1、7.1 7.1 光纖放大器光纖放大器7.2 7.2 光波分復用技術(shù)光波分復用技術(shù)7.3 7.3 光交換技術(shù)光交換技術(shù)7.4 7.4 光孤子通信光孤子通信7.5 7.5 相干光通信技術(shù)相干光通信技術(shù)7.6 7.6 光時分復用技術(shù)光時分復用技術(shù)7.7 7.7 波長變換技術(shù)波長變換技術(shù)第第 7 7 章章 光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù)返回主目錄第第7 7章章 光纖通信新技術(shù)光纖通信新技術(shù) 光纖通信發(fā)展的目標是提高通信能力和通信質(zhì)量，降低價光纖通信發(fā)展的目標是提高通信能力和通信質(zhì)量，降低價格，滿足社會需要。格，滿足社會需要。 進入進入2020世紀世紀9090年代以后，光纖通信成為一個發(fā)展迅速、年代以后，

2、光纖通信成為一個發(fā)展迅速、 技術(shù)更新快、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的領(lǐng)域。技術(shù)更新快、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的領(lǐng)域。已經(jīng)實用化或者有重要應用前景的新技術(shù)：已經(jīng)實用化或者有重要應用前景的新技術(shù)：（1 1）光放大技術(shù)。代替光）光放大技術(shù)。代替光- -電電- -光再生中繼器。光再生中繼器。（2 2）光波分復用技術(shù)。擴大網(wǎng)絡(luò)通信的容量。）光波分復用技術(shù)。擴大網(wǎng)絡(luò)通信的容量。（3 3）光交換技術(shù)。突破電子線路的極限速率）光交換技術(shù)。突破電子線路的極限速率20Gb/s20Gb/s，是實現(xiàn)，是實現(xiàn)全光通信的關(guān)鍵技術(shù)。全光通信的關(guān)鍵技術(shù)。（4 4）光孤子通信。改善色散的影響，實現(xiàn)超長距離傳輸。）光孤子通信。改善色散的影響，實現(xiàn)超

3、長距離傳輸。（5 5）相干光通信。提高靈敏度，增加傳輸距離。）相干光通信。提高靈敏度，增加傳輸距離。（6 6）光時分復用技術(shù)。提高傳輸速率，擴大傳輸容量。）光時分復用技術(shù)。提高傳輸速率，擴大傳輸容量。（7 7）波長變換技術(shù)。擴大）波長變換技術(shù)。擴大WDMWDM網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴容性。網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴容性。 光放大器的發(fā)展歷史：（1）1980年以后，首先出現(xiàn)了利用半導體技術(shù)的半導體光放大器SOA（Semiconductor Optical Amplifier）的法布里泊羅型半導體激光放大器，并開始對行波式半導體激光放大器進行研究。（2）另一方面，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了利用光纖非線性效應的光

4、纖拉曼放大器。（3）1987年，英國南安普敦大學和美國AT&T Bell實驗室報道了離子態(tài)的稀土元素鉺在光纖中可以提供1.55m波長處的光增益，這標志著摻鉺光纖放大器（EDFA）的研究取得突破性進展。（4）短短幾年時間，EDFA迅速走向?qū)嵱没?，由于光纖放大器的問世，在1990年到1992年不到兩年的時間里光纖系統(tǒng)的容量增加了整整一個數(shù)量級，而在此之前為達到相同的增長卻花費了整整8年時間。這明確表明了光放大器的巨大作用，為光纖通信展現(xiàn)了無限廣闊的發(fā)展前景。種類：種類：(1)(1)半導體光放大器（半導體光放大器（SOASOA）半導體光放大器的優(yōu)點是小型化，容易與其他半導體器件集成； 缺點是

5、性能與光偏振方向有關(guān)，器件與光纖的耦合損耗大。(2)(2)光纖放大器光纖放大器摻鉺光纖放大器（摻鉺光纖放大器（EDFAEDFA）分布光纖拉曼放大器（分布光纖拉曼放大器（DRADRA）非線性光纖放大器非線性光纖放大器卓至飛高公司系列光纖放大器：卓至飛高公司系列光纖放大器： RF-1550-XXI型型EDFARF-1550-XX野外型野外型EDFA卓至飛高公司系列光纖放大器卓至飛高公司系列光纖放大器RF-1550-XXEDFA 技術(shù)參數(shù)： 項項目目單單位位技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)備備注注工作帶寬工作帶寬dB15351565輸入光功率范圍輸入光功率范圍dBm-3+10輸出光功率輸出光功率dBm1324輸出功

6、率穩(wěn)定度輸出功率穩(wěn)定度dB0.5噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)dB5.0輸入光功率為輸入光功率為0dBm反射損耗反射損耗輸入端輸入端dB45輸出端輸出端dB45泵浦泄漏功率泵浦泄漏功率輸入端輸入端dBm-30輸出端輸出端dBm-30載噪比（載噪比（C/N）dB53載波組合三階差拍比（載波組合三階差拍比（C/CSO）dB67載波組合二階差拍比（載波組合二階差拍比（C/CSO）dB65光連接器類型光連接器類型FC/APC或或SC/APC電源電壓電源電壓VAC160V250V（50Hz）工作溫度范圍工作溫度范圍-5+55最大工作相對濕度最大工作相對濕度%最大最大95%無冷凝無冷凝儲存溫度范圍儲存溫度范圍-30+7

7、0最大儲存相對濕度最大儲存相對濕度%最大最大95%無冷凝無冷凝外形尺寸外形尺寸mm483（寬）（寬）381（深）（深）44（高）（高）EDFASOA7.17.1光光 纖纖 放放 大大 器器 光纖放大器的性能與光偏振方向無關(guān)，器件與光纖光纖放大器的性能與光偏振方向無關(guān)，器件與光纖的耦合損耗很小，的耦合損耗很小， 因而得到廣泛應用。因而得到廣泛應用。 光纖放大器實際上是把工作物質(zhì)制作成光纖形狀的光纖放大器實際上是把工作物質(zhì)制作成光纖形狀的固體激光器，所以也稱為光纖激光器。固體激光器，所以也稱為光纖激光器。 2020世紀世紀8080年代末期，波長為年代末期，波長為1.55 m1.55 m的摻鉺的摻鉺

