2025年光纤通信系统-第7章 光波分复用系统 .pdf

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

第7章光波分复用系统

采用时分复用方式是传统数字通信提高传输效率、降低传输成本的有效措施。无论是

PDH系列的34Mbit/s、140Mbit/s、565Mbit/s系统的还是SDH系列的155Mbit/s、622Mbit/s、

2488Gbit/s、9952Mbit/s系统都是按照这一原则进行。但是随着现代电信网对传输容量要求

的急剧提高，利用时分复用方式已经日益接近硅和砷化镓半导体技术的极限。并且传输设备

的价格也很高。随着传输频率的提高，光纤色散的影响也越加严重。而另一方面光纤的光谱

范围尚未得到充分开发。因而系统进一步扩容的唯一出路就是把电时分复用转到光波分复用

上来，即从光域上用波分复用方式来提高传输速率。

本章主要介绍光波分复用技术的基本原理。

7.1光波分复用的基本概念

7.1.1光波分复用的基本概念

光波分复用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）技术是在一根光纤上能同时传

送多波长光信号的一项技术。它是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合

到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用）并

作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端。因此，此项技术称为光波长分割复用，简称

光波分复用（WDM）技术。

要能在一根光纤上同时传输多个波长信号，那么光纤必须要由足够的带宽资源。目前单

模光纤的适用工作区有两个，即1310nm和1550nm波长段两个低损耗区域。单模光纤的带

宽资源如图7.1所示。

图7.1单模光纤的带宽资源

由图可见，1310nm波长段，其低损耗区大约从1260～1360nm，共100nm。1550nm波

长段，其低损耗区从1480nm～1580nm，共100nm。因此，两个工作波长段一共约有200nm

低损耗区可用，这相当于30000GHz的频带宽度。但在目前的实际光纤通信系统中由于光纤

色散和调制速率的限制，其通信速率被限制在10Gbit/s或以下，所以单模光纤尚有绝大部分

的带宽资源有待开发。

由于目前一些光器件和相关技术还不十分成熟，因此要实现光信道十分密集的复用（称

为光频分复用）还较为困难。在这种情况下，把在光纤同一低损耗窗口中信道间隔较小的波

分复用称为密集波分复用（DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing）。目前应用在

1550nm波长区段内，复用8、16或更多的波长在一对光纤上（也可采用单纤）构成光纤通

信系统，两个波长之间的间隔为0.8nm、1.6nm或更低。

WDM技术对网络的扩容升级、发展宽带业务（如CATV、HDTV、BIP－ISDN等），

充分发掘光纤带宽潜力，实现高速通信等具有十分重要的意义。尤其是应用掺铒光纤放大器

（EDFA）的WDM系统更是对现代信息网络具有更大的吸引力。应用非零色散位移光纤

（NZDSF）加掺铒光纤放大器（EDFA）加光子集成（PIC）的密集波分复用系统正在成为

高速光纤通信系统发展的主要技术方向。

就发展而言，如果某一个区域内所有的光纤通信传输链路都升级为WDM传输，那么

就可以在这些WDM链路的交叉处设置以波长为单位对光信号进行交叉连接的光交叉连接

设备（OXC），或进行光上/下路的光分插复用器（OADM）。则在原有以光纤链路组成的