其他传输技术而言，ＷＤＭ具有明显的优点，因此ＷＤＭ的发展前景较为广阔［１］。本文对ＷＤＭ的优点及其关键设备进行了探讨，旨在为ＷＤＭ的推广应用及优势的发挥提供参考。

1ＷＤＭ的优点分析

１．１ 传输距离长、容量大

传输距离长及容量大是ＷＤＭ的两个主要优点：①ＷＤＭ系统中的掺饵光纤放大器不但具有噪声低、宽带宽及高增益等优势，同时还能够将光放大的范围增至１ ５３０～１ ５６５ｎｍ，其中平坦增益曲线部分为１ ５４０～１ ５６０ｎｍ，因此整个ＷＤＭ系统均能够被１ ５５０ｎｍ的波长范围所覆盖。就目前的情况而言，ＷＤＭ的传输距离已经超过了数百千米，由于传输距离较长，所以可以减少中继设备及降低传输成本［２］。②由于ＷＤＭ系统当中所采用的通路速率一般为１０Ｇｂｉｔ／ｓ或２．５Ｇｂｉｔ／ｓ，且通路数量可达到３２条以上，所以应用ＷＤＭ可确保传输容量达到３００～４００Ｇｂｉｔ／ｓ，比其他通信技术的容量大1倍左右。此外，由于ＷＤＭ系统可以充分应用ＴＤＭ技术，所以能够有效提升传输容量。

１．２ 通路透明、扩容平滑

通路透明、扩容平滑的表现具体如下：①ＷＤＭ系统当中的各条通路均处于相互独立状态，在对图像、数据及话音等业务信号进行传输时，各类信号之间并不会相互干扰，且可以保证透明传输。此外，由于通路的独立性能够为调度光信号提供有利条件，所以可以利用ＷＤＭ系统组建全光网络。②对ＷＤＭ传输信道进行扩容时，只需要增加系统中的设备及通路数量即可，且在对其中一条通路进行扩容的过程中不会影响到其他通路的正常传输，因此ＷＤＭ系统具有扩容平滑的特征。

１．３ 无过高色散要求，可节省光纤用量

光纤是现代通信传输的重要介质，但使用光纤传输信息则需要投入较高的成本，而应用ＷＤＭ则能够有效降低通信系统的建设成本，这主要表现在两个方面：①对于传输中所采用的光纤无过高色散要求。在增加传输容量及提高传输速率时，并不需要提高ＷＤＭ系统光纤色散系数及色度要求，一般只需采用Ｇ．６２５光纤即可满足传输要求。②应用ＷＤＭ系统传输信息还能够有效减少光纤的使用量。如为单波长传输系统，１对光纤仅能够组建１个ＳＨＤ传输系统，但在ＷＤＭ系统中仅需要１对光纤便能够组建多个ＳＤＨ传输系统。例如在组建１６个２．５Ｇｂｉｔ／ｓ系统时，２根光纤便可以满足ＷＤＭ系统传输需求，但需要３２根通信光纤才能够满足单波长通信系统的传输需要。

2ＷＤＭ系统中的设备分析

２．１ 光放大器及发光机

光放大器及发光机是ＷＤＭ系统中两种不可或缺的设备。①光放大器。放大器的作用在于减少因长距离传输而产生的信号衰减现象，并同时放大信号，从而为信号传输质量的改善提供有效保证，目前在ＷＤＭ系统当中常用的放大器为掺饵光纤放大器，此类放大器在１ ５５０ｎｍ窗口中增益带宽约为３０ｍｍ，而双带放大器的宽带覆盖范围可达１ ５２８～１ ６１０ｎｍ。此外，喇曼光放大器的噪声系数＜６ｄＢ，放大增益约为３０ｄＢ，实际光泵功率约为８６０ｍＷ；如在ＷＤＭ系统中应用，则可确保宽带宽达到１ ４８０～１ ６２０ｎｍ。②发光机的主要作用为处理信号，以便实现非定长信号与定长信号之间的转换，当定长信号形成后便可以进行捆绑传输。为了保证ＷＤＭ系统能够传输高质量及大容量的信号，则必须确保发光机具有工作波长相对稳定、低啁啾及高速转换的特点。

２．２ 光开关及ＷＤＭ探测器

光开关是光分插复用器及光交叉连接中的重要部件，ＷＤＭ探测器则是一种不可或缺的光接收设备。①光开关。波导开关及热光开关是两种常见的光开关，波导开关的集成难度相对较大，而采用热光开关虽然可以降低集成难度，但仅具有毫秒量级反应速度，无法有效满足信元／包之间的交换，仅能够用于切换信道。对此，可推广应用响应速度较快的基波导开关，从而确保反应速度达到微秒量级。②ＷＤＭ探测器。探测器的信噪比及接收效率是影响光接收质量的重要因素，为了提高信噪比，则可以将探测器与前置的放大电路集成起来。在集成的过程中应注意采用窄带探测器，且信道波长与探测器峰值波长要相互对准，以确保不同的传输信道对应相互独立的探测器。此外，应尽量减小不同探测器之间出现的串扰现象。

２．３ 光纤传输设备

单模光纤虽然能够在一定程度上减轻四波混频所造成的信道干扰现象，但需要采用较多补偿光纤。相关研究证实，将单模光纤Ｇ．６２５应用于ＷＤＭ系统当中后，会产生较大的色散，且不会对自相位调制过程产生较大的危害，而多模光纤可能会加重四波混频所带来的干扰，因此在ＷＤＭ系统中应优先考虑采用单模光纤［３］。此外，也有研究指出，如在ＷＤＭ系统中应用喇曼光放大器，可减小光功率及降低四波混频干扰，因此将多模光纤应用到ＷＤＭ系统当中仍可以保证信道传输质量［４］。由于大容量及长距离ＷＤＭ系统面临着两大技术难题，即色散补偿与偏振模色做，因此确保光纤的色散斜率符合要求是保证报端宽、平的重要条件。

3结束语

综上所述，波分复用技术不但能够有效改善信号传输质量，同时还可以提高传输速率，是一种具有良好发展前景的通信传输技术。对此，应深入研究ＷＤＭ系统的完善方法，并通过改进ＷＤＭ系统中的设备进一步增大传输容量，从而使ＷＤＭ系统的作用得到有效发挥。

主要参考文献

［１］肖建华．多系统复用技术在广电信息网络中的应用［Ｊ］．内蒙古师范大学学报：自然科学汉文版，２０１２，４１（２）：１９１－１９４．

［２］孟玲，贾磊，姜明顺，等．基于光纤光栅的铝电解槽温度在线检测系统［Ｊ］．传感技术学报，２０１１，２４（２）：２０４－２０８．

［３］张慧，路明悦，李艳美，等．ＯＰＧＷ光缆自动监测系统在５００ｋＶ线路维护中的应用方案［Ｊ］．华北电力技术，２０１１（１２）：５－１５．

［４］王娜，王安帮，张明江，等．利用可调谐的混沌Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ激光器实现波分复用无源光网络的断点检测［Ｊ］．光子学报，２０１２，４１（１１）：１２７９－１２８５．