8、(Er)(Er)光光纖放大器纖放大器(EDFA(EDFA： ErbiumErbiumDoped Fiber Amplifier)Doped Fiber Amplifier)研制成研制成功并投入實用，把光纖通信技術(shù)水平推向一個新高度，成為功并投入實用，把光纖通信技術(shù)水平推向一個新高度，成為光纖通信發(fā)展史上一個重要的里程碑。光纖通信發(fā)展史上一個重要的里程碑。 7.1.17.1.1摻鉺光纖放大器工作原理摻鉺光纖放大器工作原理如圖，在摻鉺光纖如圖，在摻鉺光纖(EDF)(EDF)中，鉺離子中，鉺離子(Er(Er3+3+) )有三個能級：有三個能級： 其中其中能級能級1 1代表基態(tài)，代表基態(tài)， 能量最低；

9、能級能量最低；能級2 2是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級；是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級；能級能級3 3代表激發(fā)態(tài)，代表激發(fā)態(tài)， 能量最高。能量最高。（1 1）當泵浦）當泵浦(Pump, (Pump, 抽運抽運) )光的光子光的光子能量等于能級能量等于能級3 3和能級和能級1 1的能量差時，的能量差時，鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)發(fā)態(tài)(13)(13)。（2 2）但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，）但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，ErEr3+3+很快返回到能級很快返回到能級2 2（無輻射躍遷）。（無輻射躍遷）。（3 3）如果輸入的信號光的光子能量）如果輸入的信號光的光子能量等于能級等于能級2 2和能

10、級和能級1 1的能量差，則處的能量差，則處于能級于能級2 2的的ErEr3+3+將躍遷到基態(tài)將躍遷到基態(tài)(21)(21)，產(chǎn)生受激輻射光，因而信號光得到產(chǎn)生受激輻射光，因而信號光得到放大。放大。 從摻鉺光纖放大器的工作原理可以看出，光放大是由于泵浦光的從摻鉺光纖放大器的工作原理可以看出，光放大是由于泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號光的結(jié)果。為提高放大器增益，能量轉(zhuǎn)換為信號光的結(jié)果。為提高放大器增益， 應提高對泵浦應提高對泵浦光的吸收，光的吸收， 使基態(tài)使基態(tài)ErEr3+3+盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)，圖盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)，圖7.1(b)7.1(b)示出示出EDFAEDFA增益和吸收頻譜。增益和吸收頻譜。波長在波

11、長在1.5 m1.5 m附近時附近時，吸收和增益最大，吸收和增益最大。圖圖7.2(a)7.2(a)示出輸出信號光功率和輸入泵浦光功率的關(guān)系，示出輸出信號光功率和輸入泵浦光功率的關(guān)系， 由由圖可見，泵浦光功率轉(zhuǎn)換為信號光功率的效率很高，達到圖可見，泵浦光功率轉(zhuǎn)換為信號光功率的效率很高，達到92.6%92.6%。當泵浦光功率為。當泵浦光功率為60 mW60 mW時，吸收效率時，吸收效率( (信號輸入光功信號輸入光功率率- -信號輸出光功率信號輸出光功率)/)/泵浦光功率為泵浦光功率為88%88%。 圖圖7.2（b）是小信號條件下增益和泵浦光功率的關(guān)系，當）是小信號條件下增益和泵浦光功率的關(guān)系，當泵

12、泵浦光功率小于浦光功率小于6mW時，增益線性增加，增益系數(shù)為時，增益線性增加，增益系數(shù)為6.3dB/m。 7.1.27.1.2摻鉺光纖放大器的構(gòu)成和特性摻鉺光纖放大器的構(gòu)成和特性圖圖7.3(a)7.3(a)為光纖放大器構(gòu)成原理圖，主要構(gòu)成部件及功能為：為光纖放大器構(gòu)成原理圖，主要構(gòu)成部件及功能為： （1 1）光隔離器：防止反射光影響光放大器的工作穩(wěn)定性。）光隔離器：防止反射光影響光放大器的工作穩(wěn)定性。（2 2）光耦合器（波分復用器）：把信號光和泵浦光混合起來。）光耦合器（波分復用器）：把信號光和泵浦光混合起來。（3 3）摻珥光纖：長約）摻珥光纖：長約10100m10100m， Er Er 3+

13、3+濃度約為濃度約為25mg/kg25mg/kg。（4 4）泵浦光源：形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。光功率為）泵浦光源：形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。光功率為10100mW10100mW，工作波長為工作波長為0.98 m0.98 m。實用光纖放大器外形圖及其構(gòu)成方框圖EDFAEDFA構(gòu)成器件的性能選擇：構(gòu)成器件的性能選擇：EDFAEDFA的增益取決于的增益取決于Er Er 3+3+的濃度的濃度、光纖長度光纖長度和和直徑直徑以及以及泵浦光功泵浦光功率率等多種因素，通常由實驗獲得最佳增益。等多種因素，通常由實驗獲得最佳增益。（1 1）對泵浦光源的基本要求是大功率和長壽命。波長為）對泵浦光源的基本要求是大功率和長壽命。

14、波長為1480 1480 mm的的InGaAsPInGaAsP多量子阱多量子阱(MQW)(MQW)激光器，激光器， 輸出光功率高達輸出光功率高達100 mW, 100 mW, 泵浦光轉(zhuǎn)換為信號光效率在泵浦光轉(zhuǎn)換為信號光效率在6 dB/mW6 dB/mW以上。波長為以上。波長為980 nm980 nm的泵浦的泵浦光轉(zhuǎn)換效率更高，達光轉(zhuǎn)換效率更高，達10 dB/mW10 dB/mW，而且噪聲較低，是未來發(fā)展的，而且噪聲較低，是未來發(fā)展的方向。方向。（2 2）對波分復用器的基本要求是插入損耗小。熔拉雙錐光纖耦）對波分復用器的基本要求是插入損耗小。熔拉雙錐光纖耦合器型和干涉濾波型波分復用器最適用。合器

15、型和干涉濾波型波分復用器最適用。（3 3）對光隔離器的作用是它的基本要求是插入損耗小，反射損）對光隔離器的作用是它的基本要求是插入損耗小，反射損耗大。耗大。圖圖7.47.4是是EDFAEDFA商品的特性曲線，圖中顯示出增益、商品的特性曲線，圖中顯示出增益、 噪聲指數(shù)和噪聲指數(shù)和輸出信號光功率與輸入信號光功率的關(guān)系。在泵浦光功率一定輸出信號光功率與輸入信號光功率的關(guān)系。在泵浦光功率一定的條件下，當輸入信號光功率較小時，放大器增益不隨輸入信的條件下，當輸入信號光功率較小時，放大器增益不隨輸入信號光功率而變化，基本上保持不變。號光功率而變化，基本上保持不變。 當信號光功率增加到一當信號光功率增加到一

