密集波分復(fù)用光配線架起草人

WDM光傳送網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)分為光交叉連接(OXC)節(jié)點(diǎn)、光分插(OADM)節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)(同時(shí)具有OXC和OADM功能的節(jié)點(diǎn))。

OXC節(jié)點(diǎn)的功能類似于SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字交叉連接設(shè)備(DXC)，只不過(guò)是以光波信號(hào)為操作對(duì)象在光域上實(shí)現(xiàn)的，無(wú)需進(jìn)行光電/電光轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理。OXC主要由交叉連接矩陣、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換接口以及管理控制單元等模塊組成。

OXC在未來(lái)的全光通信網(wǎng)絡(luò)中，起著十分重要的作用，甚至可以說(shuō)，它是真正意義的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)光纜中斷或節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，OXC能自動(dòng)完成故障隔離、重選路由、重新配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)展需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，OXC可以簡(jiǎn)單迅速地完成網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和升級(jí)。

同樣地，OADM節(jié)點(diǎn)的功能類似于SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字分插復(fù)用設(shè)備(ADM)，它可以直接以光波信號(hào)為操作對(duì)象，利用光波分復(fù)用技術(shù)在光域上實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)信道的上下。

對(duì)于長(zhǎng)距離的光傳輸來(lái)說(shuō)，隨著傳輸距離的增長(zhǎng)，光功率逐漸減弱，激光器的光源輸出不超過(guò)3dBm，為了保證一定的誤碼率，接受端的接受光功率必須維持在一定的值上，例如-28dBm，因此光功率受限往往成為決定傳輸距離的主要因素。

光放大器(OA)的出現(xiàn)和發(fā)展克服了高速長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖畲笳系K--光功率受限，這是光通信史上的重要里程碑。OA的主要形式有半導(dǎo)體光放大器(SOA)和摻鉺光纖放大器(EDFA)兩種，前者近來(lái)發(fā)展速度很快，已經(jīng)逐步開(kāi)始商用，并顯示了良好的應(yīng)用前景;后者較為成熟，已經(jīng)大量應(yīng)用，成為目前大容量長(zhǎng)距離的DWDM系統(tǒng)在傳輸技術(shù)領(lǐng)域必不可少的技術(shù)手段。

WDM系統(tǒng)對(duì)EDFA有一個(gè)特殊的要求--增益平坦，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，EDFA在1.55um波長(zhǎng)窗口的工作帶寬為30~40nm，將它用于WDM系統(tǒng)時(shí)，因各信道的波長(zhǎng)不同而有增益偏差，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后，增益偏差累積，低電平信道信號(hào)的SNR惡化，高電平信道信號(hào)也因光纖非線形效應(yīng)而使信號(hào)特性惡化，最終造成整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。因此，要使各個(gè)信道上的增益偏差處在允許的范圍內(nèi)，放大器的增益必須平坦。

利用損耗特性和放大器的增益波長(zhǎng)特性相反的增益均衡器來(lái)抵消增益的不均勻性稱為增益均勻技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵在于放大器的增益曲線和均衡器的損耗特性準(zhǔn)確吻合，使綜合特性平坦?，F(xiàn)在用的增益均衡器主要有標(biāo)準(zhǔn)光濾波器、介質(zhì)多層模濾波器、光纖光柵及平面光波導(dǎo)等。

增益均衡用的光纖光柵是一種長(zhǎng)周期光纖光柵。其光柵周期一般為數(shù)百微米。其損耗峰值波長(zhǎng)和半功率點(diǎn)寬度可以由紫外光照射量或光柵長(zhǎng)度來(lái)控制。因此，通過(guò)多個(gè)長(zhǎng)周期光柵組合，可以構(gòu)成具有與EDFA增益波長(zhǎng)特性相反的增益均衡器。使用該技術(shù)，在1528nm到1568nm的40nm帶寬內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)增益偏差在5%以內(nèi)的帶寬增益平坦的EDFA。

這里所說(shuō)的"光纖技術(shù)"是指在進(jìn)一步研究摻鉺光纖特性的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變光纖材料或者利用不同光纖的組合來(lái)改變摻鉺光纖的特性，從而改善摻鉺光纖放大器(EDFA)的增益特性。光纖技術(shù)除了改善增益特性外，還可改善EDFA的噪聲特性和擴(kuò)寬增益帶寬。

(1) 摻鋁的EDF，是在光纖中除了摻鉺外還摻入一定的鋁，改變玻璃的組成成份，迫使鉺的放大能級(jí)分布改變，加寬可放大的頻率范圍。普通的以硅光纖為基礎(chǔ)的摻鉺光纖放大器EDFA的增益平坦區(qū)很窄，僅在1549nm至1561nm之間，大約12nm的范圍，通過(guò)摻鋁，可以將平坦區(qū)的范圍擴(kuò)展為1540nm到1560nm。