16、定值定值( (一般為一般為-20 dBm) -20 dBm) 后，增益開始隨信號光功率的增加而下后，增益開始隨信號光功率的增加而下降，降， 因此出現(xiàn)輸出信號光功率達到飽和的現(xiàn)象。因此出現(xiàn)輸出信號光功率達到飽和的現(xiàn)象。摻鉺光纖越摻鉺光纖越長，飽和度越深。長，飽和度越深。10.0405.00.05.010.015.020.025.030.035.035302520151050IIIIIII噪聲指數(shù) / dB輸出光功率 / dBm增益 / dB輸入光功率 / dBm增益 / dB表7.1列出國外幾家公司EDFA商品的技術(shù)參數(shù)。 表表7.1摻鉺光纖放大器技術(shù)參數(shù)摻鉺光纖放大器技術(shù)參數(shù) 7.1.37.1

17、.3摻鉺光纖放大器的優(yōu)點和應用摻鉺光纖放大器的優(yōu)點和應用EDFAEDFA有許多優(yōu)點，有許多優(yōu)點， 并已得到廣泛應用。并已得到廣泛應用。EDFAEDFA的主要優(yōu)點有：的主要優(yōu)點有：(1)(1)工作波長正好落在光纖通信最佳波段工作波長正好落在光纖通信最佳波段(1500(15001600 nm)1600 nm)； 其主體是一段光纖其主體是一段光纖(EDF)(EDF)，與傳輸光纖的耦合損耗很小，可達，與傳輸光纖的耦合損耗很小，可達0.1 dB0.1 dB。 (2) (2) 增益高，約為增益高，約為303040 dB; 40 dB; 飽和輸出光功率大，飽和輸出光功率大， 約為約為101015 dBm;

18、15 dBm; 增益特性與光偏振狀態(tài)無關(guān)。增益特性與光偏振狀態(tài)無關(guān)。 (3) (3) 噪聲指數(shù)小，一般為噪聲指數(shù)小，一般為4 47 dB; 7 dB; 用于多信道傳輸時，隔用于多信道傳輸時，隔離度大，無串擾，適用于波分復用系統(tǒng)。離度大，無串擾，適用于波分復用系統(tǒng)。 (4) (4) 頻帶寬，在頻帶寬，在1550 nm1550 nm窗口，頻帶寬度為窗口，頻帶寬度為202040 nm40 nm， 可可進行多信道傳輸，有利于增加傳輸容量。進行多信道傳輸，有利于增加傳輸容量。 如果加上如果加上1310 nm1310 nm摻鐠光纖放大器摻鐠光纖放大器(PDFA)(PDFA)，頻帶可以增加，頻帶可以增加一倍

19、。所以一倍。所以“波分復用波分復用+ +光纖放大器光纖放大器”被認為是充分利用光纖被認為是充分利用光纖帶寬增加傳輸容量最有效的方法。帶寬增加傳輸容量最有效的方法。 1550 nm EDFA1550 nm EDFA在各種光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應用，并取得了在各種光纖通信系統(tǒng)中得到廣泛應用，并取得了良好效果。已經(jīng)介紹過的副載波良好效果。已經(jīng)介紹過的副載波CATVCATV系統(tǒng)，系統(tǒng)，WDMWDM或或OFDMOFDM系統(tǒng)，系統(tǒng)，相干光系統(tǒng)以及光孤子通信系統(tǒng)，都應用了相干光系統(tǒng)以及光孤子通信系統(tǒng)，都應用了EDFAEDFA，并大幅度增，并大幅度增加了傳輸距離。加了傳輸距離。 EDFAEDFA的應用，的應用

20、， 歸納起來可以分為三種形式，歸納起來可以分為三種形式， 如圖如圖7.57.5所示。所示。 （1 1）中繼放大器（）中繼放大器（LALA）。）。 （2 2）前置放大器（）前置放大器（PAPA）。）。 （3 3）后置放大器（）后置放大器（BABA）。）。 圖7.5光纖放大器的應用形式 (a) 中繼放大器； (b) 前置放大器和后置放大器 LDPD中繼放大器(a)LDPD后置放大器(b)前置放大器光纖半導體光放大器 現(xiàn)代光放大器中最早出現(xiàn)的使半導體光放大器（SOA）。它的基本結(jié)構(gòu)、原理和特性與半導體激光器非常相似。它們工作原理都是基于激光半導體介質(zhì)固有的受激輻射光放大機制，所不同的在于SOA去掉了

21、構(gòu)成激光振蕩的諧振腔，并且SOA使用電流直接激勵驅(qū)動的。 半導體光放大器的優(yōu)點是尺寸小、頻帶寬、增益高；但缺點是與光纖的耦合損耗太大、易受環(huán)境溫度的影響、工作穩(wěn)定性較差。但半導體光放大器容易集成，適宜同光集成和光電集成電路結(jié)合使用。 通常光半導體放大器分為兩大類：一種是將普通半導體激光器用作光放大器，稱為法布里泊羅（F-P）半導體激光放大器（FPA），另一種是在F-P激光器的兩個端面上涂上抗反射膜，以獲得寬頻、低噪的高輸出特性。由于這種放大器是在光行進過程中對光進行放大的，故被稱為行波式光放大器。 光纖拉曼放大器 光纖拉曼放大器是建立在拉曼放大工作原理之上。所謂拉曼放大實際上是放大器的一個非諧

22、振過程，其放大增益相應僅僅依賴于泵浦波長。因此只要選擇合適的泵浦源就可以獲得任意波長的拉曼放大。 EDFA的出現(xiàn)確實極大的促進了現(xiàn)代光通信系統(tǒng)的發(fā)展。但是隨著現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)進一步發(fā)展：（1）一方面EDFA已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)對超大容量的要求（2）另一方面EDFA也會帶來光信號信噪比的不斷惡化而不能滿足超長距離傳輸?shù)囊蟆?為此，必須要提出一種既要滿足超寬帶寬要求，又能滿足超低噪聲要求的新型光放大器。光纖拉曼放大器（FRA）由于其自身固有的全波段可放大、噪聲指數(shù)小等特性，成為了新一代放大器的首選。 除此之外拉曼放大器還具備另外一個非常突出的優(yōu)點就是能同其他光放大器（比如EDFA）進行有機結(jié)合，通過有

23、機的混合使用可以構(gòu)成寬帶寬、低噪聲、增益平坦、高輸出功率、響應時間短的混合放大系統(tǒng)。 但這種混合放大系統(tǒng)也有對所需泵浦功率較大、對光偏振敏感的缺點。另外由于拉曼放大器的增益較低，從經(jīng)濟性的角度考慮，它不適合單獨做功率放大器。因此拉曼放大器特別適合與EDFA相結(jié)合作為超長距離WDM系統(tǒng)的功率放大器。這樣既能獲得較大的增益，又能保證得到較高的光信噪比。7.2 7.2 光波分復用技術(shù)光波分復用技術(shù) 隨著人類社會信息時代的到來，對通信的需求呈現(xiàn)加速隨著人類社會信息時代的到來，對通信的需求呈現(xiàn)加速增長的趨勢。發(fā)展迅速的各種新型業(yè)務增長的趨勢。發(fā)展迅速的各種新型業(yè)務( (特別是高速數(shù)據(jù)和視特別是高速數(shù)據(jù)和

24、視頻業(yè)務頻業(yè)務) )對通信網(wǎng)的帶寬對通信網(wǎng)的帶寬( (或容量或容量) )提出了更高的要求。為了適提出了更高的要求。為了適應通信網(wǎng)傳輸容量的不斷增長和滿足網(wǎng)絡(luò)交互性、靈活性的應通信網(wǎng)傳輸容量的不斷增長和滿足網(wǎng)絡(luò)交互性、靈活性的要求，產(chǎn)生了各種復用技術(shù)。要求，產(chǎn)生了各種復用技術(shù)。 在光纖通信系統(tǒng)中除了大家熟知的時分復用在光纖通信系統(tǒng)中除了大家熟知的時分復用(TDM)(TDM)技術(shù)外，技術(shù)外， 還出現(xiàn)了其他的復用技術(shù)，例如光時分復用還出現(xiàn)了其他的復用技術(shù)，例如光時分復用(OTDM)(OTDM)、光波分、光波分復用復用(WDM)(WDM)、 光頻分復用光頻分復用(OFDM)(OFDM)以及副載波復用以

25、及副載波復用(SCM)(SCM)技術(shù)。技術(shù)。 本節(jié)主要講述本節(jié)主要講述WDMWDM技術(shù)。技術(shù)。 7.2.17.2.1光波分復用原理光波分復用原理 1. WDM1. WDM的概念的概念 光波分復用光波分復用(WDM(WDM： Wavelength Division Multiplexing)Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術(shù)。其技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多個波長光信號的一項技術(shù)。其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來( (復用復用) )，并，并耦合到光纜線路上的同

26、一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組耦合到光纜線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開合波長的光信號分開( (解復用解復用) )，并作進一步處理，恢復出原信，并作進一步處理，恢復出原信號后送入不同的終端，因此將此項技術(shù)稱為光波長分割復用，號后送入不同的終端，因此將此項技術(shù)稱為光波長分割復用， 簡稱光波分復用技術(shù)。簡稱光波分復用技術(shù)。圖7.6 中心波長在1.3m和1.55m的硅光纖低損耗傳輸窗口 (插圖表示1.55m傳輸窗口的多信道復用)80001.02.03.04.010001200140016001800載 波 頻 率信 道 間 隔110 GHz波 長 / nm衰減 /

27、(dBkm 1)兩個窗口合在一起，總帶寬超過30 THz。如果信道頻率間隔為10 GHz， 在理想情況下， 一根光纖可以容納3000個信道。光纖的帶寬很寬。如圖7.6所示，在光纖的兩個低損耗傳輸窗口： 波長為1.31 m(1.251.35m)的窗口，相應的帶寬(|f|=|-c/2|, 和分別為中心波長和相應的波段寬度， c為真空中光速)為17700 GHz； 波長為1.55 m(1.501.60 m)的窗口， 相應的帶寬為12500 GHz。 由于目前一些光器件與技術(shù)還不十分成熟，因此要實現(xiàn)由于目前一些光器件與技術(shù)還不十分成熟，因此要實現(xiàn)光信道十分密集的光頻分復用光信道十分密集的光頻分復用(O

28、FDM)(OFDM)還較為困難。在這種情還較為困難。在這種情況下，人們把在同一窗口中信道間隔較小的波分復用稱為密況下，人們把在同一窗口中信道間隔較小的波分復用稱為密集波分復用集波分復用(DWDM(DWDM：Dense Wavelength Division Dense Wavelength Division Multiplexing)Multiplexing)。一般波長間隔小于。一般波長間隔小于0.8nm0.8nm。 WDMWDM、 DWDMDWDM和和OFDMOFDM在本質(zhì)上沒有多大區(qū)別。以往技術(shù)人員習慣采用在本質(zhì)上沒有多大區(qū)別。以往技術(shù)人員習慣采用WDM WDM 和和DWDMDWDM來區(qū)分

29、是來區(qū)分是1310/1550 nm 1310/1550 nm 簡單復用還是在簡單復用還是在1550 nm1550 nm波長區(qū)波長區(qū)段內(nèi)密集復用。段內(nèi)密集復用。目前，目前，“摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器(EDFA)+(EDFA)+密集波分復用密集波分復用(WDM)+(WDM)+非零色非零色散光纖散光纖(NZDSF(NZDSF，即，即G.655G.655光纖光纖)+)+光子集成光子集成(PIC)”(PIC)”正成為國際正成為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。 如果一個區(qū)域內(nèi)所有的光纖傳輸鏈路都升級為WDM傳輸， 我們就可以在這些WDM鏈路的交叉(結(jié)點)

30、處設(shè)置以波長為單位對光信號進行交叉連接的光交叉連接設(shè)備(OXC)，或進行光上下路的光分插復用器(OADM)，則在原來由光纖鏈路組成的物理層上面就會形成一個新的光層。 在這個光層中，相鄰光纖鏈路中的波長通道可以連接起來，形成一個跨越多個OXC和OADM的光通路，完成端到端的信息傳送，并且這種光通路可以根據(jù)需要靈活、動態(tài)地建立和釋放，這就是目前引人注目的、 新一代的WDM全光網(wǎng)絡(luò)。 2. WDM 2. WDM系統(tǒng)的基本形式系統(tǒng)的基本形式 光波分復用器和解復用器是光波分復用器和解復用器是WDMWDM技術(shù)中的關(guān)鍵部件，將技術(shù)中的關(guān)鍵部件，將不同波長的信號結(jié)合在一起經(jīng)一根光纖輸出的器件稱為復用不同波長的