(2)氟化物EDF，是在EDF中摻入一定比例的氟化物，使用這種光纖制作的光放大器，可以將增益的平坦區(qū)的波段擴(kuò)展到1530~1560nm，在這30nm的區(qū)域內(nèi)，增益的平坦度達(dá)到1.5dB。

(3)摻鉺碲化物光纖，是在EDF中摻入一定比例的碲化物。使用這種光纖制作的光放大器，可放大的頻帶特別寬，而且與石英系光纖的其他摻鉺光放大器相比，頻帶向長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)移動(dòng)。

(4)摻釔EDF，是在摻鉺光纖中加入一定比例的釔(Y)，由于釔(Y)可以作為鉺的激活劑，以工作792nm附近的光源作為泵浦源，制成鉺/釔光纖放大器在1544nm到1561nm波段的17nm帶寬內(nèi)，可以獲得0.5dB以內(nèi)的增益平坦度，輸出功率大于+26dBm，噪聲系數(shù)小于5dB。

(5)混合型EDFA，是使用不同摻雜材料的光纖進(jìn)行組合，制作混合型EDFA。這種組合方式，不僅可以提高設(shè)計(jì)的自由度，而且還可以使增益平坦度、噪聲特性、放大效率均達(dá)到最佳。

在DWDM光傳送網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)使用的信道數(shù)、系統(tǒng)的要求來(lái)選擇使用不同種類的光放大器，要求越高性能越好的EDFA成本也越高。一般對(duì)于8個(gè)信道600km長(zhǎng)度的DWDM系統(tǒng)，使用摻鋁EDFA的較多。

在1550nm波長(zhǎng)附近，G.652光纖的色散典型值為17ps/nm·km。當(dāng)光纖的衰減問(wèn)題得到解決以后，色散受限就變成了決定系統(tǒng)傳輸距離的一個(gè)主要問(wèn)題。DA技術(shù)即色散容納技術(shù)，就是通過(guò)一些技術(shù)手段減少或消除色散的影響。一般來(lái)說(shuō)，主要使用以下的幾種解決方法。

光源的譜線越寬，光纖色散對(duì)光脈沖的展寬越大。因此通過(guò)選用頻率啁啾系數(shù)小的激光器，可以減少傳輸線路色散的影響。頻率啁啾是單縱模激光器才有的系統(tǒng)損傷。減少光源啁啾系數(shù)的一個(gè)有效的方法是，減少外調(diào)制的激光器，它是由一個(gè)恒定光源和一個(gè)光調(diào)制器構(gòu)成的，通過(guò)使用恒定光源，避免了直接調(diào)制時(shí)激勵(lì)電流的變化，從而減少了光源發(fā)出光波長(zhǎng)的偏移，達(dá)到降低頻率啁啾系數(shù)的目的。

目前在WDM系統(tǒng)中，幾乎所有的光源使用的均為外調(diào)制激光器，可以在不采用其他色散調(diào)節(jié)技術(shù)的情況下，在G.652光纖上開(kāi)通2.5Gbit/s系統(tǒng)無(wú)再生中繼傳輸600km以上。

色散補(bǔ)償光纖(DCF)是一種特制光纖，其色度色散為負(fù)值，恰好與G.652光纖相反，可以抵消G.652常規(guī)光纖色散的影響。通常這類光纖的典型色散系數(shù)為-90ps/(nm·km)，因而DCF只需在總線路長(zhǎng)度上占G.652光纖的長(zhǎng)度的1/5，即可使總鏈路色散值接近于零。通常認(rèn)為采用DCF來(lái)進(jìn)行色散補(bǔ)償是一種十分簡(jiǎn)單易行的無(wú)源補(bǔ)償方法，特別是對(duì)于波分復(fù)用系統(tǒng)，其成本可以由多個(gè)波長(zhǎng)的系統(tǒng)分擔(dān)，更顯其優(yōu)越性。

3.選用新型的光纖

由于G.652光纖出現(xiàn)的比較早，鋪設(shè)的較多，因此WDM技術(shù)比較多地考慮如何利用該光纖擴(kuò)容的技術(shù)。現(xiàn)在新布放的光纖多為更加適合于WDM光傳輸?shù)腉.655光纖或大有效面積(LEAF)光纖。G.655光纖的零色散點(diǎn)在1550nm窗口中間，使該窗口的色散系數(shù)和衰減系數(shù)均更加適合于DWDM技術(shù)的應(yīng)用。