31、信號結(jié)合在一起經(jīng)一根光纖輸出的器件稱為復用器器( (也叫合波器也叫合波器) )。反之，經(jīng)同一傳輸光纖送來的多波長信號。反之，經(jīng)同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為各個波長分別輸出的器件稱為解復用器分解為各個波長分別輸出的器件稱為解復用器( (也叫分波器也叫分波器) )。 從原理上講，從原理上講， 這種器件是互易的這種器件是互易的( (雙向可逆雙向可逆) )，即只要將解復，即只要將解復用器的輸出端和輸入端反過來使用，用器的輸出端和輸入端反過來使用， 就是復用器。因此復用就是復用器。因此復用器和解復用器是相同的器和解復用器是相同的( (除非有特殊的要求除非有特殊的要求) )。 WDMWDM系統(tǒng)的基本

32、構(gòu)成主要有以下兩種形式：系統(tǒng)的基本構(gòu)成主要有以下兩種形式： (1) (1) 雙纖單向傳輸。單向雙纖單向傳輸。單向WDMWDM傳輸是指所有光通路同時在一傳輸是指所有光通路同時在一根光纖上沿同一方向傳送。如圖根光纖上沿同一方向傳送。如圖7.77.7所示，在發(fā)送端將載有各所示，在發(fā)送端將載有各種信息的、具有不同波長的已調(diào)光信號種信息的、具有不同波長的已調(diào)光信號1 1,2 2,n n通過光通過光復用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸。復用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸。光發(fā)射機光發(fā)射機復用器光纖放大器解復用器光接收機光接收機1n1n1n1n光接收機光接收機解復用器光纖放大器復用器光發(fā)射機光發(fā)射

33、機1n1n1n1n 圖7.7 雙纖單向WDM傳輸圖圖7.8單纖雙向單纖雙向WDM傳輸傳輸光發(fā)射機光發(fā)射機光接收機光接收機1n1n1n1n光接收機光接收機復用/解復用器光纖放大器光發(fā)射機光發(fā)射機1nn 12n1n復用/解復用器n 12n(2) (2) 單纖雙向傳輸。單纖雙向傳輸。 雙向雙向WDMWDM傳輸是指光通路在一根光纖上同傳輸是指光通路在一根光纖上同時向兩個不同的方向傳輸。如圖時向兩個不同的方向傳輸。如圖7.87.8所示，所用波長相互分開，所示，所用波長相互分開， 以實現(xiàn)雙向全雙工的通信。以實現(xiàn)雙向全雙工的通信。 雙向WDM系統(tǒng)在設(shè)計和應用時必須要考慮幾個關(guān)鍵的系統(tǒng)因素，如為了抑制多通道干

34、擾(MPI)，必須注意到光反射的影響、 雙向通路之間的隔離、串擾的類型和數(shù)值、兩個方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴性、光監(jiān)控信道(OSC)傳輸和自動功率關(guān)斷等問題，同時要使用雙向光纖放大器。所以雙向WDM系統(tǒng)的開發(fā)和應用相對說來要求較高，但與單向WDM系統(tǒng)相比，雙向WDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。 另外，通過在中間設(shè)置光分插復用器(OADM)或光交叉連接器(OXC)，可使各波長光信號進行合流與分流，實現(xiàn)波長的上下路(Add/Drop)和路由分配，這樣就可以根據(jù)光纖通信線路和光網(wǎng)的業(yè)務量分布情況，合理地安排插入或分出信號。 3. 3. 光波分復用器的性能參數(shù)光波分復用器的性能參數(shù)

35、對波分復用器的基本要求是：對波分復用器的基本要求是：插入損耗小，隔離度大，帶內(nèi)平插入損耗小，隔離度大，帶內(nèi)平坦，帶外插入損耗變化陡峭，溫度穩(wěn)定性好，復用通路數(shù)多，坦，帶外插入損耗變化陡峭，溫度穩(wěn)定性好，復用通路數(shù)多，尺寸小等。尺寸小等。 (1) (1) 插入損耗插入損耗。 插入損耗是指由于增加光波分復用器插入損耗是指由于增加光波分復用器/ /解復解復用器而產(chǎn)生的附加損耗，用器而產(chǎn)生的附加損耗，定義為該無源器件的輸入和輸出端口定義為該無源器件的輸入和輸出端口之間的光功率之比之間的光功率之比，即，即 =10 lg 01PP其中其中P P0 0為發(fā)送進輸入端口的光功率；為發(fā)送進輸入端口的光功率；P

36、P0 0為從輸出端口接收到為從輸出端口接收到的光功率。的光功率。 (2)串擾抑制度串擾抑制度。串擾是指其他信道的信號耦合進某一信。串擾是指其他信道的信號耦合進某一信道，并使該信道傳輸質(zhì)量下降的影響程度，有時也可用隔離度道，并使該信道傳輸質(zhì)量下降的影響程度，有時也可用隔離度來表示這一程度。來表示這一程度。對于解復用器對于解復用器)(lg10dBppCiijij其中其中Pi是波長為是波長為i的光信號的輸入光功率，的光信號的輸入光功率，Pij是波長為是波長為i的光信號串入到波長為的光信號串入到波長為j信道的光功率。信道的光功率。(3)回波損耗回波損耗。回波損耗是指從無源器件的輸入端口返回回波損耗是指

37、從無源器件的輸入端口返回的光功率與輸入光功率的比，即的光功率與輸入光功率的比，即RL=-10(7.3)其中其中Pj為發(fā)送進輸入端口的光功率，為發(fā)送進輸入端口的光功率，Pr為從同一個輸入端為從同一個輸入端口接收到的返回光功率?？诮邮盏降姆祷毓夤β省?(lgdBppiij(4) (4) 反射系數(shù)反射系數(shù)。反射系數(shù)是指在。反射系數(shù)是指在WDMWDM器件的給定端口的反射光器件的給定端口的反射光功率功率P Pr r與入射光功率與入射光功率P Pj j之比，即之比，即 R=10 (7.4)R=10 (7.4)(5) (5) 工作波長范圍工作波長范圍。工作波長范圍是指。工作波長范圍是指WDMWDM器件能夠按

38、照規(guī)定器件能夠按照規(guī)定的性能要求工作的波長范圍的性能要求工作的波長范圍(minmin到到maxmax) )。(6) (6) 信道寬度信道寬度。信道寬度是指各光源之間為避免串擾應具有的。信道寬度是指各光源之間為避免串擾應具有的波長間隔。波長間隔。(7) (7) 偏振相關(guān)損耗偏振相關(guān)損耗。偏振相關(guān)損耗。偏振相關(guān)損耗(PDL: Polarization(PDL: Polarizationdependent Loss)dependent Loss)是指由于偏振態(tài)的變化所造成的插入損耗的是指由于偏振態(tài)的變化所造成的插入損耗的最大變化值。最大變化值。 )(lgdBppiij7.2.2WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)系

39、統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)實際的實際的WDM系統(tǒng)主要由五部分組成：系統(tǒng)主要由五部分組成：光發(fā)射機、光中繼光發(fā)射機、光中繼放大、光接收機、光監(jiān)控信道放大、光接收機、光監(jiān)控信道和和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如圖，如圖7.9所示所示光轉(zhuǎn)發(fā)器 1光合波器光轉(zhuǎn)發(fā)器 nBA1n1n光纖光監(jiān)控信道接收/發(fā)送LA光纖接收1光分波器接收nPA1n1n光監(jiān)控信道發(fā)送器ssss光監(jiān)控信道接收器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)光中繼放大光接收機光發(fā)射機圖7.9 實際WDM系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工作過程：系統(tǒng)工作過程：（1）在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備）在發(fā)送端首先將來自終端設(shè)備(如如SDH端機端機)輸出的光信號，輸出的光信號，利用光轉(zhuǎn)發(fā)器利用光轉(zhuǎn)發(fā)器(OT

40、U)把符合把符合ITUTG.957建議的非特定波長的光建議的非特定波長的光信號轉(zhuǎn)換成符合信號轉(zhuǎn)換成符合ITUTG.692建議的具有穩(wěn)定的特定波長的光信建議的具有穩(wěn)定的特定波長的光信號。號。（2）利用合波器合成多路光信號；）利用合波器合成多路光信號；通過光功率放大器通過光功率放大器(BA：BoosterAmplifier)放大輸出多路光信號。放大輸出多路光信號。（3）經(jīng)過一定距離傳輸后，要用摻鉺光纖放大器）經(jīng)過一定距離傳輸后，要用摻鉺光纖放大器(EDFA)對光對光信號進行中繼放大。此時，信號進行中繼放大。此時，EDFA用作用作“線放線放(LA：LineAmplifier)”。EDFA必須采用增益

41、平坦技術(shù)，使得必須采用增益平坦技術(shù)，使得EDFA對不對不同波長的光信號具有接近相同的放大增益。同波長的光信號具有接近相同的放大增益。（4）在接收端，光前置放大器）在接收端，光前置放大器(PA)放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道放大經(jīng)傳輸而衰減的主信道光信號，分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信號。光信號，分波器從主信道光信號中分出特定波長的光信號。接收機不但要滿足一般接收機對光信號靈敏度、過載功率接收機不但要滿足一般接收機對光信號靈敏度、過載功率等參數(shù)的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號，要有足夠的等參數(shù)的要求，還要能承受有一定光噪聲的信號，要有足夠的電帶寬。電帶寬。 光監(jiān)控信道(OSC： Opti

42、cal Supervisory Channel)的主要功能是監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端，插入本結(jié)點產(chǎn)生的波長為s(1510 nm)的光監(jiān)控信號，與主信道的光信號合波輸出；在接收端，將接收到的光信號分離，輸出s(1510 nm)波長的光監(jiān)控信號和業(yè)務信道光信號。幀同步字節(jié)、公務字節(jié)和網(wǎng)管所用的開銷字節(jié)等都是通過光監(jiān)控信道來傳送的。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過光監(jiān)控信道物理層傳送開銷字節(jié)到其他結(jié)點或接收來自其他結(jié)點的開銷字節(jié)對WDM系統(tǒng)進行管理， 實現(xiàn)配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等功能，并與上層管理系統(tǒng)(如TMN)相連。 目前國際上已商用的系統(tǒng)有42.5 Gb/s(10 Gb/s), 82

43、.5 Gb/s(20 Gb/s), 162.5 Gb/s(40 Gb/s), 402.5 Gb/s(100 Gb/s), 3210 Gb/s(320 Gb/s), 4010 Gb/s(400 Gb/s)。 實驗室已實現(xiàn)了8240 Gb/s(3.28 Tb/s)的速率，傳輸距離達3100 km=300 km。OFC2000(Optical Fiber Communication Conference)提供的情況有： Bell Labs: 82路40 Gb/s=3.28 Tb/s在3100 km=300 km的True Wave(商標)光纖(即G.655光纖)上，利用C和L兩個波帶聯(lián)合傳輸； 日本

44、NEC: 16020 Gb/s=3.2 Tb/s， 利用歸零信號沿色散平坦光纖，經(jīng)過增益寬度為64 nm的光纖放大器，傳輸距離達1500 km; 日本富士通(Fujitsu): 128路10.66 Gb/s， 經(jīng)過C和L波帶注：C波帶為15251565 nm，L波帶為15701620 nm。， 用分布喇曼放大(DRA: Distributed Raman Amplification), 傳輸距離達6140 km=840 km; 日本NTT： 30路42.7 Gb/s， 利用歸零信號， 經(jīng)過增益寬度為50 nm的光纖放大器，傳輸距離達3125 km376 km; 美國Lucent Tech: 1

45、00路10 Gb/s=1 Tb/s，各路波長的間隔縮小到25 GHz, 利用L波帶，沿NZDF光纖(G.655光纖)傳輸400 km; 美國Mciworldcom和加拿大Nortel: 100路10 Gb/s=1 Tb/s， 沿NZDF光纖在C和L波帶傳輸4段， 約200 km; 美國Qtera 和Qwest: 兩個波帶4路10 Gb/s和2路10 Gb/s沿NZDF光纖傳輸23105 km=2415 km, 這個試驗雖然WDM路數(shù)不多，但在陸地光纜中卻是最長距離。 WDM的發(fā)展方向：WDM未來總的發(fā)展方向是向全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）可變波長激光器（2）全光中繼器（3）光交

46、叉連接設(shè)備（OXC）（4）光分插復用設(shè)備（OADM）中國聯(lián)通全國骨干網(wǎng)和中國移動東部網(wǎng)以及后續(xù)擴建項目均采用了中國聯(lián)通全國骨干網(wǎng)和中國移動東部網(wǎng)以及后續(xù)擴建項目均采用了西門西門子的子的InfinityMTS提供提供160個波道，每波道個波道，每波道10Gbit/s，共，共1.6Tbit/s的容量的容量波分復用系統(tǒng)。波分復用系統(tǒng)。 7.2.3WDM7.2.3WDM技術(shù)的主要特點技術(shù)的主要特點1. 1. 充分利用光纖的巨大帶寬資源充分利用光纖的巨大帶寬資源 光纖具有巨大的帶寬資源(低損耗波段)，WDM技術(shù)使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍甚至幾百倍， 從而增加光纖的傳輸容量，降低成本

47、，具有很大的應用價值和經(jīng)濟價值。2. 2. 同時傳輸多種不同類型的信號同時傳輸多種不同類型的信號 由于WDM技術(shù)使用的各波長的信道相互獨立，因而可以傳輸特性和速率完全不同的信號，完成各種電信業(yè)務信號的綜合傳輸，如PDH信號和SDH信號，數(shù)字信號和模擬信號，多種業(yè)務(音頻、視頻、數(shù)據(jù)等)的混合傳輸?shù)取?3. 3. 節(jié)省線路投資節(jié)省線路投資 采用WDM技術(shù)可使N個波長復用起來在單根光纖中傳輸，也可實現(xiàn)單根光纖雙向傳輸，在長途大容量傳輸時可以節(jié)約大量光纖。另外，對已建成的光纖通信系統(tǒng)擴容方便，只要原系統(tǒng)的功率余量較大，就可進一步增容而不必對原系統(tǒng)作大的改動。 4. 4. 降低器件的超高速要求降低器件

48、的超高速要求 隨著傳輸速率的不斷提高，許多光電器件的響應速度已明顯不足，使用WDM技術(shù)可降低對一些器件在性能上的極高要求，同時又可實現(xiàn)大容量傳輸。 5. 5. 高度的組網(wǎng)靈活性、高度的組網(wǎng)靈活性、 經(jīng)濟性和可靠性經(jīng)濟性和可靠性 WDM技術(shù)有很多應用形式，如長途干線網(wǎng)、廣播分配網(wǎng)、多路多址局域網(wǎng)?？梢岳肳DM技術(shù)選擇路由，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和故障恢復，從而實現(xiàn)未來的透明、 靈活、經(jīng)濟且具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。 7.2.47.2.4光濾波器與光波分復用器光濾波器與光波分復用器光濾波技術(shù)：即波長選擇技術(shù)。光濾波技術(shù)：即波長選擇技術(shù)。光濾波器在光濾波器在WDMWDM系統(tǒng)中是一種重要元器件，與波分復用有著密

49、系統(tǒng)中是一種重要元器件，與波分復用有著密切關(guān)系，常常用來構(gòu)成各種各樣的波分復用器和解復用器。切關(guān)系，常常用來構(gòu)成各種各樣的波分復用器和解復用器。光濾波器的三種應用：光濾波器的三種應用：（1 1）單純的濾波應用）單純的濾波應用( (圖圖7.10(a)7.10(a)光濾波器1,2,3,42,3,41(a)(a) 單純的濾波應用；波分復用器(b)12341,2,3,4波長路由器1,2,3,41,2,3,4(c)11112221,2,3,421121,2,3,412212（2）波分復用/解復用器中應用(圖7.10(b)（3）波長路由器中應用(圖7.10(c)。波分復用器和解復用器主要用在波分復用器和解

50、復用器主要用在WDMWDM終端終端和和波長路由器波長路由器以及以及波長波長分插復用器分插復用器(Wavelength Add/Drop Multiplexer, WADM)(Wavelength Add/Drop Multiplexer, WADM)中。中。(b) 波分復用器中應用(c)波長路由器中應用路由器交換了路由器交換了波長波長1和和4。如果一個波長路由器的路由方式不隨時間變化，就稱為如果一個波長路由器的路由方式不隨時間變化，就稱為靜態(tài)路靜態(tài)路由器由器；路由方式隨時間變化，則稱之為；路由方式隨時間變化，則稱之為動態(tài)路由器動態(tài)路由器。 靜態(tài)路由靜態(tài)路由器可以用波分復用器來構(gòu)成，如圖器可以用

51、波分復用器來構(gòu)成，如圖7.117.11所示。所示。 波長分插復用器可以看成是波長路由器的簡化形式，它只有波長分插復用器可以看成是波長路由器的簡化形式，它只有一個輸入端口和一個輸出端口，再加上一個用于分插波長的本一個輸入端口和一個輸出端口，再加上一個用于分插波長的本地端口。地端口。12341,2,3,411111,2,3,422221,2,3,421121,2,3,41221解復用器復用器圖7.11 由波分復用器構(gòu)成靜態(tài)路由器對光濾波器的主要要求有：對光濾波器的主要要求有： (1) 一個好的光濾波器應有較低的插入損耗，并且損耗應該與輸入光的偏振態(tài)無關(guān)。在大多數(shù)系統(tǒng)中，光的偏振態(tài)隨機變化，如果濾波

52、器的插入損耗與光的偏振有關(guān)(PDL: Polarizationdependent Loss), 則輸出光功率將極其不穩(wěn)定。 (2) 一個濾波器的通帶應該對溫度的變化不敏感。溫度系數(shù)是指溫度每變化1的波長漂移。一個WDM系統(tǒng)要求在整個工作溫度范圍(大約100 )內(nèi)，波長漂移應該遠小于相鄰信道的波長間隔。(3) 在一個WDM系統(tǒng)中，隨著級聯(lián)的濾波器越來越多，系統(tǒng)的通帶就變得越來越窄。為了確保在級聯(lián)的末端還有一個相當寬的通帶，單個濾波器的通帶傳輸特性應該是平直的， 以便能夠容納激光器波長的微小變化。單個濾波器的通帶的平直程度常用1 dB帶寬來衡量，如圖7.12所示。 圖7.12 光濾波器的1 dB帶

53、寬400.9960.99811.0021.0043020100通帶邊緣20-dB帶寬串擾能量3-dB帶寬1-dB帶寬相鄰信道1 dB3 dB0 / 濾波器的幅度傳輸特性 / dB波長選擇技術(shù)及其在WDM系統(tǒng)中的應用。 1. 1. 光柵光柵 光柵(Grating)廣泛地用來將光分離為不同波長的單色光。 在WDM系統(tǒng)中，光柵主要用在解復用器中，以分離出各個波長。圖7.13是光柵的兩個例子，圖7.13(a)是透射光柵，圖7.13(b)是反射光柵。 光柵平面影像平面21d1d2i1 2光柵平面影像平面21d1d2i1 2(a)(b) 圖7.13光柵(a) 透射光柵； (b) 反射光柵 光柵的基本原理（

54、以透射光柵為例）光柵的基本原理（以透射光柵為例）如圖如圖7.14所示，設(shè)兩個相鄰縫隙間所示，設(shè)兩個相鄰縫隙間的距離即柵距為的距離即柵距為a,光源離光柵平面光源離光柵平面足夠遠足夠遠(相對于相對于a而言而言)，入射角為，入射角為i，衍射角為衍射角為d，通過兩相鄰縫隙對應，通過兩相鄰縫隙對應光線的光程差由光線的光程差由()決決定，而定，而CDAB idaDCBA光柵平面去影像平面來自光源7.14 透射光柵的工作原理 )sin(sindiaCDAB光柵方程為光柵方程為a(sini-sind)=m其中其中m為整數(shù)，當為整數(shù)，當a和和i一定時，不同的一定時，不同的d對應不同的波長對應不同的波長，也就是說

55、，像面上，也就是說，像面上的不同點對應不同的波長，于是可用作的不同點對應不同的波長，于是可用作WDM中的解復用器。中的解復用器。2. 2. 布喇格光柵布喇格光柵 布喇格光柵布喇格光柵(Bragg Grating)(Bragg Grating)廣泛用于光纖通信之中。廣泛用于光纖通信之中。 一般情況下，傳輸媒質(zhì)的周期性微擾可以看作是布喇格光柵；一般情況下，傳輸媒質(zhì)的周期性微擾可以看作是布喇格光柵； 這種微擾通常引起媒質(zhì)折射率周期性的變化這種微擾通常引起媒質(zhì)折射率周期性的變化。 應用：應用：（1 1）半導體激光器使用布喇格光波導作分布反饋可以獲得單）半導體激光器使用布喇格光波導作分布反饋可以獲得單頻

56、輸出頻輸出( (如如DFBDFB激光器激光器) )； （2 2）在光纖中，寫入布喇格光柵后可以用于光濾波器、光）在光纖中，寫入布喇格光柵后可以用于光濾波器、光分插復用器和色散補償器。分插復用器和色散補償器。 設(shè)兩列波沿著同一方向傳播，其傳播常數(shù)分別為0和1，如果滿足布喇格相位匹配條件： 210 其中為光柵周期， 則一個波的能量可以耦合到另一個波中去。 在反射型濾波器中，我們假設(shè)傳播常數(shù)為0的光波從左向右傳播，如果滿足條件：22)(000則這個光波的能量可以耦合到沿它的反方向傳播的具有相同波長的反射光中去。 設(shè)0=2neff/0，其中0為輸入光的波長，neff為波導或光纖的有效折射率。也就是說，

57、如果0=2neff，光波將發(fā)生反射，這個波長0就稱作布喇格波長。 隨著入射光波的波長偏離布喇格波長，其反射率就會降低， 如圖7.15(a)所示。如果具有幾個波長的光同時傳輸?shù)焦饫w布喇格光柵上，則只有波長等于布喇格波長的光才反射，而其它的光全部透射。 (b)布喇格光柵的反射譜（變跡折射率）圖7.15(a)中的功率反射譜是針對折射率均勻周期性變化的光柵而言的，為了消除不需要的旁瓣，新研制成功了一種稱為變跡光柵(Apodized Grating)的光柵，它與漸變折射率光纖有點類似，其折射率沿光柵纖芯到邊沿逐漸減小，變跡光柵的功率反射譜如圖7.15(b)所示。注意變跡光柵旁瓣的減少是以主瓣加寬為代價的

58、。 圖7.15（a)布喇格光柵的反射譜均勻折射率3. 3. 光纖光柵光纖光柵 光纖光柵光纖光柵(Fiber Grating)(Fiber Grating)是一種非常有吸引力的全光纖是一種非常有吸引力的全光纖器件，其用途非常廣泛，可用作器件，其用途非常廣泛，可用作光濾波器光濾波器、光分插復用器光分插復用器和和色色散補償器散補償器。對于全光纖器件，其主要優(yōu)點有：對于全光纖器件，其主要優(yōu)點有：插入損耗低，易于與光纖耦插入損耗低，易于與光纖耦合，對偏振不敏感，溫度系數(shù)低，封裝簡單，成本也較低合，對偏振不敏感，溫度系數(shù)低，封裝簡單，成本也較低。光纖中寫入光柵的原理：光纖中寫入光柵的原理： 在傳統(tǒng)光纖的在

59、傳統(tǒng)光纖的SiOSiO2 2中摻入少量鍺中摻入少量鍺(Ge)(Ge)后就具有了光敏特性，后就具有了光敏特性，再由紫外再由紫外(UV)(UV)光照射，就可引起光纖纖芯的折射率變化。光照射，就可引起光纖纖芯的折射率變化。 干涉法干涉法：若用兩束相干的紫外光照射摻雜后的光纖纖芯，則照：若用兩束相干的紫外光照射摻雜后的光纖纖芯，則照射光束的強度將沿著光纖長度方向周期性地變化，強度高的地射光束的強度將沿著光纖長度方向周期性地變化，強度高的地方纖芯折射率增加，強度低的地方纖芯折射率幾乎無任何變化，方纖芯折射率增加，強度低的地方纖芯折射率幾乎無任何變化，這樣就在光纖中寫入了光柵。這樣就在光纖中寫入了光柵。

60、衍射法衍射法：可以使用位相版：可以使用位相版(phase mask)(phase mask)來寫入光柵。位相版來寫入光柵。位相版是一種光衍射元件，當用光束照射它時，它將光束分離成各個是一種光衍射元件，當用光束照射它時，它將光束分離成各個不同的衍射級，不同的衍射級， 這些衍射級相互干涉就可將光柵寫入光纖。這些衍射級相互干涉就可將光柵寫入光纖。 類型：類型：（1 1）短周期）短周期(short(shortperiod)period)光纖光柵，也稱光纖布喇格光柵，光纖光柵，也稱光纖布喇格光柵，波長典型值大約波長典型值大約0.5 m0.5 m。（2 2）長周期）長周期(long(longperiod)peri